Wsn農(nóng)田自由分區(qū)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷采集方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種在WSN農(nóng)田自由分區(qū)下進(jìn)行的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷采集的方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：農(nóng)產(chǎn)品履歷信息采集終端、服務(wù)器端以及客戶端。農(nóng)產(chǎn)品履歷信息采集終端，包括若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)及便攜式信息采集終端，WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)用于采集農(nóng)田環(huán)境信息，便攜式信息采集終端用于采集農(nóng)事、農(nóng)情及病蟲害圖像信息，基于上述系統(tǒng)的生產(chǎn)履歷采集方法能夠利用無線傳感器的布局，對(duì)農(nóng)事農(nóng)情和病蟲害信息的采集位置進(jìn)行WSN分區(qū)和定位，達(dá)到利用農(nóng)作物的位置實(shí)現(xiàn)作物生長期的全程信息記錄，保證記錄的信息與作物的準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，同時(shí)也簡(jiǎn)化了信息采集的操作。
【專利說明】WSN農(nóng)田自由分區(qū)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷采集方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)產(chǎn)品信息采集【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種WSN農(nóng)田自由分區(qū)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷采集方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]加強(qiáng)“農(nóng)產(chǎn)品的源頭管理與衛(wèi)生安全”已成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)與當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的重要的課題。農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的管理信息如噴藥、施肥和病蟲害防治等信息得到消費(fèi)者的廣泛關(guān)心，而在大面積農(nóng)田管理中，如何對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的農(nóng)事、農(nóng)情、農(nóng)田環(huán)境等信息進(jìn)行如實(shí)記錄，建立農(nóng)產(chǎn)品履歷，為食品溯源提供詳細(xì)信息，是保證食品安全有效途徑。在大面積農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，如何對(duì)每一小塊農(nóng)作物的生產(chǎn)履歷進(jìn)行高效采集，達(dá)到方便記錄和精確記錄的目的，研究人員開發(fā)了相應(yīng)的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷采集終端和系統(tǒng)。
[0003]周超等在《溫室農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷采集器》(CN202798981U)中公開了一種農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷采集器，攜帶傳感器和攝像頭支持環(huán)境信息的采集和圖像的采集，支持?jǐn)?shù)據(jù)的zigbee傳輸；楊信廷等在《蔬菜生產(chǎn)履歷采集系統(tǒng)》(CN202331565U)中提出采用PDA或手持終端進(jìn)行地塊的蔬菜農(nóng)事、農(nóng)情信息以及對(duì)應(yīng)地塊號(hào)的采集，將采集的信息向服務(wù)器進(jìn)行傳輸；李文勇等在《農(nóng)作物多源履歷信息采集器，采集裝置及采集系統(tǒng)》(CN202331779U)中公開了一種農(nóng)作物履歷采集系統(tǒng)，采集農(nóng)田環(huán)境信息通過Zigbee射頻模塊信息的無線傳輸；饒瑞佶等在《GPS，GIS, FS應(yīng)用于作物生產(chǎn)履歷建立與田間生產(chǎn)管理》采用配備GPS的PDA作為/[目息米集平臺(tái)，用以米集農(nóng)事農(nóng)情?目息。
[0004]從已公開的文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)存的系統(tǒng)設(shè)備在采集農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷信息時(shí)，采集的內(nèi)容比較單一，很多農(nóng)田環(huán)境信息或農(nóng)情信息在采集完成后，為了使信息和農(nóng)作物能夠準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，需要對(duì)信息進(jìn)行進(jìn)一步的加工處理，如添加文字備注、生成條碼、對(duì)地塊進(jìn)行人工編號(hào)、將采集的信息與地塊編號(hào)進(jìn)行對(duì)應(yīng)等。文字備注，生成條碼的方法存在著操作復(fù)雜，描述不清等問題；而若采用人工對(duì)地塊進(jìn)行劃分標(biāo)號(hào)，則只能對(duì)同一地塊做同樣信息標(biāo)注，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，同一地塊在農(nóng)事操作、農(nóng)情信息可能存在不同情況，操作不靈活，特別是對(duì)于大的地塊，不能實(shí)現(xiàn)信息和作物位置的準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，不適用于大量地塊、大量信息的信息處理。一些設(shè)備和采集過程則通過現(xiàn)存系統(tǒng)、設(shè)備在進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷信息采集的過程中按照地塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集或者采用GPS定位確定數(shù)據(jù)采集的具體位置，但是若采用GPS定位則需要設(shè)備配備GPS模塊，大大增加了采集設(shè)備的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )解決的技術(shù)問題
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種農(nóng)產(chǎn)品履歷采集方法和系統(tǒng)用以采集農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的農(nóng)事操作、農(nóng)情、農(nóng)田環(huán)境、病害情況，能夠利用已有的無線傳感器的布局，對(duì)信息米集位置進(jìn)行WSN(Wireless Sensor Network,無線傳感器網(wǎng)絡(luò))定位和通過定位實(shí)現(xiàn)農(nóng)田自由的區(qū)域劃分，為農(nóng)事農(nóng)情和病蟲害信息的采集位置和區(qū)塊記錄提供便利，達(dá)到利用農(nóng)作物的位置實(shí)現(xiàn)作物生長期的全程信息記錄，保證記錄的信息與作物的準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，同時(shí)也簡(jiǎn)化了信息采集的操作。
[0007]( 二)技術(shù)方案
[0008]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0009]一種基于WSN農(nóng)田自由分區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷采集系統(tǒng)的采集方法，該系統(tǒng)包括:農(nóng)產(chǎn)品履歷信息采集終端、服務(wù)器以及客戶端；
[0010]其中，農(nóng)產(chǎn)品履歷信息采集終端，包括若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)及便攜式信息采集終端，WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)用于采集農(nóng)田環(huán)境信息，便攜式信息采集終端用于采集農(nóng)事、農(nóng)情信息及病蟲害圖像信息；
[0011]服務(wù)器，用于根據(jù)若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)在農(nóng)田中的位置繪制WSN節(jié)點(diǎn)地圖并向便攜式信息采集終端提供WSN節(jié)點(diǎn)地圖，接收WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)和便攜式信息采集終端上傳的信息，以及響應(yīng)客戶端查詢請(qǐng)求并提供農(nóng)產(chǎn)品履歷信息；
[0012]客戶端，用于訪問服務(wù)器以追溯農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)履歷；
[0013]該方法包括:
[0014]S1:利用若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的布局；
[0015]S2:服務(wù)器根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)的位置繪制WSN節(jié)點(diǎn)地圖；
[0016]S3:WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)定時(shí)采集農(nóng)田環(huán)境的信息，并上傳至服務(wù)器；
[0017]S4:便攜式信息采集終端從服務(wù)器下載WSN節(jié)點(diǎn)地圖；
[0018]S5:便攜式信息采集終端接收附近的WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，通過WSN節(jié)點(diǎn)定位方法確定其所在位置，并在便攜式信息采集終端的WSN節(jié)點(diǎn)地圖中顯示其位置；
[0019]S6:根據(jù)便攜式信息采集終端的位置在WSN節(jié)點(diǎn)地圖上對(duì)農(nóng)田進(jìn)行自由分區(qū)；
[0020]S7:在便攜式信息采集終端選取分區(qū)進(jìn)行農(nóng)事農(nóng)情的記錄；
[0021]S8:利用便攜式信息采集終端采集農(nóng)田圖像信息；
[0022]S9:便攜式信息采集終端將所采集的農(nóng)事農(nóng)情、農(nóng)田圖像信息以及計(jì)算后的定位、分區(qū)信息上傳至服務(wù)器。
[0023]其中，所述步驟SI具體包括:利用若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的布局，控制布局密度以保證便攜式信息采集終端能夠同時(shí)與3個(gè)或以上的WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。
[0024]其中，所述WSN節(jié)點(diǎn)定位方法具體包括:
[0025]Sll:便攜式信息采集終端向其附近的若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位請(qǐng)求信息；
[0026]S12 =WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)接收到定位請(qǐng)求信息后回復(fù)定位信息；
[0027]S13:便攜式信息采集終端接收到定位信息后，判斷該定位信息是否是對(duì)應(yīng)回復(fù)本便攜式信息采集終端的定位信息，若是則存儲(chǔ)該定位信息，并記錄該定位信號(hào)的接收功率，否則忽略此定位信息；
[0028]S14:便攜式信息采集終端根據(jù)定位信號(hào)的發(fā)射和接收功率計(jì)算與各個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離；
[0029]S15:便攜式信息采集終端根據(jù)與各個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離計(jì)算其位置。[0030]其中，步驟S14具體包括:
[0031]根據(jù)固定位置的WSN采集節(jié)點(diǎn)之間的距離、定位信號(hào)的發(fā)射和接收功率，利用如下公式，通過最小二乘法對(duì)通用路徑損耗指數(shù)Π進(jìn)行計(jì)算，公式如下所示:
[0032]PL (d) = -10 n Igd

Pr(d)
[0033]其中，PL(d) = \0\g—, d為接收端與發(fā)射端之間的距離，Pr (d)是距離為d時(shí)
定位信號(hào)的接收功率，Pt是定位信號(hào)的發(fā)射功率，η為與環(huán)境有關(guān)的路徑損耗指數(shù)；
[0034]根據(jù)η、Pr⑷及Pt計(jì)算便攜式終端與各個(gè)固定節(jié)點(diǎn)間的距離，通過上述公式計(jì)算出便攜式終端的位置。
[0035](三)有益效果
[0036]本發(fā)明至少具有如下有益效果:
[0037]本發(fā)明公開一種基于WSN的農(nóng)田自由分區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷采集方法及系統(tǒng)，用以采集農(nóng)田中的農(nóng)產(chǎn)品生長環(huán)境信息、農(nóng)事農(nóng)情信息、病蟲害圖像信息，能夠利用已有的無線傳感器的布局，對(duì)信息采集位置進(jìn)行WSN定位和通過定位實(shí)現(xiàn)農(nóng)田自由的區(qū)域劃分，為農(nóng)事農(nóng)情和病蟲害信 息的采集位置和區(qū)塊記錄提供便利，達(dá)到利用農(nóng)作物的位置實(shí)現(xiàn)作物生長期的全程信息記錄，保證記錄的信息與作物的準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，同時(shí)也簡(jiǎn)化了信息采集的操作。
[0038]本發(fā)明在定位基礎(chǔ)上進(jìn)行的自由分區(qū)避免了信息采集過程按照固有的農(nóng)田分塊進(jìn)行信息采集。信息記錄的最小單位不再是地塊，同一地塊內(nèi)可以細(xì)分，進(jìn)行詳盡的信息記錄?；诙ㄎ坏淖杂煞謪^(qū)使得農(nóng)事農(nóng)情的記錄準(zhǔn)確與作物的位置相對(duì)應(yīng)。同時(shí)操作人員無須在記錄信息時(shí)手工添加地塊編號(hào)。
[0039]本發(fā)明中的系統(tǒng)采用的WSN地圖的應(yīng)用方便數(shù)據(jù)的采集和展示。WSN地圖包含農(nóng)田形狀、面積信息，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置信息，便攜式信息采集設(shè)備位置信息，農(nóng)田自由分區(qū)信息。在信息采集階段，采用WSN地圖為設(shè)備的定位和農(nóng)田自由分區(qū)提供基礎(chǔ)；在信息查詢階段，WSN地圖能為用戶提供直觀的數(shù)據(jù)展示。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些圖獲得其他的附圖。
[0041]附圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于WSN農(nóng)田自由分區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0042]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中基于節(jié)點(diǎn)定位的農(nóng)田自由分區(qū)的示意圖；
[0043]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于WSN的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷采集方法的流程圖；
[0044]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中WSN節(jié)點(diǎn)定位方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0046]參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于WSN農(nóng)田自有分區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:農(nóng)產(chǎn)品履歷信息采集終端、服務(wù)端103以及客戶端104。
[0047]其中，農(nóng)產(chǎn)品履歷信息采集終端包括若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)101及便攜式信息采集終端102，WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)101用于采集農(nóng)田環(huán)境信息，便攜式信息采集終端102用于采集農(nóng)事、農(nóng)情及病蟲害圖像信息；服務(wù)器103，用于根據(jù)若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)101在農(nóng)田中的位置繪制WSN節(jié)點(diǎn)地圖并向便攜式信息采集終端102提供WSN節(jié)點(diǎn)地圖，接收WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)101和便攜式信息采集終端102上傳的信息，以及響應(yīng)客戶端104查詢請(qǐng)求并提供農(nóng)產(chǎn)品履歷信息；客戶端104，用于訪問服務(wù)器103以追溯農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)履歷，客戶端104可以選用手機(jī)或PC機(jī)等設(shè)備。
[0048]WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)101包括主控單元、供電單元、無線通信單元105、傳感器單元以及存儲(chǔ)單元。其中，主控單元，用于控制WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)的工作；傳感器單元，用于采集農(nóng)田環(huán)境參數(shù)；無線通信單元105，用于傳輸數(shù)據(jù)，包括通過與其它WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)101組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的定時(shí)上傳，以及響應(yīng)便攜式信息采集終端102的請(qǐng)求并向其發(fā)送實(shí)時(shí)的環(huán)境信息和定位信號(hào)信息。
[0049]便攜式信息采集終端102包括主控模塊、無線通信模塊、觸摸顯示屏模塊、外部存儲(chǔ)模塊、攝像頭模塊以及供電模塊。其中，無線通信模塊，包括3G模塊、WIFI模塊以及WSN模塊，3G模塊和WIFI模塊用于數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程無線傳輸；WSN模塊用于與所述WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)中的無線通信單元獲取農(nóng)田環(huán)境信息、發(fā)送定位請(qǐng)求和接收定位信號(hào)進(jìn)而確定便攜式信息采集終端的位置，且WSN模塊支持2.4GHz無線信號(hào)的收發(fā)，優(yōu)選地，所述WSN模塊采用CC2530F256芯片；觸摸顯示屏模塊，包括液晶顯示屏和手寫設(shè)備輸入模塊，手寫設(shè)備輸入模塊用于輸入農(nóng)事農(nóng)情信息；攝像頭模塊與主控模塊相連，用于采集農(nóng)田圖像信息并上傳至主控模塊；主控模塊，用于將采集的農(nóng)事農(nóng)情信息、農(nóng)田圖像信息上傳至服務(wù)器或存儲(chǔ)于外部存儲(chǔ)模塊。
[0050]參見圖3，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于上述系統(tǒng)進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷采集的方法，該方法包括如下步驟:
[0051]S1:利用若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的布局。
[0052]本步驟中，利用若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的布局，控制布局密度以保證便攜式信息采集終端能夠同時(shí)與3個(gè)或以上的WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。
[0053]其中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在需要進(jìn)行監(jiān)控的農(nóng)田中布局、安裝，記錄每個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)的位置與其對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)ID。
[0054]S2:服務(wù)器根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)的位置繪制WSN節(jié)點(diǎn)地圖。
[0055]本步驟中，節(jié)點(diǎn)位置確定后，記錄節(jié)點(diǎn)安裝的具體位置繪制WSN環(huán)境采集節(jié)點(diǎn)的地圖。首先根據(jù)監(jiān)測(cè)的農(nóng)田的面積、形狀、農(nóng)田內(nèi)部區(qū)塊描繪農(nóng)田概貌，然后根據(jù)農(nóng)田中節(jié)點(diǎn)的布局位置在地圖上對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)示，形成WSN節(jié)點(diǎn)地圖。WSN節(jié)點(diǎn)地圖直觀反映WSN節(jié)點(diǎn)在監(jiān)測(cè)農(nóng)田布局情況。
[0056]S3:WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)定時(shí)采集農(nóng)田環(huán)境的信息，并上傳至服務(wù)器。
[0057]本步驟中，由WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)定期采集農(nóng)田環(huán)境的信息，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到匯聚節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)上傳的信息格式為:節(jié)點(diǎn)ID+時(shí)間+參數(shù)名稱+監(jiān)測(cè)數(shù)值。匯聚節(jié)點(diǎn)將其覆蓋的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匯總，通過網(wǎng)絡(luò)將采集的農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器。服務(wù)器遠(yuǎn)程接收多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)的信息，能夠監(jiān)控多塊農(nóng)田的環(huán)境。
[0058]S4:便攜式信息采集終端從服務(wù)器下載WSN節(jié)點(diǎn)地圖。
[0059]S5:便攜式信息采集終端接收附近的WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，通過WSN節(jié)點(diǎn)定位方法確定其所在位置，并在便攜式信息采集終端的WSN節(jié)點(diǎn)地圖中顯示其位置。
[0060]本步驟中，便攜式信息采集終端打開步驟S4中下載的WSN節(jié)點(diǎn)地圖，開啟便攜式信息采集終端的WSN定位功能。便攜式信息采集終端的WSN模塊與位置固定的WSN節(jié)點(diǎn)通信，設(shè)備通過信號(hào)強(qiáng)度判斷待定位節(jié)點(diǎn)與各固定位置的WSN節(jié)點(diǎn)的距離，通過與多個(gè)WSN節(jié)點(diǎn)之間的距離計(jì)算待定位節(jié)點(diǎn)的位置。最終將計(jì)算后的便攜式信息采集終端的位置標(biāo)注在WSN節(jié)點(diǎn)地圖上。
[0061]S6:根據(jù)便攜式信息采集終端的位置在WSN節(jié)點(diǎn)地圖上對(duì)農(nóng)田進(jìn)行自由分區(qū)。
[0062]如圖2所示，為本實(shí)施例中基于節(jié)點(diǎn)定位的農(nóng)田自由分區(qū)的示意圖，可以根據(jù)便攜式信息采集終端的觸摸屏上對(duì)定位點(diǎn)之間、WSN節(jié)點(diǎn)之間以及定位點(diǎn)和WSN節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行自由連線。根據(jù)終端和WSN節(jié)點(diǎn)的位置，通過連線構(gòu)造任意形態(tài)、任意大小的多邊形，對(duì)整片農(nóng)田進(jìn)行任意分區(qū)。 其中，分區(qū)信息可記錄為:所在農(nóng)田名稱+分區(qū)ID+分區(qū)頂點(diǎn)I坐標(biāo)信息+分區(qū)頂點(diǎn)2坐標(biāo)信息+……+分區(qū)頂點(diǎn)η坐標(biāo)信息，其中頂點(diǎn)I到頂點(diǎn)η的排序?yàn)轫槙r(shí)針排序。
[0063]S7:在便攜式信息采集終端選取分區(qū)進(jìn)行農(nóng)事農(nóng)情的記錄。
[0064]本步驟中，在分區(qū)完成后，選擇分區(qū)進(jìn)行農(nóng)事農(nóng)情信息的采集，采集的信息內(nèi)容為:所在農(nóng)田名稱+分區(qū)ID+采集時(shí)間+操作人員+操作具體情況。
[0065]S8:利用便攜式信息采集終端采集農(nóng)田圖像信息。
[0066]本步驟中，圖像信息的采集可以是區(qū)域內(nèi)采集，也可以是單點(diǎn)采集。區(qū)域內(nèi)采集是在選擇區(qū)域后，再進(jìn)行圖像的采集，圖像的采集地點(diǎn)對(duì)應(yīng)于整個(gè)選擇區(qū)域；單點(diǎn)采集是指便攜式信息采集終端在定位完成后，進(jìn)行圖像的采集，圖像的采集地點(diǎn)對(duì)應(yīng)于終端定位后的點(diǎn)。其中，區(qū)域內(nèi)采集的信息內(nèi)容:所在農(nóng)田名稱+分區(qū)ID+采集時(shí)間+操作人員+圖像內(nèi)容；單點(diǎn)采集的信息內(nèi)容:所在農(nóng)田名稱+采集坐標(biāo)+采集時(shí)間+操作人員+圖像內(nèi)容。
[0067]S9:便攜式信息采集終端將所采集的農(nóng)事農(nóng)情、農(nóng)田圖像信息、及計(jì)算后的定位、分區(qū)信息上傳至服務(wù)器。
[0068]參見圖4，步驟S5中所述WSN節(jié)點(diǎn)定位方法具體包括如下步驟:
[0069]Sll:便攜式信息采集終端向其附近的若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位請(qǐng)求信息。
[0070]其中，定位請(qǐng)求信息的內(nèi)容為:終端ID+請(qǐng)求定位信息標(biāo)志。
[0071]S12:WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)接收到定位請(qǐng)求信息后回復(fù)定位信息。
[0072]其中，回復(fù)的定位信息的內(nèi)容為:終端ID+節(jié)點(diǎn)ID+定位信息標(biāo)志+發(fā)射功率。
[0073]S13:便攜式信息采集終端接收到定位信息后。[0074]S14:判斷上述定位信息是否是對(duì)應(yīng)回復(fù)本便攜式信息采集終端的定位信息，若是則轉(zhuǎn)至步驟S15，否則轉(zhuǎn)至步驟S16。否則忽略此定位信息。
[0075]S15:存儲(chǔ)該定位信息，并記錄該定位信號(hào)的發(fā)射和接收功率。
[0076]S16:忽略該定位信息。
[0077]S17:便攜式信息采集終端根據(jù)定位信號(hào)的發(fā)射和接收功率計(jì)算與各個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離。
[0078]其中，S17具體包括如下步驟:
[0079](I)根據(jù)固定位置的WSN采集節(jié)點(diǎn)之間的距離、定位信號(hào)的發(fā)射和接收功率，利用如下公式，通過最小二乘法對(duì)通用路徑損耗指數(shù)Π進(jìn)行計(jì)算，公式如下所示:
[0080]PL (d) = -10 n Igd
[0081]其中，PL(d) = lO\g—^ , d為接收端與發(fā)射端之間的距離，Pr (d)是距離為d時(shí)
定位信號(hào)的接收功率，Pt是定位信號(hào)的發(fā)射功率，η為與環(huán)境有關(guān)的路徑損耗指數(shù)。
[0082](2)根據(jù)η、Pr⑷ 及Pt計(jì)算便攜式終端與各個(gè)固定節(jié)點(diǎn)間的距離，通過上述公式計(jì)算出便攜式終端的位置。
[0083]S18:便攜式信息采集終端根據(jù)與各個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離計(jì)算其位置。
[0084]本步驟中，若便攜式信息采集終端能夠與3個(gè)或以上的節(jié)點(diǎn)通信，則理論上計(jì)算的結(jié)果會(huì)得到多個(gè)圓相交于一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)即終端的位置。但是由于測(cè)量、計(jì)算方面的誤差，多個(gè)圓可能相交于多個(gè)點(diǎn)組成閉合多邊形或開放圖形。對(duì)閉合多邊形，將多邊形的質(zhì)心作為節(jié)點(diǎn)的位置。對(duì)開放圖形，取兩圓之間最近的點(diǎn)連線，與其它交點(diǎn)組成閉合多邊形，取其質(zhì)心作為節(jié)點(diǎn)位置。
[0085]本發(fā)明公開一種基于WSN的農(nóng)田自由分區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷采集系統(tǒng)及方法，用以采集農(nóng)田中的農(nóng)產(chǎn)品生長環(huán)境信息、農(nóng)事農(nóng)情信息、病蟲害圖像信息，能夠利用已有的無線傳感器的布局，對(duì)信息采集位置進(jìn)行WSN定位和通過定位實(shí)現(xiàn)農(nóng)田自由的區(qū)域劃分，為農(nóng)事農(nóng)情和病蟲害信息的采集位置和區(qū)塊記錄提供便利，達(dá)到利用農(nóng)作物的位置實(shí)現(xiàn)作物生長期的全程信息記錄，保證記錄的信息與作物的準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，同時(shí)也簡(jiǎn)化了信息采集的操作。
[0086]本發(fā)明在定位基礎(chǔ)上進(jìn)行的自由分區(qū)避免了信息采集過程按照固有的農(nóng)田分塊進(jìn)行信息采集。信息記錄的最小單位不再是地塊，同一地塊內(nèi)可以細(xì)分，進(jìn)行詳盡的信息記錄?；诙ㄎ坏淖杂煞謪^(qū)使得農(nóng)事農(nóng)情的記錄準(zhǔn)確與作物的位置相對(duì)應(yīng)。同時(shí)操作人員無須在記錄信息時(shí)手工添加地塊編號(hào)。
[0087]本發(fā)明實(shí)施例中的系統(tǒng)采用的WSN節(jié)點(diǎn)地圖的應(yīng)用方便數(shù)據(jù)的采集和展示。WSN節(jié)點(diǎn)地圖包含農(nóng)田形狀、面積信息，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置信息，便攜式信息采集設(shè)備位置信息，農(nóng)田自由分區(qū)信息。在信息采集階段，采用WSN節(jié)點(diǎn)地圖為設(shè)備的定位和農(nóng)田自由分區(qū)提供基礎(chǔ)；在信息查詢階段，WSN節(jié)點(diǎn)地圖能為用戶提供直觀的數(shù)據(jù)展示。
[0088]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解；其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于WSN農(nóng)田自由分區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)履歷采集系統(tǒng)的采集方法，其特征在于，該系統(tǒng)包括:農(nóng)產(chǎn)品履歷信息采集終端、服務(wù)器以及客戶端； 其中，農(nóng)產(chǎn)品履歷信息采集終端，包括若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)及便攜式信息采集終端，WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)用于采集農(nóng)田環(huán)境信息，便攜式信息采集終端用于采集農(nóng)事、農(nóng)情信息及病蟲害圖像信息； 服務(wù)器，用于根據(jù)若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)在農(nóng)田中的位置繪制WSN節(jié)點(diǎn)地圖并向便攜式信息采集終端提供WSN節(jié)點(diǎn)地圖，接收WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)和便攜式信息采集終端上傳的信息，以及響應(yīng)客戶端查詢請(qǐng)求并提供農(nóng)產(chǎn)品履歷信息； 客戶端，用于訪問服務(wù)器以追溯農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)履歷； 基于所述系統(tǒng)的方法包括: S1:利用若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的布局； 感器網(wǎng)絡(luò)中若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)的位置繪制WSN節(jié)點(diǎn)地圖； S3:WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)定時(shí)采集農(nóng)田環(huán)境的信息，并上傳至服務(wù)器； S4:便攜式信息采集終端從服務(wù)器下載WSN節(jié)點(diǎn)地圖； 55:便攜式信息采集終端接收附近的WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，通過WSN節(jié)點(diǎn)定位方法確定其所在位置，并在便攜式信息采集終端的WSN節(jié)點(diǎn)地圖中顯示其位置； 56:根據(jù)便攜式信息采集終端的位置在WSN節(jié)點(diǎn)地圖上對(duì)農(nóng)田進(jìn)行自由分區(qū)； S7:在便攜式信息采集終端選取分區(qū)進(jìn)行農(nóng)事農(nóng)情的記錄； S8:利用便攜式信息采集終端采集農(nóng)田圖像信息； S9:便攜式信息采集終端將所采集的農(nóng)事農(nóng)情、農(nóng)田圖像信息以及計(jì)算后的定位、分區(qū)信息上傳至服務(wù)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟SI具體包括:利用若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的布局，控制布局密度以保證便攜式信息采集終端能夠同時(shí)與3個(gè)或以上的WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述WSN節(jié)點(diǎn)定位方法具體包括: 511:便攜式信息采集終端向其附近的若干個(gè)WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位請(qǐng)求信息； 512=WSN環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)接收到定位請(qǐng)求信息后回復(fù)定位信息； S13:便攜式信息采集終端接收到定位信息后，判斷該定位信息是否是對(duì)應(yīng)回復(fù)本便攜式信息采集終端的定位信息，若是則存儲(chǔ)該定位信息，并記錄該定位信號(hào)的接收功率，否則忽略此定位信息； 514:便攜式信息采集終端根據(jù)定位信號(hào)的發(fā)射和接收功率計(jì)算與各個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離； 515:便攜式信息采集終端根據(jù)與各個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離計(jì)算其位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S14具體包括: 根據(jù)固定位置的WSN采集節(jié)點(diǎn)之間的距離、定位信號(hào)的發(fā)射和接收功率，利用如下公式，通過最小二乘法對(duì)通用路徑損耗指數(shù)Π進(jìn)行計(jì)算，公式如下所示:
PL (d) = -10 n Igd其中，PL(Ci) = KAg1^, d為接收端與發(fā)射端之間的距離，Pr(d)是距離為d時(shí)定位

It信號(hào)的接收功率，Pt是定位信號(hào)的發(fā)射功率，η為與環(huán)境有關(guān)的路徑損耗指數(shù)； 根據(jù)n、Pr(d)及P t計(jì)算便攜式終端與各個(gè)固定節(jié)點(diǎn)間的距離，通過上述公式計(jì)算出便攜式終端的位置。
【文檔編號(hào)】H04L29/08GK103985056SQ201410189308
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】吳華瑞, 李飛飛, 繆祎晟, 馬為紅, 李慶學(xué) 申請(qǐng)人:北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心