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智能改變生活:林區(qū)遠程監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)

作者: 時間:2014-04-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/256948.htm

一、項目概述

1.1 引言

“十二五”規(guī)劃中明確地提出了在接下來的五年中要“綠色發(fā)展 建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”著重強調(diào)了對生態(tài)環(huán)境的保護和修復(fù)。保護和修復(fù)生態(tài)最基本的途徑就是植樹造林,各種綠化帶和人工林有效地遏制了水土流失,削弱了沙塵暴的危害。但是,傳統(tǒng)的人工管理方法消耗了大量的時間和人力,已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)代社會的需要。與此同時,隨著科學(xué)的進步,各種先進的技術(shù)不斷融入社會的各個領(lǐng)域,促進了資源和管理的優(yōu)化。

針對上述情況,本項目通過把各種環(huán)境參數(shù)傳感器、高性能低功耗的avr處理器和無線通信技術(shù)有機融合,形成一個立體化的林木自動監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)集干濕監(jiān)控、氣象監(jiān)控、病蟲監(jiān)控和林火監(jiān)控于一體,能夠高效方便地管理林區(qū)。

二、需求分析

2.1 功能要求

(1) 各個分節(jié)點能夠通過定時地監(jiān)控土壤的干濕情況、氣溫、氣壓并把結(jié)果發(fā)送到主節(jié)點。

(2) 各分節(jié)點一旦檢測出火警,立刻向主節(jié)點報告。

(3) 各主節(jié)點有攝像頭,能夠提供周圍關(guān)于病蟲的圖像信息。

(4) 主節(jié)點能夠通過短距離無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)收集所屬分節(jié)點的信息和自己收集的圖像信息,并通過模塊發(fā)送給遠程主機。

(5) 每個節(jié)點在有陽光時能利用太陽能光板進行內(nèi)部電池的充電,以保證系統(tǒng)能夠正常運行。

(6) 遠程主機系統(tǒng)能夠統(tǒng)一處理各個主節(jié)點收集的信息,實現(xiàn)遠程高效管理。

2.2 性能要求

(1) 系統(tǒng)必須能夠長時間穩(wěn)定運行。

(2) 能夠?qū)鹎樽龀隹焖俚姆磻?yīng)。

(3) 由于是戶外使用,各個節(jié)點必須具有較強的抗老化能力。

三、方案設(shè)計

3.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理

(1)系統(tǒng)的信息采集功能主要是利用土壤溫濕傳感器、氣溫傳感器、氣壓傳感器和攝像頭等手段來實現(xiàn),以此來達到全方位采集信息的目標(biāo)。

(2)為了實現(xiàn)對一個區(qū)域樹林生長情況監(jiān)控,本設(shè)計采用子節(jié)點和主節(jié)點的兩層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計。在一個林區(qū)中,每隔一段距離就有一個子節(jié)點,每個子節(jié)點測量土壤溫濕傳感器、氣溫傳感器和氣壓傳感器的數(shù)據(jù),同時每個子節(jié)點可以通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)送到主節(jié)點。

(3)主節(jié)點主要有兩個功能:第一,利用CMOS攝像頭拍照功能,看有沒有蟲災(zāi)發(fā)生,每隔一段時間對森林拍一張照片,并以彩信的形式通過模塊發(fā)照片到遠程監(jiān)控臺;第二,利用Zigbee模塊來獲取多個子節(jié)點送來的數(shù)據(jù),并以短信的形式通過模塊發(fā)數(shù)據(jù)到遠程監(jiān)控臺。

(4)各個節(jié)點的供能采用太陽能光板配合鋰電池聯(lián)合供電,保證系統(tǒng)能夠全天候工作。

(5)遠程主機,采用計算機來實現(xiàn),利用計算機比較好的人機交互界面和強大的數(shù)據(jù)處理能力。

分節(jié)點架構(gòu)見圖1。

圖1 分節(jié)點架構(gòu)框圖

主節(jié)點架構(gòu)見圖2。

圖2 主節(jié)點架構(gòu)框圖

遠程主機架構(gòu)見圖3。

圖3 遠程主機架構(gòu)框圖

系統(tǒng)總體架構(gòu)見圖4。

圖4 系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖


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