本實用新型涉及無線傳感器技術(shù)以及土壤監(jiān)測技術(shù)，更具體的說是一種基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的林場土壤監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國對生態(tài)環(huán)境保護力度的加強，城市綠化水平和森林植被保護力度不斷提高。出于林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要，森林植被的合理保護和管理就必不可少。但是由于技術(shù)方面的限制，森林資源保護仍然面臨許多亟待解決的問題。

林場的土壤監(jiān)測對于林場保護具有重要的幫助，有利于系統(tǒng)的全面的監(jiān)測林場生態(tài)環(huán)境，對林場的科學(xué)管理起到有效幫助。但林場一般面積較大，監(jiān)測范圍廣，通過護林員手動搜集土壤數(shù)據(jù)的方法效率較低，且需要花費大量時間。近年來隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實時信息感知的特點，可以用來監(jiān)測土壤數(shù)據(jù)，對林場進行科學(xué)的管理維護。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供一種基于傳感器的林場土壤監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)有效監(jiān)控森林的生長環(huán)境，做到及時反饋土壤數(shù)據(jù)給護林員，確保林場能夠得到科學(xué)的管理。

為了解決上述技術(shù)問題，提供技術(shù)方案如下：

一種基于傳感器的林場土壤監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)感知模塊、數(shù)據(jù)收集模塊、閾值處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊，其中，數(shù)據(jù)感知模塊包括傳感器和簇頭。傳感器包括溫度傳感器、土壤濕度傳感器、土壤酸堿計，用于實時采集林場土壤的溫度、濕度和酸堿度信息；所述的簇頭是布置于感知區(qū)域內(nèi)的無線數(shù)據(jù)收發(fā)器，用于收集感知區(qū)域內(nèi)的無線傳感器收集的數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)收集模塊。

數(shù)據(jù)收集模塊用于負(fù)責(zé)采集各個區(qū)域的簇頭收集的信息，并將接收到的信息發(fā)送給閾值處理模塊。所述的數(shù)據(jù)收集模塊為移動的數(shù)據(jù)收集器，裝在護林員背包中或者安裝在無人機上，通過靠近簇頭來收集的傳感器收集的數(shù)據(jù)。

閾值處理模塊對數(shù)據(jù)收集模塊收集到的數(shù)據(jù)進行閾值比較，并及時結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)顯示模塊。

數(shù)據(jù)顯示模塊通過顯示器顯示土壤的實時信息，護林員通過顯示器的顯示結(jié)果獲得林場內(nèi)植被的生長環(huán)境信息。

進一步的，簇頭在林場各個區(qū)域均有設(shè)置，且設(shè)置在各區(qū)域的中心位置。

進一步的，溫度傳感器采用是JWB-CWPB無線通訊溫度變送器，土壤濕度傳感器采用了FDS-100土壤濕度傳感器，土壤酸堿計采用德國STEPS PH3000酸堿計。

進一步的，簇頭采用YGCST610無線數(shù)據(jù)收發(fā)器。

進一步的，閾值處理模塊為STC89C51單片機。

進一步的，數(shù)據(jù)收集模塊采用SMS或者GPRS模式進行遠程數(shù)據(jù)收發(fā)。

本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著優(yōu)點為：1、該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可通過對林場劃分的區(qū)域分別進行收集數(shù)據(jù)。2、該系統(tǒng)通過溫度傳感器、土壤濕度傳感器、土壤酸堿計可以實時監(jiān)測林場的生長環(huán)境，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給簇頭。3、采用的閾值處理模塊對傳感器收集到的數(shù)據(jù)進行處理后，及時將信息反饋給管理人員，這樣能夠做到實時反饋林場的土壤數(shù)據(jù)，便于護林員管理林場，同時能夠減少人力的投入，提高工作效率，建設(shè)成現(xiàn)代化的林場。

附圖說明

圖1為基于傳感器的林場土壤監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細(xì)描述。

本實用新型提供了一種基于傳感器的林場土壤監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)感知模塊、數(shù)據(jù)收集模塊、閾值處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊組成。

其中，數(shù)據(jù)感知模塊包括傳感器和簇頭。傳感器包括溫度傳感器、土壤濕度傳感器、土壤酸堿計，用于實時采集林場土壤的溫度、濕度和酸堿度信息；所述的簇頭是布置于感知區(qū)域內(nèi)的無線數(shù)據(jù)收發(fā)器，用于收集感知區(qū)域內(nèi)的無線傳感器收集的數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)收集模塊。

數(shù)據(jù)收集模塊用于負(fù)責(zé)采集各個區(qū)域的簇頭收集的信息，并將接收到的信息發(fā)送給閾值處理模塊。所述的數(shù)據(jù)收集模塊為移動的數(shù)據(jù)收集器，裝在護林員背包中或者安裝在無人機上，通過靠近簇頭來收集的傳感器收集的數(shù)據(jù)。

閾值處理模塊對數(shù)據(jù)收集模塊收集到的數(shù)據(jù)進行閾值比較，并及時結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)顯示模塊。

數(shù)據(jù)顯示模塊通過顯示器顯示土壤的實時信息，護林員通過顯示器的顯示結(jié)果獲得林場內(nèi)植被的生長環(huán)境信息。

簇頭在林場各個區(qū)域均有設(shè)置，且設(shè)置在各區(qū)域的中心位置。

所述的數(shù)據(jù)感知模塊是溫度傳感器、土壤濕度傳感器、土壤酸堿計。溫度傳感器采用是JWB-CWPB無線通訊溫度變送器，因為它結(jié)構(gòu)精巧、安裝簡便，使用壽命長。土壤濕度傳感器方面，采用了FDS-100土壤濕度傳感器，因為它體積小，可直接埋入土壤中且不易被腐蝕，適用范圍廣。土壤酸堿計采用德國STEPS PH3000酸堿計，該儀器專為土壤和其它生長介質(zhì)的PH測量而設(shè)計。外殼堅固，適合野外作業(yè)，防塵、抗?jié)瘛?/p>

簇頭，為無線數(shù)據(jù)收發(fā)器。設(shè)置在所在區(qū)域的中央，用于采集本區(qū)域內(nèi)的傳感器感知的數(shù)據(jù)。采用YGCST610無線數(shù)據(jù)收發(fā)器作為簇頭，因為它具有低功耗、傳送信號穩(wěn)定，誤碼率低的特點，并可采用太陽能電池供電，方便無人值守。由于林場面積較大，需要監(jiān)測的范圍廣。無線傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)的距離有限，因此需要將整個林場分為多個區(qū)域，且在各個區(qū)域分布簇頭來收集數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)收集模塊采用SMS或者GPRS模式進行遠程數(shù)據(jù)收發(fā)。它需要通過靠近簇頭來收集數(shù)據(jù)，一般可以裝在護林員的背包中或者安放在無人機上。采集完數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)傳輸給中央控制模塊。

數(shù)據(jù)顯示模塊用來顯示土壤的實時數(shù)據(jù)。護林員通過顯示器上反饋的數(shù)據(jù)來分析林場的土壤質(zhì)量，以此來掌握林場植被的生長環(huán)境。

閾值處理模塊為STC89C51單片機，主要將傳感器傳送過來的數(shù)據(jù)進行閾值比較。當(dāng)溫度超過40℃時，表示林場溫度過高，有火災(zāi)隱患，閾值處理模塊轉(zhuǎn)發(fā)溫度信息到顯示模塊，發(fā)出火災(zāi)預(yù)警信息；當(dāng)土壤濕度低于50％時，表示林場土壤缺水，不利于樹木生長，并且林場有火災(zāi)隱患，閾值處理模塊將轉(zhuǎn)發(fā)信息給顯示模塊，發(fā)出林場土壤缺水警報和火災(zāi)預(yù)警信息；當(dāng)土壤PH值在5.5-8.0時，屬于正常范圍，在該范圍之外時，表示林場土壤質(zhì)量下降，閾值處理模塊將轉(zhuǎn)發(fā)信息給顯示模塊，顯示林場土質(zhì)異常信息。

數(shù)據(jù)顯示模塊用來接收閾值處理模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，顯示土壤的實時情況。護林員通過顯示器上反饋的數(shù)據(jù)來分析林場的土壤質(zhì)量，以此來掌握林場植被的生長環(huán)境。