本發(fā)明涉及植物栽培的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有專用無線通信鏈路的植物栽培智能監(jiān)控管理裝置。

背景技術(shù)：

目前的植物栽培智能監(jiān)控管理系統(tǒng)主要作為創(chuàng)意家居或?qū)嶒炇铱蒲袃x器的形式出現(xiàn)，前者功能相對單一，僅支持單一的光照補償及水份提醒等功能，智能化程度不足，后者雖然可監(jiān)控更多的植物生成環(huán)境參數(shù)，但設(shè)備復(fù)雜，多為非標(biāo)定制產(chǎn)品，生產(chǎn)及維護成本很高，并不適用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)及普通家庭使用。而且，現(xiàn)有的植物栽培智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的無線通信功能普遍缺失或較弱，即使具備無線通信功能，也多采用簡單的wifi協(xié)議，傳輸距離及速率均有限，難以滿足需要遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理的特殊場合。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是針對植物栽培領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀和不足，提供一種配置有tls2561光強傳感器、大氣溫濕度測量模塊、土壤溫濕度測量模塊以及土壤ec值傳感器，并包含有植物成長保障模塊、led補光燈、營養(yǎng)液補給槽和水箱，可支持各種植物生長的具有專用無線通信鏈路的植物栽培智能監(jiān)控管理裝置。

為了解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種具有專用無線通信鏈路的植物栽培智能監(jiān)控管理裝置，包括放置于植物生長環(huán)境內(nèi)的現(xiàn)場系統(tǒng)、收發(fā)天線、以及與收發(fā)天線相連的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，所述的現(xiàn)場系統(tǒng)包括視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、與視頻監(jiān)控子系統(tǒng)連接的現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、與現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)連接的傳感器陣列子系統(tǒng)和無線通信子系統(tǒng)一，所述的無線通信子系統(tǒng)一與收發(fā)天線相連，所述的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)包括與收發(fā)天線相連的無線通信子系統(tǒng)二、以及與無線通信子系統(tǒng)二連接的人機交互子系統(tǒng)，所述的無線通信子系統(tǒng)一以現(xiàn)場可編程門陣列fpga和ad9361單片集成射頻收發(fā)器為核心，完成與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的全雙工通信，通信頻段采用2.4g免執(zhí)照頻段(2400mhz-2483.4mhz)。

所述的視頻監(jiān)控子系統(tǒng)包括安裝在植物生長環(huán)境內(nèi)的多個監(jiān)控攝像頭、以及通過同軸電纜與多個監(jiān)控攝像頭均連接的多路視頻壓縮編碼器和紅外光源控制器，所述的多個監(jiān)控攝像頭均含有紅外光源，所述的多路視頻壓縮編碼器和紅外光源控制器均與現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)相連接，所述的現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)向多路視頻壓縮編碼器和紅外光源控制器分別分送控制信號1與控制信號2，所述的現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的控制信號1與控制信號2的電氣物理接口采用rs422差分電平異步傳輸模式，所述的多路視頻壓縮編碼器和紅外光源控制器內(nèi)部均設(shè)置有一顆電平轉(zhuǎn)換芯片，用于將rs422電平轉(zhuǎn)成嵌入式微處理器(mcu)可識別的ttl電平。

所述的傳感器陣列子系統(tǒng)包括安裝在植物生長環(huán)境內(nèi)的多個tls2561光強傳感器、多個大氣溫濕度測量模塊、多個土壤溫濕度測量模塊、以及多個magr-06a土壤ec值傳感器，所述的多個tls2561光強傳感器、多個大氣溫濕度測量模塊、多個土壤溫濕度測量模塊、以及多個magr-06a土壤ec值傳感器通過i2c總線與現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)相連接，所述的magr-06a土壤ec值傳感器與i2c總線之間設(shè)置有現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)低端芯片ep1c3t100，所述的現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)低端芯片ep1c3t100用于異步串行ttl電平與i2c總線的相互轉(zhuǎn)換。

所述的大氣溫濕度測量模塊包括大氣溫濕度探頭和sht20溫濕度傳感器，所述的土壤溫濕度測量模塊包括土壤溫濕度探頭和sht20濕溫度傳感器。

所述的現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括與視頻監(jiān)控子系統(tǒng)連接的以太網(wǎng)收發(fā)器、與i2c總線相連的i2c總線主機模塊、以及接受無線通信子系統(tǒng)一的命令的遠(yuǎn)程指令譯碼模塊，所述的以太網(wǎng)收發(fā)器依次通過視頻碼流提取器和無線通信數(shù)據(jù)封裝模塊與無線通信子系統(tǒng)一相連接，所述的i2c總線主機模塊通過傳感數(shù)據(jù)處理模塊分別連接有無線通信數(shù)據(jù)封裝模塊和植物生長保障模塊，所述的植物生長保障模塊連接有l(wèi)ed補光燈、營養(yǎng)液補給槽、水箱和電熱絲，所述的植物生長保障模塊與紅外光源控制器相連接，所述的遠(yuǎn)程指令譯碼模塊可根據(jù)接收到的無線通信子系統(tǒng)一的命令，直接控制i2c總線主機模塊和植物生長保障模塊，所述的植物生長保障模塊根據(jù)實時傳感數(shù)據(jù)或遠(yuǎn)程控制指令，加上內(nèi)建的植物生長數(shù)據(jù)庫，動態(tài)調(diào)節(jié)監(jiān)控紅外光源控制器、led補光燈、營養(yǎng)液補給槽、水箱和電熱絲。

所述的無線通信子系統(tǒng)一包括接受無線通信數(shù)據(jù)封裝模塊發(fā)出的數(shù)據(jù)的上行鏈路和向遠(yuǎn)程指令譯碼模塊發(fā)送數(shù)據(jù)的下行鏈路，所述的上行鏈路和下行鏈路采用了非對稱頻分復(fù)用設(shè)計，大部分頻譜資源用于傳輸上行鏈路信息，下行鏈路只占用少量帶寬，所述的上行鏈路包括依次相連的模2加法器1、ldpc編碼器1、比特交織器1、qpsk調(diào)制器1和基帶成形濾波1，所述的基帶成形濾波1與ad9361單片集成射頻收發(fā)器相連接，所述的ad9361單片集成射頻收發(fā)器與收發(fā)天線的發(fā)射天線之間連接有功率放大器，所述的模2加法器1連接有偽隨機序列產(chǎn)生器1，所述的無線通信數(shù)據(jù)封裝模塊發(fā)出的數(shù)據(jù)與偽隨機序列產(chǎn)生器1和模2加法器1進(jìn)行模2和運算完成加密以保證通信的安全性，所述的下行鏈路包括依次相連的信道均衡器1、qpsk解調(diào)器1、比特解交織器1、ldpc譯碼器1和模2加法器2，所述的信道均衡器1通過ad9361單片集成射頻收發(fā)器與收發(fā)天線的接受天線相連接，所述的信道均衡器1的輸出端連接有同步模塊1，所述的同步模塊1的輸出端分別qpsk解調(diào)器1和模2加法器2相連接，所述的同步模塊1的輸出端與模2加法器2之間還連接有偽隨機序列產(chǎn)生器2，所述的信道均衡器1用于補償無線信道的失真，同步模塊1用于實現(xiàn)接收信號的載波同步、位同步、幀同步，并用于qpsk的相干解調(diào)，所述的同步模塊1同時也控制偽隨機序列產(chǎn)生器2產(chǎn)生與偽隨機序列產(chǎn)生器1內(nèi)容完全一致，但時間上有固定延遲的偽隨機序列，與ldpc譯碼數(shù)據(jù)2再次進(jìn)行模2和運算，即可完成數(shù)據(jù)解密運算，并將最終得到的通信信息送至現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的遠(yuǎn)程指令譯碼模塊。

所述的無線通信子系統(tǒng)二包括接受人機交互子系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)的發(fā)射鏈路和向人機交互子系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)的接受鏈路，所述的發(fā)射鏈路包括依次相連的模2加法器3、bch編碼器1、比特交織器2、qpsk調(diào)制器2和基帶成形濾波2，所述的基帶成形濾波2與ad9361單片集成射頻收發(fā)器相連接，所述的模2加法器3連接有偽隨機序列產(chǎn)生器3，所述的接受鏈路包括依次相連的信道均衡器2、qpsk解調(diào)器2、比特解交織器2、bch譯碼器1和模2加法器4，所述的信道均衡器2通過ad9361單片集成射頻收發(fā)器與收發(fā)天線的接受天線相連接。

所述的人機交互子系統(tǒng)包括接受無線通信子系統(tǒng)二輸出數(shù)據(jù)的視頻與傳感分離模塊、接受視頻與傳感分離模塊處理后的視頻數(shù)據(jù)的視頻監(jiān)控循環(huán)記錄器、接受視頻與傳感分離模塊處理后的傳感數(shù)據(jù)的植物生長監(jiān)視數(shù)據(jù)庫、與視頻監(jiān)控循環(huán)記錄器和植物生長監(jiān)視數(shù)據(jù)庫均連接的大容量存儲器、以及與植物生長監(jiān)視數(shù)據(jù)庫相連的人機交互界面，所述的人機交互界面則利用鍵盤鼠標(biāo)、顯示終端完成與操作者的信息交互，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程指令發(fā)送、監(jiān)控視頻管理、植物生長數(shù)據(jù)庫管理系列功能。

本發(fā)明的增益效果是：

本發(fā)明對植物生長參數(shù)的測量功能齊全，具備多路視頻監(jiān)控功能，系統(tǒng)自帶獨立的無線收發(fā)鏈路，通信距離遠(yuǎn)且支持?jǐn)?shù)據(jù)加密，集成度高，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和智能家居領(lǐng)域可取得良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明的視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為本發(fā)明的傳感器陣列子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖4為本發(fā)明的現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖5為本發(fā)明的無線通信子系統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)框圖。

圖6為本發(fā)明的無線通信子系統(tǒng)二的結(jié)構(gòu)框圖。

圖7為本發(fā)明的人機交互子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細(xì)的說明。

參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7，本發(fā)明一種具有專用無線通信鏈路的植物栽培智能監(jiān)控管理裝置，包括放置于植物生長環(huán)境內(nèi)的現(xiàn)場系統(tǒng)、收發(fā)天線、以及與收發(fā)天線相連的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，所述的現(xiàn)場系統(tǒng)包括視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、與視頻監(jiān)控子系統(tǒng)連接的現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、與現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)連接的傳感器陣列子系統(tǒng)和無線通信子系統(tǒng)一，所述的無線通信子系統(tǒng)一與收發(fā)天線相連，所述的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)包括與收發(fā)天線相連的無線通信子系統(tǒng)二、以及與無線通信子系統(tǒng)二連接的人機交互子系統(tǒng)，所述的無線通信子系統(tǒng)一以現(xiàn)場可編程門陣列fpga和ad9361單片集成射頻收發(fā)器為核心，完成與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的全雙工通信，通信頻段采用2.4g免執(zhí)照頻段(2400mhz-2483.4mhz)。

所述的視頻監(jiān)控子系統(tǒng)包括安裝在植物生長環(huán)境內(nèi)的多個監(jiān)控攝像頭、以及通過同軸電纜與多個監(jiān)控攝像頭均連接的多路視頻壓縮編碼器和紅外光源控制器，所述的多個監(jiān)控攝像頭均含有紅外光源，所述的多路視頻壓縮編碼器和紅外光源控制器均與現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)相連接，所述的現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)向多路視頻壓縮編碼器和紅外光源控制器分別分送控制信號1與控制信號2，所述的現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的控制信號1與控制信號2的電氣物理接口采用rs422差分電平異步傳輸模式，所述的多路視頻壓縮編碼器和紅外光源控制器內(nèi)部均設(shè)置有一顆電平轉(zhuǎn)換芯片，用于將rs422電平轉(zhuǎn)成嵌入式微處理器(mcu)可識別的ttl電平。本發(fā)明的監(jiān)控攝像頭輸出為標(biāo)清pal模擬視頻，該信號通過同軸電纜傳輸至多路視頻壓縮編碼器，由其完成視頻的模數(shù)轉(zhuǎn)換，并利用h.264標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行壓縮編碼，由于植物生長環(huán)境監(jiān)控畫面變化較緩慢，h.264的壓縮效率很高，經(jīng)實際測試，1路標(biāo)請pal視頻經(jīng)壓縮后的ts平均碼率為1mbps時即可達(dá)到較高的視頻保真度，無線通信子系統(tǒng)一的上行鏈路最高傳輸凈比特率50mbps，考慮到設(shè)計裕度及其它數(shù)據(jù)填充，視頻監(jiān)控子系統(tǒng)最高可支持40路監(jiān)控攝像，多路視頻壓縮編碼器最終將ts碼流重新封裝為以太網(wǎng)協(xié)議，通過網(wǎng)線送至現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，同時多路視頻壓縮編碼器也受現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的控制信號1，可對視頻壓縮比、視頻流數(shù)量參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置。視頻監(jiān)控子系統(tǒng)使用的監(jiān)控攝像頭的感光元件為紅外可見光2用ccd，在夜視環(huán)境下可根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的控制信號2指令利用紅外光源控制器打開監(jiān)控攝像頭的紅外光源并調(diào)節(jié)至合適的亮度，保證系統(tǒng)正常工作，白天則關(guān)閉紅外光源以降低功耗?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的控制信號1與控制信號2的電氣物理接口采用rs422差分電平異步傳輸模式，只需要1對雙絞線即可完成所有控制指令傳輸，由于控制指令數(shù)據(jù)較少，rs422的比特率設(shè)置為100kbps即可滿足需要，多路視頻壓縮編碼器與紅外光源控制器內(nèi)部均包括有一顆電平轉(zhuǎn)換芯片，用于將rs422電平轉(zhuǎn)成嵌入式微處理器(mcu)可識別的ttl電平，并最終由mcu完成協(xié)議譯碼及后續(xù)的處理。

所述的傳感器陣列子系統(tǒng)包括安裝在植物生長環(huán)境內(nèi)的多個tls2561光強傳感器、多個大氣溫濕度測量模塊、多個土壤溫濕度測量模塊、以及多個magr-06a土壤ec值傳感器，所述的多個tls2561光強傳感器、多個大氣溫濕度測量模塊、多個土壤溫濕度測量模塊、以及多個magr-06a土壤ec值傳感器通過i2c總線與現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)相連接，所述的magr-06a土壤ec值傳感器與i2c總線之間設(shè)置有現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)低端芯片ep1c3t100，所述的現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)低端芯片ep1c3t100用于異步串行ttl電平與i2c總線的相互轉(zhuǎn)換。由于傳感器芯片種類及對外接口繁多，為降低系統(tǒng)復(fù)雜度，除土壤ec值傳感器需采用異步串行ttl電氣接口，本發(fā)明其它傳感器可直接選用具有i2c輸出的芯片，本發(fā)明通過價格低廉的現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)低端芯片ep1c3t100完成異步串行ttl電平與i2c總線的相互轉(zhuǎn)換，i2c總線只需要使用2條物理線路，且具有良好的單主機/多從機支持能力，多個傳感芯片輸出數(shù)據(jù)可直接掛載至同一組i2c總線(按照i2c協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，連接到同一i2c總線的集成芯片數(shù)量只受到總線的最大電容400pf限制)，從而有效節(jié)約了電纜數(shù)量，降低布線難度，本發(fā)明的傳感器陣列子系統(tǒng)的tls2561光強傳感器檢測植物生長環(huán)境的光照強度，sht20溫濕度傳感器檢測大氣與土壤的溫濕度，magr-06a土壤ec值傳感器檢測土壤ec值。

所述的大氣溫濕度測量模塊包括大氣溫濕度探頭和sht20溫濕度傳感器，所述的土壤溫濕度測量模塊包括土壤溫濕度探頭和sht20濕溫度傳感器。

所述的現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括與視頻監(jiān)控子系統(tǒng)連接的以太網(wǎng)收發(fā)器、與i2c總線相連的i2c總線主機模塊、以及接受無線通信子系統(tǒng)一的命令的遠(yuǎn)程指令譯碼模塊，所述的以太網(wǎng)收發(fā)器依次通過視頻碼流提取器和無線通信數(shù)據(jù)封裝模塊與無線通信子系統(tǒng)一相連接，所述的i2c總線主機模塊通過傳感數(shù)據(jù)處理模塊分別連接有無線通信數(shù)據(jù)封裝模塊和植物生長保障模塊，所述的植物生長保障模塊連接有l(wèi)ed補光燈、營養(yǎng)液補給槽、水箱和電熱絲，所述的植物生長保障模塊與紅外光源控制器相連接，所述的遠(yuǎn)程指令譯碼模塊可根據(jù)接收到的無線通信子系統(tǒng)一的命令，直接控制i2c總線主機模塊和植物生長保障模塊，所述的植物生長保障模塊根據(jù)實時傳感數(shù)據(jù)或遠(yuǎn)程控制指令，加上內(nèi)建的植物生長數(shù)據(jù)庫，動態(tài)調(diào)節(jié)監(jiān)控紅外光源控制器、led補光燈、營養(yǎng)液補給槽、水箱和電熱絲?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)是現(xiàn)場系統(tǒng)的中心調(diào)度器，視頻監(jiān)控子系統(tǒng)輸出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)以太網(wǎng)收發(fā)器解包后得到視頻碼流，并經(jīng)無線通信數(shù)據(jù)封裝模塊重新打包后送到無線通信子系統(tǒng)一；同樣地，傳感器陣列子系統(tǒng)的i2c總線數(shù)據(jù)經(jīng)i2c總線主機模塊處理后送至傳感數(shù)據(jù)處理模塊，傳感數(shù)據(jù)處理模塊輸出的實時傳感數(shù)據(jù)一路送往無線通信數(shù)據(jù)封裝模塊后也傳輸至無線通信子系統(tǒng)一，另一路則直接送往植物生長保障模塊；遠(yuǎn)程指令譯碼模塊可根據(jù)無線通信子系統(tǒng)一接收到的命令不同，直接控制i2c總線主機模塊和植物生長保障模塊；植物生長保障模塊則根據(jù)實時傳感數(shù)據(jù)或遠(yuǎn)程控制指令，加上內(nèi)建的植物生長數(shù)據(jù)庫，動態(tài)調(diào)節(jié)監(jiān)控紅外光源控制器(保證夜視監(jiān)控性能)、led補光燈(補充光強)、營養(yǎng)液(補給必要的營養(yǎng)液)、水箱(補充土壤水分)，電熱絲(埋入土壤，保證土壤溫度)，使植物處于最佳的生長環(huán)境。

所述的無線通信子系統(tǒng)一包括接受無線通信數(shù)據(jù)封裝模塊發(fā)出的數(shù)據(jù)的上行鏈路和向遠(yuǎn)程指令譯碼模塊發(fā)送數(shù)據(jù)的下行鏈路，所述的上行鏈路和下行鏈路采用了非對稱頻分復(fù)用設(shè)計，大部分頻譜資源用于傳輸上行鏈路信息，下行鏈路只占用少量帶寬，所述的上行鏈路包括依次相連的模2加法器1、ldpc編碼器1、比特交織器1、qpsk調(diào)制器1和基帶成形濾波1，所述的基帶成形濾波1與ad9361單片集成射頻收發(fā)器相連接，所述的ad9361單片集成射頻收發(fā)器與收發(fā)天線的發(fā)射天線之間連接有功率放大器，所述的模2加法器1連接有偽隨機序列產(chǎn)生器1，所述的無線通信數(shù)據(jù)封裝模塊發(fā)出的數(shù)據(jù)與偽隨機序列產(chǎn)生器1和模2加法器1進(jìn)行模2和運算完成加密以保證通信的安全性，所述的下行鏈路包括依次相連的信道均衡器1、qpsk解調(diào)器1、比特解交織器1、ldpc譯碼器1和模2加法器2，所述的信道均衡器1通過ad9361單片集成射頻收發(fā)器與收發(fā)天線的接受天線相連接，所述的信道均衡器1的輸出端連接有同步模塊1，所述的同步模塊1的輸出端分別qpsk解調(diào)器1和模2加法器2相連接，所述的同步模塊1的輸出端與模2加法器2之間還連接有偽隨機序列產(chǎn)生器2，所述的信道均衡器1用于補償無線信道的失真，同步模塊用于實現(xiàn)接收信號的載波同步、位同步、幀同步，并用于qpsk的相干解調(diào)，所述的同步模塊同時也控制偽隨機序列產(chǎn)生器2產(chǎn)生與偽隨機序列產(chǎn)生器1內(nèi)容完全一致，但時間上有固定延遲的偽隨機序列，與ldpc譯碼數(shù)據(jù)2再次進(jìn)行模2和運算，即可完成數(shù)據(jù)解密運算，并將最終得到的通信信息送至現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的遠(yuǎn)程指令譯碼模塊。無線通信子系統(tǒng)一的上行鏈路為現(xiàn)場系統(tǒng)送至遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的通信鏈路(包括視頻監(jiān)控與實時傳感信息)，下行鏈路則是遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)送往現(xiàn)場系統(tǒng)的通信鏈路(包括各種遠(yuǎn)程操控指令)，由于上行數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)大于下行數(shù)據(jù)量，本發(fā)明采用了非對稱頻分復(fù)用設(shè)計，大部分頻譜資源用于傳輸上行鏈路信息，下行鏈路只占用少量帶寬。對上行發(fā)射鏈路，發(fā)送數(shù)據(jù)與偽隨機序列產(chǎn)生器1進(jìn)行模2和運算完成加密以保證通信的安全性，隨后利用ldpc編碼器1實現(xiàn)信道糾錯，加入比特交織改善抗突發(fā)錯誤干擾能力，在調(diào)制方式上采用qpsk星座圖映射，它與bpsk具有相同的比特誤碼率性能，但在相同帶寬下可承載的比特率則改善了一倍，最后經(jīng)基帶成形濾波后得到復(fù)基帶信號，并送至ad9361完成后續(xù)的正交上變頻功能。由于ad9361最大發(fā)射功率僅為8dbm，輻射范圍有限，圖5中為其增加了一片功率放大器，使最終的發(fā)射功率達(dá)到28dbm。下行接收鏈路基本是上行發(fā)射鏈路的逆過程，由于ad9361內(nèi)部已經(jīng)集成了高性能低噪放，該芯片可直接與接收天線相連，故不再需要專門的低噪放；信道均衡器1用于補償無線信道的失真，同步模塊1用于實現(xiàn)接收信號的載波同步、位同步、幀同步，并用于qpsk的相干解調(diào)，同步模塊1同時也控制偽隨機序列產(chǎn)生器2產(chǎn)生與發(fā)送端偽隨機序列產(chǎn)生器1內(nèi)容完全一致，但時間上有固定延遲的偽隨機序列，與ldpc譯碼數(shù)據(jù)再次進(jìn)行模2和運算，即可完成數(shù)據(jù)解密運算，并將最終得到的通信信息送至現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的遠(yuǎn)程指令譯碼模塊。

所述的無線通信子系統(tǒng)二包括接受人機交互子系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)的發(fā)射鏈路和向人機交互子系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)的接受鏈路，所述的發(fā)射鏈路包括依次相連的模2加法器3、bch編碼器1、比特交織器2、qpsk調(diào)制器2和基帶成形濾波2，所述的基帶成形濾波2與ad9361單片集成射頻收發(fā)器相連接，所述的模2加法器3連接有偽隨機序列產(chǎn)生器3，所述的接受鏈路包括依次相連的信道均衡器2、qpsk解調(diào)器2、比特解交織器2、bch譯碼器1和模2加法器4，所述的信道均衡器2通過ad9361單片集成射頻收發(fā)器與收發(fā)天線的接受天線相連接。無線通信子系統(tǒng)二與現(xiàn)場系統(tǒng)的無線通信子系統(tǒng)一基本相同，只是由于遠(yuǎn)程控制指令傳輸比特率較低，發(fā)射鏈路不需要專門的功率放大器亦可保證可靠解調(diào)，同時復(fù)雜的ldpc編解碼也簡化為bch編解碼，使該子系統(tǒng)的設(shè)計更為簡單，功耗也得到了降低。

所述的人機交互子系統(tǒng)包括接受無線通信子系統(tǒng)二輸出數(shù)據(jù)的視頻與傳感分離模塊、接受視頻與傳感分離模塊處理后的視頻數(shù)據(jù)的視頻監(jiān)控循環(huán)記錄器、接受視頻與傳感分離模塊處理后的傳感數(shù)據(jù)的植物生長監(jiān)視數(shù)據(jù)庫、與視頻監(jiān)控循環(huán)記錄器和植物生長監(jiān)視數(shù)據(jù)庫均連接的大容量存儲器、以及與植物生長監(jiān)視數(shù)據(jù)庫相連的人機交互界面，所述的人機交互界面則利用鍵盤鼠標(biāo)、顯示終端完成與操作者的信息交互，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程指令發(fā)送、監(jiān)控視頻管理、植物生長數(shù)據(jù)庫管理系列功能。

因現(xiàn)場系統(tǒng)的無線通信子系統(tǒng)一的上行鏈路的傳輸數(shù)據(jù)量大，對該鏈路各個環(huán)節(jié)的增益及損耗進(jìn)行了詳細(xì)分析，如表1所示，可以看出，在考慮各種損耗后，收發(fā)距離為20km時，鏈路ebn0的余量仍達(dá)到了8.22db，這已經(jīng)可以保證整個接收端的正常工作。

表1現(xiàn)場系統(tǒng)上行鏈路分析計算表

本發(fā)明對植物生長參數(shù)的測量功能齊全，具備多路視頻監(jiān)控功能，系統(tǒng)自帶獨立的無線收發(fā)鏈路，通信距離遠(yuǎn)且支持?jǐn)?shù)據(jù)加密，集成度高，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和智能家居領(lǐng)域可取得良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。