植物园物联网智能管理系统及其智能管理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种植物园物联网智能管理系统及其智能管理方法，包括标签节点、定位传感器节点、zigbee路由器和协调中心，标签节点、定位传感器节点、zigbee路由器之间相互通信并依次连接组成一个定位单元，该系统包括若干个所述定位单元，各定位单元分别与协调中心相连并相互通信，所述协调中心连接到互联网。每棵树木上的标签节点有唯一的标识ID，方便交易时定位树木；手持终端中对标签有粗略的定位算法，便于寻找出离手持端最近的标签节点；定位传感器使得阅读器以自组网的方式连接起来，实现区域定位与监控；振动传感器模块和终端监控系统同时对标签位置的改变作出报警，实现双重预警功能。

【技术实现步骤摘要】
植物园物联网智能管理系统及其智能管理方法
本专利技术涉及一种区域定位与监控系统及其监控方法，特别涉及一种实现对植物园中名贵树木的实时监控和管理的植物园物联网智能管理系统及其智能管理方法。
技术介绍
当今的城市里高楼林立，车行如梭，烟尘弥漫，工作节奏很快，缺乏自然美，易使人产生压抑感、疲劳感、缺乏宁静感。美好的园林景色，能满足人们的观赏需求，由于它能产生负氧离子，还能在一定程度上满足人们的生理需求，有益于身心健康。但植物园为室外条件，树木分布广泛，人工监护和管理难度较大。所以在植物园中建立区域定位与管理平台尤为重要。而室外定位一般采用GPS定位技术，其覆盖范围大，但是定位信号到达地面时较弱，不能穿透建筑物，树林等。且定位精度不高，因此GPS定位技术只适用于开阔的室外，且成本较高。所以不适合茂密的植物园。而植物园面积较大，树木分布广泛，人工管理难度较大。所以智能化的植物园监控管理技术显得尤为重要。
技术实现思路
针对现有技术中园林监控系统中存在的上述问题，本专利技术提供一种植物园物联网智能管理系统及其智能管理方法。本专利技术的技术方案是：植物园物联网智能管理系统，包括标签节点、定位传感器节点、zigbee路由器和协调中心，所述标签节点、定位传感器节点、zigbee路由器之间相互通信并依次连接组成一个定位单元，所述植物园物联网智能管理系统包括若干个所述定位单元，各定位单元分别与协调中心相连并相互通信，所述协调中心连接到互联网；所述标签节点包括修正标签和未知标签，所述修正标签用于不断地修正未知标签的定位参数，提高系统的定位精度，所述标签节点设置于植物盆体上；所述定位传感器节点包括相互连接的阅读器、Zigbee模块和射频收发模块，定位传感器节点用于通过射频收发模块接收标签节点的信息，将接收到的标签信息及相应的RFID标签的ID号提取、打包后通过zigbee传感网络传至所在定位单元中的zigbee路由器；所述协调中心包括zigbee主模块和服务器，协调中心用于将经Zigbee路由器传来各路的数据在后台进行未知节点位置的计算并给出相应的控制信息，后台服务器用于对数据进行融合、各节点管理、整个植物园的安全监控。进一步，所述未知标签包括振动传感器、MCU中央处理器、无线收发模块、天线以及电源模块，所述振动传感器、MCU中央处理器、无线射频收发模块、天线依次连接并相互通信，所述电源模块用于给MCU中央处理器、无线射频收发模块供电。进一步，还包括手持终端，所述手持终端包括ARM芯片、无线收发模块、天线、显示模块、键盘、FLASH模块、SDRAM模块和电源模块，所述ARM芯片、无线收发模块、天线依次连接并相互通信，所述显示模块、键盘、FLASH模块、SDRAM模块分别与ARM芯片连接并通信，所述电源模块用于给ARM芯片、无线收发模块供电。植物园物联网智能管理方法，具体包括如下步骤：（1）服务器将植物园中树木分布的相关信息上传至官方网站上，游客通过手持终端查询自己感兴趣的对象进行观赏；（2）游客手中的手持终端通过无线收发模块与天线同附近标签节点进行通信，接收邻近标签节点的编号及对应的信号衰减值，在手持终端上通过比较信号衰减大小判断出离游客最近的植物，并显示定位结果信息；（3）当出现包括植物被盗窃的异常现象时，植物的机械振动超过预定限值，标签节点中的振动传感器发出中断信号并通过无线传感网传至后台，后台服务器发出报警警示，同时，手持终端发现记录的标签具体位置有异常变动，也发出报警。进一步，所述定位结果的定位方法采用基于距离的定位方法，具体步骤如下：（1）未知标签节点与定位传感器节点通信，获得相关的信号强度值并将这些信息与自身的ID号最终上传至后台，在后台根据信号衰减值RSSI与衰减模型换算出距离值；（2）根据距离值采用极大似然估计法得出标签的具体位置；（3）修正未知标签节点的位置：记录修正标签与定位传感器节点互相通信的信号衰减值，定位传感器的位置已预先设定好，将已知的距离d和测得的信号衰减值RSSI带入衰减模型中，不断更新模型中的环境因子与传播因子，模型更新的时间由系统设定。进一步，所述衰减模型采用经验损耗模型。进一步，在所述步骤（1）之前先将园林地图存储于处理器中，当判断出标签位置时，在手持终端的地图上点亮相应的位置，游客根据点亮的位置和地图了解园中景物。本专利技术的有益效果是：1、将每棵树木装上标签节点，有唯一的标识ID，并在终端作出缩小化的植物园界面，进行交易时可形象方便的知道指定树木的位置，节省人力；2、手持终端中对标签有粗略的定位算法，功率定位，可寻找出离手持端最近的即离游客最近的标签节点并在手持端上显示其相关信息，便于游客知道其身边的景物是什么；3、每个阅读器与zigbee模块相连接构成定位传感器，使得阅读器以自组网的方式连接起来，使得零星的阅读器互相可以通信，将相关信息传至后台管理平台，实现区域定位与监控；4、在终端的有源标签上引入了振动传感器模块，当超过一定振幅的机械运动时候产生中断告知服务器终端，终端立即报警，可实现部分的非法移动预警功能，而终端监控系统中对标签的位置发生改变也作出报警功能，实现双重预警功能。附图说明图1是本专利技术植物园物联网智能管理系统的系统框图；图2是本专利技术中未知标签的结构框图；图3是本专利技术中手持终端的结构框图；图4是本专利技术的设计流程图；图5是本专利技术植物园物联网智能管理系统的通信协议框架。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术植物园物联网智能管理系统包括标签节点、定位传感器节点、zigbee路由器、zigbee主模块与服务器组成的协调中心。植物园面积较大，植物分布广泛，统一管理比较困难，所以将整个植物园分成小定位单元。其中未知标签节点包括振动传感器、MCU中央处理器、无线收发模块、天线以及电源模块，定位传感器节点包括RFID阅读器与Zigbee无线网络模块。定位传感器节点通过射频收发模块接收标签节点信息，将接收到的标签信息及相应的RFID标签的ID号提取、打包后通过zigbee传感网络传至所在定位单元中的zigbee路由器。各路的数据经路由器传至网络中的协调器中心，在后台进行未知节点位置的计算并给出相应的控制信息。后台服务器对数据进行融合、各节点管理、整个植物园的安全监控等功能。实现区域中节点的定位方法采用基于距离的定位方法，未知标签节点与至少三个定位传感器节点通信，获得相关的信号强度值并将这些信息与自身的ID号最终上传至后台，在后台根据信号衰减（RSSI）值与衰减模型换算出距离值。根据距离值采用极大似然估计的方法得出标签的具体位置。而距离与信号强度值之间的模型关系一般采用经验损耗模型为中。其中RSSI为信号接收强度，d为收发节点之间的距离即所求距离，n为传播因子，EAF为环境因子，A为距离1m时的信号接收强度。n，EAF根据环境的不同而不同，一般在测距前根据实验得出。而本系统在每一定位单元中预先放置了已知位置的修正标签。记录修正标签与定位传感器互相通信的信号衰减值，定位传感器的位置也是预先设定好的，这样可以将已知的距离d和测得的RSSI值带入损耗模型中不断的更新模型中的环境因子与传播因子，模型更新的时间可由系统设定。修正标签节点为简单标签节点，只需通信便可。所以比未知位本文档来自技高网...

【技术保护点】
植物园物联网智能管理系统，其特征在于：包括标签节点、定位传感器节点、zigbee路由器和协调中心，所述标签节点、定位传感器节点、zigbee路由器之间相互通信并依次连接组成一个定位单元，所述植物园物联网智能管理系统包括若干个所述定位单元，各定位单元分别与协调中心相连并相互通信，所述协调中心连接到互联网；所述标签节点包括修正标签和未知标签，所述修正标签用于不断地修正未知标签的定位参数，提高系统的定位精度，所述标签节点设置于植物盆体上；所述定位传感器节点包括相互连接的阅读器、Zigbee模块和射频收发模块，定位传感器节点用于通过射频收发模块接收标签节点的信息，将接收到的标签信息及相应的RFID标签的ID号提取、打包后通过zigbee传感网络传至所在定位单元中的zigbee路由器；所述协调中心包括zigbee主模块和服务器，协调中心用于将经Zigbee路由器传来各路的数据在后台进行未知节点位置的计算并给出相应的控制信息，后台服务器用于对数据进行融合、各节点管理、整个植物园的安全监控。

【技术特征摘要】
1.植物园物联网智能管理方法，所述植物园物联网智能管理方法基于一种植物园物联网智能管理系统，所述植物园物联网智能管理系统包括标签节点、定位传感器节点、zigbee路由器和协调中心，所述标签节点、定位传感器节点、zigbee路由器之间相互通信并依次连接组成一个定位单元，所述植物园物联网智能管理系统包括若干个所述定位单元，各定位单元分别与协调中心相连并相互通信，所述协调中心连接到互联网；所述标签节点包括修正标签和未知标签，所述修正标签用于不断地修正未知标签的定位参数，提高系统的定位精度，所述标签节点设置于植物盆体上；所述未知标签包括振动传感器、MCU中央处理器、无线收发模块、天线以及电源模块，所述振动传感器、MCU中央处理器、无线射频收发模块、天线依次连接并相互通信，所述电源模块用于给MCU中央处理器、无线射频收发模块供电；所述定位传感器节点包括相互连接的阅读器、Zigbee模块和射频收发模块，定位传感器节点用于通过射频收发模块接收标签节点的信息，将接收到的标签信息及相应的RFID标签的ID号提取、打包后通过zigbee传感网络传至所在定位单元中的zigbee路由器；所述协调中心包括zigbee主模块和服务器，协调中心用于将经Zigbee路由器传来各路的数据在后台进行未知节点位置的计算并给出相应的控制信息，后台服务器用于对数据进行融合、各节点管理、整个植物园的安全监控；具体包括如下步骤：(1)服务器将植物园中树木分布的相关信息上传至官方网...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘赛虎，戎海龙，周天彤，薛磊，周红妹，周炯如，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：