一种基于无线传感器网络的植被结构参数测量装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN101839732A

(43)申请公布日2010.09.22

(21)申请号CN201010134695.4

(22)申请日2010.03.26

(71)申请人北京师范大学;北京星视地信科技有限公司

地址100875北京市海淀区新街口外大街19号

(72)发明人屈永华王锦地姜富斌董健吕耘帙焦思红

(74)专利代理机构北京慧泉知识产权代理有限公司

代理人王顺荣

(51)Int.CI

G01D21/00

H04W84/18

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

一种基于无线传感器网络的植被结

构参数测量装置

(57)摘要

一种基于无线传感器网络的植被冠

层结构参数测量装置，它由分布在研究区

的冠层上下测量节点及路由节点组成的无

线传感器网络和由汇聚节点与控制终端远

程服务器连接成的数据处理与节点控制系

统两部分组成；测量节点通过采集一天中

不同太阳高度角下冠层上下的太阳辐射来

获取植被参数信息，并通过无线自组网进

行数据传输与定位；汇聚节点可将各测点

的数据通过串口或GPRS上传到控制终

端，通过数据处理系统将植被结构参数计

算出来；控制终端通过汇聚节点向各节点

发送命令修改参数设置。本发明体积小，

功耗低，部署方便，成本低廉，适用于大

面积、长时间周期的植被参数测量，它在

农业与生态学以及无线传感器网络技术领

域里具有广泛地实用价值和应用前景。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种基于无线传感器网络的植被冠层结构参数测量装置，其特征在于：它包括由

分布在研究区的冠层上与冠层下的测量节点和路由节点组成的无线传感器网络；由

汇聚节点与控制终端和远程服务器连接形成的数据处理与节点控制系统；

无线传感器网络跟数据处理与节点控制系统之间的位置连接关系是：无线传感器网

络通过在其汇聚节点上加装串口模块，与控制终端上的数据处理与节点控制系统通

过RS232串口线近距离的连接；无线传感器网络通过在其汇聚节点上加装GPRS

模块，与放置于实验室的远程服务器上的数据处理与节点控制系统通过GPRS无线

通信远距离的连接；

所述测量节点是由用于测量冠层上下太阳透过辐射的光传感器、用于临时数据存储

的数据存储单元、用于提供采集时间的实时时钟、用于进行无线通信组网和节点控

制运算的核心芯片以及供电单元组成；它们之间的位置连接关系是：光存储器，实

时时钟通过I2C与核心芯片连接，数据存储单元通过SPI与核心芯片连接，所有单

元都与供电单元连接；该测量节点的上述所有元器件安装在节点电路板上；

所述路由节点在硬件组成上和测量节点一样，只是在驱动程序上调用的无线通信协

议栈不一样，路由节点可以实现信号中继的路由功能；

所述汇聚节点用来汇总来自所有测量节点的数据，并将汇总的数据传输给控制终端

与远程服务器；该汇聚节点是在测量节点的元器件基础上增加一个GPRS无线通讯

模块及串口通信模块；由汇聚节点与控制终端和远程服务器相连接组成控制装置即

数据处理与节点控制系统，传递空间位置信息和数据，与无线传感器网络之间实现

无线通讯；所述测量节点中，位于冠层下的测量节点用来获取一天不同太阳高度角

的冠层下太阳透过辐射，位于冠层上的测量节点用来获取研究区一天中不同太阳高

度角的太阳总辐射，从以上两个测量数值即可提取植被冠层结构参数信息；

所述测量节点之间、测量节点与路由节点之间、路由节点与汇聚节点之间，以及汇

聚节点与控制终端和远程服务器的连接关系是：多个即N＜＝16冠层上的测量节

点与冠层下的测量节点通过无线通信的方式与路由节点相连；路由节点之间，以及

路由节点与汇聚节点通过无线多跳自组织的方式进行连接；汇聚节点在本质上也属

于一个路由节点，只不过增加了串口通信模块和GPRS模块；