(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210612929.4 (22)申请日 2022.06.01 (71)申请人 石河子大 学 地址 832003 新疆维吾尔自治区石河子市 石河子大学北苑新区机械电气工程学 院 (72)发明人 张立新　李贺　张婷　马霄　 孟子皓　郑宇　 (51)Int.Cl. G01W 1/02(2006.01) G01W 1/10(2006.01) H04Q 9/00(2006.01) H04N 7/18(2006.01) H04N 5/232(2006.01) H04W 4/38(2018.01) (54)发明名称 一种基于物联网的可视化嵌入式气象监测 系统 (57)摘要 一种基于物联网的可视化嵌入式气象监测 系统， 包括感知层、 网络层、 平台层和应用层， 所 述感知层用于采集农田气象参数， 包括供电系 统、 超声波气象传感器模块、 嵌入式数据采集模 块和摄像头； 所述网络层利用蜂窝网络将感知层 采集到的信息进行数据传输， 包 括NB‑IoT无线通 信模块、 基站和服务器； 所述平台层用于将感知 层采集到的数据进行整合、 存储、 利用， 包括物联 网监测平台和数据库； 所述应用层作为人机交互 接口实现气象信息可视化监测与摄像头远程控 制， 包括Web应用、 手机App应用和LED屏。 本发明 采用NB‑IoT通信方式， 将 采集到的气象信息传输 到物联网平台， 用户通过应用层实现了气象信息 的可视化 监测。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 114814988 A 2022.07.29 CN 114814988 A 1.一种基于物联网的可视化嵌入式气象监测系统， 其特征在于， 包括感知层 （1） 、 网络 层 （2） 、 平台层 （3） 和应用层 （4） ， 所述 感知层 （1） 用于采集农田气象环 境参数， 包括供电系统 （5） 、 超声波气象传感器模块 （6） 、 嵌入式数据采集模块 （7） 和摄像头 （8） ； 所述网络层 （2） 利 用蜂窝网络将感知层 （1） 采集到的信息进行数据传输， 包括NB ‑IoT无线通信模块 （9） 、 基站 （10） 和服务器 （11） ； 所述平台层 （3） 用于将感知层 （1） 采集到的数据进行整合、 存储、 利用， 包括物联网监测平 台 （12） 和数据库 （13） ； 所述应用层 （4） 作为人机交互接口实现气象信息 可视化监测与摄 像头 （8） 远程控制， 包括 Web应用 （14） 、 手机Ap p应用 （15） 和LED屏 （16） 。 2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的可视化嵌入式气象监测系统， 其特征在于， 所述感知层 （1） 的供电系统 （5） 包括太阳能供电模块 （17） 和市电供应模块 （18） ， 太阳能供电 模块 （17） 和市电供应模块 （18） 可以交替使用， 防止长时间阴天导致锂电池 （21） 电量不足， 气象监测系统无法正常工作。 3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的可视化嵌入式气象监测系统， 其特征在于， 所述感知层 （1） 的超声波气象传感器模块 （6） 采用超声波十二要 素传感器， 能采集到的气象 信息包括空气温度信息、 空气湿度信息、 风向信息、 风速信息、 雨量信息、 雨雪信息、 CO2浓度 信息、 光照强度信息、 太阳辐射总量信息、 PM2.5信息、 PM10信息和大气压力 信息。 4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的可视化嵌入式气象监测系统， 其特征在于， 所述感知层 （1） 的摄像头 （8） 为可调节摄像头， 可以通过Web应用 （14） 和手机App应用 （15） 实 现摄像头 （8） 在垂直方向和水平方向转动。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114814988 A 2一种基于物联网的可视化嵌入式气象监测系统 技术领域 [0001]本发明涉及智能环境监测技术领域， 具体为一种基于物联 网的可视化嵌入式气象 监测系统。 背景技术 [0002]我国是个农业生产大国， 农业生产是我国民生基础。 在农作物生产种植过程中， 天 气和农田环境参数对农作物的生长具有很大 的影响作用。 而在传统种植模式下， 农户对于 农田气象环境的掌握往往是从天气预报以及人工经验判断天气， 进而对生产时间安排。 但 是， 由于气候条件越来越复杂， 天气预报通常是对 大范围地区的一个预报， 并不能完全反映 真实实际的天气情况， 会造成农户误判， 耽误 生产进程， 严重时可能会导 致重要损失。 [0003]因此， 就需要一种可以针对具体区域的气 象监测装置， 实现对种植区内气 象以及 各种环境参数 的监测， 让农户可以直观准确的对天气情况进行判断， 对农户种植生产计划 具有一定的指导作用， 所以提出一个针对区域化的农业产 物成长过程中的气象监测系统是 有必要的。 发明内容 [0004]为了实现农田气象环境参数的实时可视化监测， 本发明提供如下技术方案： 一种 基于物联网的可视化嵌入式气象监测系统， 包括感知层、 网络层、 平台层和应用层， 所述感 知层用于采集农田气象环境参数， 包括供电系统、 超声波气象传感器模块、 嵌入式数据采集 模块和摄像头； 所述网络层利用蜂窝网络将感知层采集到的信息进行数据传输， 包括NB ‑ IoT无线通信模块、 基站和服务器； 所述平台层用于将感知层 采集到的数据进 行整合、 存储、 利用， 包括物联网监测平台和数据库； 所述应用层作为人机交互接口实现气象信息可视化 监测与摄 像头远程控制， 包括 Web应用、 手机Ap p应用和LED屏。 [0005]进一步地， 所述感知层的供电系统包括太阳能供电模块和 市电供应模块， 太阳能 供电模块和市电供应模块可以交替使用， 防止长时间阴天导致锂电池电量不足， 气象监测 系统无法正常工作。 [0006]进一步地， 所述感知层的超声波气 象传感器模块采用超声波十二要素传感器， 能 采集到的气象信息包括空气温度信息、 空气湿度信息、 风向信息、 风速信息、 雨量信息、 雨雪 信息、 CO2浓度信息、 光照强度信息、 太阳辐射总量信息、 PM2.5信息、 PM10信息和大气压力信 息。 [0007]进一步地， 所述感知层的摄像头为可调节摄像头， 可以通过Web应用和手机App应 用实现摄 像头在垂直方向和水平方向转动。 [0008]与现有技 术相比， 本发明的有益效果是： （1） 通过对气象监测系统的设计， 实现了农田气象参数的可视化 监测； （2） 系统采用超声 波传感器， 比传统传感器测量精度更高， 设备 更加稳定可靠； （3） 远端具备数据存储记录功能， 操作人员可以直接从人机交互设备或云端进行说　明　书 1/3 页 3 CN 114814988 A 3