1.一种像元级农业环境物联网监测站,其特征在于,包括:
主站,所述主站无线通信连接于云端上位机和卫星;
分站,所述分站无线通信连接于所述主站,所述分站设置有多个;
其中,在观测地块内设置有主监测点和分监测点,且各分监测点相互分开且均匀分布在观测地块的各个像元内,所述主站部署于所述主监测点、各分站分别部署于所述分监测点,主站和分站内部署多个感知不同环境要素的传感器;
像元级农业环境物联网监测站的工作方法,包括如下步骤:
A01:云端上位机启动、初始化、给主站注册;
A02:云端上位机接受主站,建立通信关系;
A03:主站启动、初始化;
A04:主站主动检查接收执行云端上位机指令,然后检查是否有未上传的临储数据包,如果有:将临储数据包上传给云端上位机;
A05:主站等待与分站通信,通信内容包括接收感知数据或下达指令,完成一个分站的通信后,转步骤A11;
A06:分站启动、初始化;
A07:分站主动检查接收执行主站的指令,具体为分站启动后主动与主站握手,索要新的指令,如有新的指令下载、执行,然后执行步骤A08;
A08:分站计时与休眠,具体为分站与主站断开连接,保持主芯片、时钟与计时器工作,根据时间间隔计算达到采集数据的时刻;分站的其余部分进入休眠状态具体为除了主芯片、时钟和计时器以外的部件都不供电,如到达数据采集的时刻转步骤A06;
A09:分站采集感知数据,具体为分站按照传感器清单,依次给传感器加电、读取感知数据,对于读取不到数据的传感器标记为故障;然后给各个传感器数据排序、加密、打包;
A10:分站上传感知数据,主动与主站握手,然后向主站上传感知数据包;然后转到步骤A07;
A11:主站判断是否结束与分站的通信,具体为主站判断是否全部分站均已通信完毕,如全部分站均已通信完毕转步骤A12,如没有完毕判断是否本轮总体超时,如本轮总体没有超时转步骤A05继续等待与其它分站握手与通信,如果本轮总体超时转步骤A12;
A12:主站数据感知与采集,具体为主站驱动主站感知部件感知、汇集环境要素数据;
A13:主站打包数据,具体为对主站及分站数据进行排序,加密、打包,形成加密数据包;
A14:主站向云端上位机传送数据包,具体为主站主动向云端上位机远程传输包含面状数据的加密数据包;主站向云端上位机传输数据完毕后,进入步骤A04开始新的循环;
其中,所述主站的工作方法,包括:
S1:主站终端系统初始化;
S2:检查执行云端上位机指令,主动与云端上位机通信,下载新的指令,若有新的指令则执行所述指令,然后执行步骤S3;
若没有新的指令,则检查是否有未上传的数据包,若有未上传的数据包,则将其上传;若没有未上传的数据包直接执行步骤S3;
S3:主站等待并与分站通信,扫描各个分站的握手信号,当发现某分站的握手信号,则与该分站进行通信,主站与该分站通信完毕后转步骤S4;
S4:主站判断是否结束与分站的通信,主站判断是否全部分站均已通信完毕,如全部分站均通信完毕转步骤S5,如没有完毕判断是否超时,如没有超时转步骤S3,如超时转步骤S5;
S5:主站数据感知采集,识别主站各个传感器并进行感知采集;
S6:主站打包数据,对主站及分站数据进行排序,加密、打包;
S7:主站向上位机传送数据包,主站向云端上位机远程传输面状数据的加密数据包,主站向云端上位机传输数据完毕后,进入步骤S2开始新的循环。
2.如权利要求1所述的像元级农业环境物联网监测站,其特征在于,所述主站包括:主站电路板,所述主站电路板用于固定安装主站的各个模块并将所述主站的各个模块电连接在一起;
卫星定位模块,所述卫星定位模块电连接于所述主站电路板,且所述卫星定位模块无线通信连接于所述卫星,用于提供所述主站定位数据并给所述主站授时;
远程通信模块,所述远程通信模块电连接于所述主站电路板,且所述远程通信模块无线通信连接于云端上位机,用于所述主站与所述云端上位机的双向通信;
主站感知模块,所述主站感知模块与所述主站电路板和主站数据汇聚模块电性连接,所述主站感知模块用于部署传感器感知主监测点的环境要素数据;
主站近程通信模块,所述主站近程通信模块电连接于所述主站电路板,所述主站近程通信模块用于所述主站与各个所述分站的双向通信并进行所述主站与分站的数据和指令传输;
主站电源管理模块,所述主站电源管理模块电连接于所述主站电路板,所述主站电源管理模块用于为所述主站各部分元件分配电能;
主站数据汇聚模块,所述主站数据汇聚模块电连接于所述主站电路板,所述主站数据汇聚模块通过主站电路板与近程通信模块、远程通信模块、主站电源管理模块电性连接,所述主站感知模块通过导线及所述主站电路板与所述主站数据汇聚模块电性连接,所述主站数据汇聚模块用于感知所述主站和接收所述分站的农业环境要素数据并下达指令。
3.如权利要求1所述的像元级农业环境物联网监测站,其特征在于,所述分站包括:分站电路板,所述分站电路板用于固定安装分站的各个模块并将所述分站的各个模块电连接在一起;
分站感知模块,所述分站感知模块电连接于所述分站电路板,所述分站感知模块用于感知分监测点的农业环境要素数据;
数据采集模块,所述数据采集模块电连接于所述分站电路板,所述数据采集模块用于处理所述分站感知模块感知的农业环境要素数据;
分站近程通信模块,所述分站近程通信模块电连接于所述分站电路板,所述分站近程通信模块用于所述分站与所述主站的双向通信并负责主动向主站传输所采集的农业环境要素数据;
分站电源管理模块,所述分站电源管理模块电连接于所述分站电路板,所述分站电源管理模块负责所述分站各部分元件的用电和休眠。
4.如权利要求2所述的像元级农业环境物联网监测站,其特征在于,所述主站还包括:太阳能电源,所述太阳能电源包括太阳能板、太阳能电源控制器和蓄电池,所述太阳能板电连接于所述太阳能电源控制器和所述蓄电池,所述太阳能电源控制器电连接于主站电源管理模块,所述太阳能板固定在所述主站的支架上端,所述太阳能板将太阳光转化为电能经过所述太阳能电源控制器处理后储存到所述蓄电池,所述太阳能电源控制器用于从所述蓄电池中提取直流电供给所述主站电源管理模块。
5.如权利要求4所述的像元级农业环境物联网监测站,其特征在于,所述太阳能板上固定有卡托,所述卡托连接有远程天线,所述卡托用于远程天线的竖直安装。
6.如权利要求3所述的像元级农业环境物联网监测站,其特征在于,所述分站还包括:电池组,所述电池组与所述分站电源管理模块电性连接,所述电池组用于为所述分站各部分元件提供电能。
7.如权利要求1所述的像元级农业环境物联网监测站,其特征在于,还包括可伸缩杆,所述可伸缩杆可拆卸并可折倒方式固定在可变高立柱上,所述可伸缩杆包括多节套管、上固定栓、下固定栓和多节套管由多节直径渐变的套管组成,可伸长和收缩,所述多节套管最下端安装固定上固定栓,次下端安装下固定栓,所述下固定栓是一对螺杆和螺母,可以固定在可伸缩杆上也可以取下;其中,所述可伸缩杆分别设置于所述主站和所述分站。
8.如权利要求7所述的像元级农业环境物联网监测站,其特征在于,还包括可变高立柱,所述可变高立柱固定于地面,包括管状立杆,在所述管状立杆左右两侧各焊接有上拦挡臂对,所述上拦挡臂对包括第一上拦挡臂和第二上拦挡臂,第一上拦挡臂与第二上拦挡臂焊接后相距的宽度可放下所述可伸缩杆;在第一上拦挡臂和第二上拦挡臂上分别切割出U形孔,所述U形孔宽度大于所述下固定栓的直径,在所述管状立杆焊接的所述上拦挡臂对下方焊接下拦挡臂对,下拦挡臂对包括第一下拦挡臂和第二下拦挡臂,第一下拦挡臂与第一上拦挡臂对齐,第二下拦挡臂与第二上拦挡臂对齐,在第一下拦挡臂和第二下拦挡臂上分别切割出长圆形孔和半圆折倒孔,半圆折倒孔切割在远离管状支杆一侧,并与长圆形孔连成一体,所述管状立杆下部埋到土壤中;其中,所述可变高立柱分别设置于所述主站和所述分站。
9.如权利要求7所述的像元级农业环境物联网监测站,其特征在于,还包括可变高避雷器,所述可变高避雷器包括:绝缘顶杆、接闪器固定索、接闪器、引雷电线和接地体;所述引雷电线一头与所述接闪器电性连接,所述引雷电线另一头与所述接地体电性连接,所述接闪器固定索将所述接闪器绑缚固定在所述绝缘顶杆上,绝缘顶杆固定在可伸缩杆的最上端;其中,所述可变高避雷器分别设置于所述主站和所述分站。
10.如权利要求7所述的像元级农业环境物联网监测站,其特征在于,还包括可变高近程天线,所述可变高近程天线包括近程天线接头、近程天线馈线、近程天线吸盘和天线顶端固定索;所述近程天线接头与所述近程天线馈线电性连接,所述近程天线馈线与所述近程天线吸盘电性连接,所述天线顶端固定索将所述近程天线吸盘绑缚固定在所述可伸缩杆的最上端;其中,所述可变高近程天线分别设置于所述主站和所述分站,所述主站与分站之间通过各自的可变高近程天线实现近程无线电通信。