一種智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)，包括云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)、便攜式監(jiān)控終端、前置接入單元、圖像獲取單元、多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)、多個(gè)自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)、以及多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，所述云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)具備多種參數(shù)聯(lián)合處理功能，提高了智能調(diào)控的速度和精度；另外，由于前置接入單元的設(shè)置，不僅實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，而且對(duì)接收的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行預(yù)處理，降低了后續(xù)數(shù)據(jù)分析的復(fù)雜度和延遲，以及大大降低了整個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)能源消耗。
【專利說明】
一種智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域，尤其涉及一種智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂“智慧農(nóng)業(yè)”就是充分應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)成果，集成應(yīng)用計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、音視頻技術(shù)、3S技術(shù)、無線通信技術(shù)及專家智慧與知識(shí)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可視化遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制、災(zāi)變預(yù)警等智能管理。智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高級(jí)階段，是集新興的互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為一體，依托部署在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感節(jié)點(diǎn)(環(huán)境溫濕度、土壤水分、二氧化碳、圖像等)和無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能預(yù)警、智能決策、智能分析、專家在線指導(dǎo)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化種植、可視化管理、智能化決策。
[0003]“智慧農(nóng)業(yè)”是云計(jì)算、傳感網(wǎng)、3S等多種信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中綜合、全面的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更完備的信息化基礎(chǔ)支撐、更透徹的農(nóng)業(yè)信息感知、更集中的數(shù)據(jù)資源、更廣泛的互聯(lián)互通、更深入的智能控制、更貼心的公眾服務(wù)。“智慧農(nóng)業(yè)”與現(xiàn)代生物技術(shù)、種植技術(shù)等高新技術(shù)融合于一體，對(duì)建設(shè)世界水平農(nóng)業(yè)具有重要意義。
[0004]農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有季節(jié)性的特點(diǎn)，溫室大棚可以幫助克服農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的季節(jié)性，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。溫室大棚內(nèi)影響農(nóng)作物生長(zhǎng)的環(huán)境因素有溫度、濕度、光照和空氣流通情況等。為了達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率化、優(yōu)質(zhì)化，對(duì)上述各種環(huán)境參數(shù)的量化控制很重要。目前的溫室大棚環(huán)境控制裝置以手動(dòng)控制為主，且僅能對(duì)部分參數(shù)進(jìn)行控制，需要人憑借自己的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來對(duì)各種執(zhí)行器進(jìn)行控制，并需要人走進(jìn)溫室或者控制設(shè)備周圍手動(dòng)開啟設(shè)備，不能對(duì)溫室大棚的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行遙測(cè)遙控，滿足不了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)信息化、網(wǎng)絡(luò)化的要求，自動(dòng)化程度低、控溫性能差。
[0005]近年來，隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展與廣泛應(yīng)用，農(nóng)業(yè)溫室技術(shù)也在向自動(dòng)化、信息化方向發(fā)展。溫度、濕度監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)大棚、畜牧業(yè)和食品加工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)集傳感器技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、無線通信技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)于一體，因其廣闊的應(yīng)用前景而成為當(dāng)今世界上備受關(guān)注的、多學(xué)科高度交叉的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。國(guó)外很早便將無線傳感器技術(shù)引入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)包括溫室管理中。
[0006]目前，基于傳感器技術(shù)的單點(diǎn)采樣方式雖具有精細(xì)探測(cè)農(nóng)田信息的能力，但存在監(jiān)測(cè)范圍小、監(jiān)測(cè)指標(biāo)單一、監(jiān)測(cè)時(shí)間不連續(xù)等缺點(diǎn)，無法為大棚作物精確管理提供實(shí)時(shí)信息;基于傳感器技術(shù)的有線網(wǎng)絡(luò)采樣方式雖然具備大規(guī)模監(jiān)測(cè)能力，但需要在農(nóng)田鋪設(shè)大量的線路，尤其在采樣點(diǎn)多而分散的情況下，線路鋪設(shè)成本高，可靠性低;而且農(nóng)田一般遠(yuǎn)離監(jiān)測(cè)中心，架設(shè)通信線路成本高、維護(hù)難度大，使得數(shù)據(jù)低成本、可靠地遠(yuǎn)程傳輸成為瓶頸。另外，對(duì)于采用無線方式搭建的傳感器網(wǎng)絡(luò)，會(huì)存在由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)劃不合理導(dǎo)致的功耗和時(shí)延增大，從而導(dǎo)致不能滿足溫室環(huán)境無線檢測(cè)與控制的要求。
[0007]另外，溫室內(nèi)各環(huán)境因子分布不均，具有非線性、時(shí)變性、大慣性和大滯后且相互耦合的特性，各環(huán)境因子的控制也并不完全獨(dú)立。溫度升高的同時(shí)濕度降低，濕度增大的時(shí)候溫度要下降，對(duì)一個(gè)因子按給定設(shè)定值進(jìn)行控制時(shí)，總會(huì)引起另一因子的變化。因此現(xiàn)有的控制方案難以達(dá)到自動(dòng)控制的目的，更無法保證控制的速度與精度，難以達(dá)到滿意的控制效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提出一種智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)、便攜式監(jiān)控終端、前置接入單元、圖像獲取單元、多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)、多個(gè)自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)、以及多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，所述云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)通過無線方式分別連接前置接入單元和便攜式監(jiān)控終端，所述前置接入單元連接圖像獲取單元、多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)和多個(gè)自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)，所述匯聚節(jié)點(diǎn)連接多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述傳感器節(jié)點(diǎn)用于采集周圍信息，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括:溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器;所述溫度傳感器獲取大棚內(nèi)的溫度參數(shù)，所述濕度傳感器獲取大棚內(nèi)的濕度參數(shù)，所述光照傳感器獲取大棚內(nèi)的光照參數(shù)，所述二氧化碳傳感器獲取大棚內(nèi)的二氧化碳濃度參數(shù)，所述風(fēng)速傳感器用于獲取大棚外的風(fēng)速參數(shù)，所述風(fēng)向傳感器用于獲取大棚外的風(fēng)向參數(shù)，所述土壤溫度傳感器用于獲取大棚內(nèi)土壤的溫度參數(shù)，所述土壤濕度傳感器用于獲取大棚內(nèi)土壤中的濕度參數(shù)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述前置接入單元分別接收來自多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)和來自圖像獲取單元的實(shí)時(shí)圖像信息，并且對(duì)所述采集數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)圖像信息進(jìn)行預(yù)處理后發(fā)送至云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)；以及接收來自云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)的自動(dòng)化操作指令并發(fā)送至自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)接收前置接入單元發(fā)送的采集數(shù)據(jù)和圖像信息，進(jìn)行存儲(chǔ)和解析，并根據(jù)解析結(jié)果生成自動(dòng)化操作指令。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)包括遠(yuǎn)程無線通信單元、數(shù)據(jù)記錄單元、大數(shù)據(jù)聯(lián)合處理單元、以及輔助處理單元，所述遠(yuǎn)程無線通信單元連接數(shù)據(jù)記錄單元，所述數(shù)據(jù)記錄單元依次連接大數(shù)據(jù)聯(lián)合處理單元和輔助處理單元，所述大數(shù)據(jù)聯(lián)合處理單元和輔助處理單元還連接遠(yuǎn)程無線通信單元。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述大數(shù)據(jù)聯(lián)合處理單元對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議解析、異常值判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果生成對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化操作指令或報(bào)警信息，然后將操作指令發(fā)送至自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)，將報(bào)警信息發(fā)送至便攜式監(jiān)控終端。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述前置接入單元包括遠(yuǎn)程接入單元、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣卧?、管理指令解析單元和用于供電的電源單?其中:
[0016]所述遠(yuǎn)程接入單元，用于管理遠(yuǎn)程接入，實(shí)現(xiàn)大棚環(huán)境下作物生長(zhǎng)及環(huán)境信息、圖像信息的收集與傳輸，以及云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)指令的接收；
[0017]所述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣卧鶕?jù)云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)的節(jié)點(diǎn)部署動(dòng)態(tài)調(diào)整單元的部署調(diào)整指令，采用Zigbee技術(shù)建立并管理作物生長(zhǎng)及環(huán)境信息無線采集網(wǎng)絡(luò)；以及
[0018]所述管理指令解析單元，對(duì)云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送的指令進(jìn)行解析，并將解析后的指令轉(zhuǎn)發(fā)至圖像獲取單元、多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)、多個(gè)自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述前置接入單元還包括節(jié)能控制單元，用以通過休眠的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能控制。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述前置接入單元還包括數(shù)據(jù)預(yù)處理單元，用于對(duì)從多種傳感器節(jié)點(diǎn)接收的多種格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述前置接入單元還包括圖像預(yù)處理單元，用于對(duì)從圖像獲取單元獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:提出一種智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)，包括云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)、便攜式監(jiān)控終端、前置接入單元、圖像獲取單元、多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)、多個(gè)自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)、以及多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，所述云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)具備多種參數(shù)聯(lián)合處理功能，提高了智能調(diào)控的速度和精度；另外，由于前置接入單元的設(shè)置，不僅實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，而且對(duì)接收的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行預(yù)處理，降低了后續(xù)數(shù)據(jù)分析的復(fù)雜度和延遲，以及大大降低了整個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)能源消耗。
【附圖說明】
[0023]通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中:
[0024]附圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]附圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]附圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的前置接入單元結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提出一種智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)，如附圖1所示，所述系統(tǒng)包括云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)、便攜式監(jiān)控終端、前置接入單元、圖像獲取單元、多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)、多個(gè)自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)、以及多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，所述云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)通過無線方式分別連接前置接入單元和便攜式監(jiān)控終端，所述前置接入單元連接圖像獲取單元、多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)和多個(gè)自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)，所述匯聚節(jié)點(diǎn)連接多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，其中，
[0029]所述傳感器節(jié)點(diǎn)用于采集周圍信息，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括:溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器;所述溫度傳感器獲取大棚內(nèi)的溫度參數(shù)，所述濕度傳感器獲取大棚內(nèi)的濕度參數(shù)，所述光照傳感器獲取大棚內(nèi)的光照參數(shù)，所述二氧化碳傳感器獲取大棚內(nèi)的二氧化碳濃度參數(shù)，所述風(fēng)速傳感器用于獲取大棚外的風(fēng)速參數(shù)，所述風(fēng)向傳感器用于獲取大棚外的風(fēng)向參數(shù)，所述土壤溫度傳感器用于獲取大棚內(nèi)土壤的溫度參數(shù)，所述土壤濕度傳感器用于獲取大棚內(nèi)土壤中的濕度參數(shù);上述傳感器均為多個(gè)，分別設(shè)置于大棚的多個(gè)位置；
[0030]所述匯聚節(jié)點(diǎn)為多個(gè)，分別設(shè)置于大棚的不同位置，每個(gè)位置范圍內(nèi)，一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，所述匯聚節(jié)點(diǎn)接收來自多個(gè)傳感器的采集數(shù)據(jù)，并且接收前置接入單元發(fā)送的數(shù)據(jù)采集指令；
[0031]所述圖像獲取單元用于獲取大棚內(nèi)不同區(qū)域的實(shí)時(shí)圖像信息；
[0032]所述前置接入單元分別接收來自多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)和來自圖像獲取單元的實(shí)時(shí)圖像信息，并且對(duì)所述采集數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)圖像信息進(jìn)行預(yù)處理后發(fā)送至云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)；以及接收來自云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)的自動(dòng)化操作指令并發(fā)送至自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)；
[0033]所述云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)接收前置接入單元發(fā)送的采集數(shù)據(jù)和圖像信息，進(jìn)行存儲(chǔ)和解析，并根據(jù)解析結(jié)果生成自動(dòng)化操作指令；
[0034]所述便攜式監(jiān)控終端用于向云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送查詢和控制指令;以及
[0035]所述自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)根據(jù)云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送的自動(dòng)化操作指令，控制大棚內(nèi)機(jī)械設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)動(dòng)作。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，如附圖2所示，所述云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)包括遠(yuǎn)程無線通信單元、數(shù)據(jù)記錄單元、大數(shù)據(jù)聯(lián)合處理單元、以及輔助處理單元，所述遠(yuǎn)程無線通信單元連接數(shù)據(jù)記錄單元，所述數(shù)據(jù)記錄單元依次連接大數(shù)據(jù)聯(lián)合處理單元和輔助處理單元，所述大數(shù)據(jù)聯(lián)合處理單元和輔助處理單元還連接遠(yuǎn)程無線通信單元;其中，
[0037]所述遠(yuǎn)程無線通信單元通過無線方式連接前置接入單元和便攜式監(jiān)控終端，遠(yuǎn)程接收不同農(nóng)業(yè)大棚的前置接入單元發(fā)來的數(shù)據(jù)，并向前置接入單元發(fā)送操作指令；以及，所述遠(yuǎn)程無線通信單元還通過無線方式連接便攜式監(jiān)控終端，用于接收便攜式監(jiān)控終端發(fā)送的查詢或操作指令。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述無線方式是WLAN通信模式。
[0039]所述數(shù)據(jù)記錄單元包括云備份存儲(chǔ)單元、緩存單元、采集類別單元、節(jié)點(diǎn)信息單元、用戶鑒權(quán)單元;其中:
[0040]所述云備份存儲(chǔ)單元用于存放大棚的各傳感器節(jié)點(diǎn)通過前置接入單元發(fā)送至云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)的所有數(shù)據(jù)；
[0041 ]所述緩存單元用于存放大棚的各傳感器節(jié)點(diǎn)通過前置接入單元發(fā)送至云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)的最近一次采集數(shù)據(jù)；
[0042]所述采集類別單元用于記錄作物生長(zhǎng)及環(huán)境信息各傳感器節(jié)點(diǎn)的采集類別以及各種采集類別的數(shù)值范圍；
[0043]所述節(jié)點(diǎn)信息單元用于記錄大棚的各傳感器節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)信息、位置信息、部署時(shí)間；
[0044]所述用戶鑒權(quán)單元用于記錄用戶登錄平臺(tái)所需的賬號(hào)和密碼信息。
[0045]所述大數(shù)據(jù)聯(lián)合處理單元對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議解析、異常值判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果生成對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化操作指令或報(bào)警信息，然后將操作指令發(fā)送至自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)，將報(bào)警信息發(fā)送至便攜式監(jiān)控終端。
[0046]所述大數(shù)據(jù)聯(lián)合處理單元針對(duì)多個(gè)傳感器參數(shù)進(jìn)行聯(lián)合分析，具體包括:
[0047](I)建立植物生長(zhǎng)各階段的各參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)曲線模型，包括溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、光照以及二氧化碳；
[0048](2)采用迭代算法計(jì)算各參數(shù)單獨(dú)變化時(shí)，其他參數(shù)的變化范圍，形成參數(shù)變化查找表，即某一參數(shù)變化，會(huì)引起其他參數(shù)如何變化，如果想對(duì)一個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，而不想其他參數(shù)也隨之變動(dòng)，則需要根據(jù)上述變化范圍進(jìn)行相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)；
[0049](3)接收到各傳感器節(jié)點(diǎn)傳來的溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、光照、二氧化碳數(shù)值，根據(jù)上述數(shù)值繪制詳細(xì)的環(huán)境參數(shù)曲線圖，并與參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)曲線模型進(jìn)行比對(duì)，并結(jié)合參數(shù)變化查找表查找某一參數(shù)變化對(duì)其他環(huán)境參數(shù)的影響，并根據(jù)該影響確定各參數(shù)聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)的范圍。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的大數(shù)據(jù)聯(lián)合處理單元，可以實(shí)現(xiàn)多種傳感參數(shù)的聯(lián)合分析和聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，提高了智能調(diào)控的速度和精度。
[0051 ] 所述輔助處理單元包括:節(jié)點(diǎn)部署動(dòng)態(tài)調(diào)整單元、實(shí)時(shí)交互單元、硬件管理單元、數(shù)據(jù)響應(yīng)單元以及基礎(chǔ)信息管理單元;其中:
[0052]所述節(jié)點(diǎn)部署動(dòng)態(tài)調(diào)整單元用來部署大棚無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并以三維地圖方式顯不;
[0053]所述實(shí)時(shí)交互單元用于顯示大棚無線傳感網(wǎng)絡(luò)采集的各種數(shù)據(jù)；
[0054]所述硬件管理單元用于服務(wù)器發(fā)送控制命令，對(duì)大棚的各傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行啟動(dòng)控制，同時(shí)還提供輸入接口，對(duì)大棚的各傳感器節(jié)點(diǎn)的信息、采集頻率進(jìn)行設(shè)置；
[0055]所述數(shù)據(jù)響應(yīng)單元用于提供云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的查詢、導(dǎo)出和分析；
[0056]所述基礎(chǔ)信息管理單元用于設(shè)置基礎(chǔ)參數(shù)，包括基本設(shè)置、用戶信息管理、設(shè)備管理。
[0057]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，如附圖3所示，所述前置接入單元包括遠(yuǎn)程接入單元、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣卧⒐芾碇噶罱馕鰡卧陀糜诠╇姷碾娫磫卧?其中:
[0058]所述遠(yuǎn)程接入單元，用于管理遠(yuǎn)程接入，實(shí)現(xiàn)大棚環(huán)境下作物生長(zhǎng)及環(huán)境信息、圖像信息的收集與傳輸，以及云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)指令的接收；
[0059]所述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣卧?，根?jù)云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)的節(jié)點(diǎn)部署動(dòng)態(tài)調(diào)整單元的部署調(diào)整指令，采用Zigbee技術(shù)建立并管理作物生長(zhǎng)及環(huán)境信息無線采集網(wǎng)絡(luò)；以及
[0060]所述管理指令解析單元，對(duì)云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送的指令進(jìn)行解析，并將解析后的指令轉(zhuǎn)發(fā)至圖像獲取單元、多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)、多個(gè)自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)。
[0061 ]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述前置接入單元還包括節(jié)能控制單元，用以通過休眠的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能控制，具體包括:
[0062](I)所述節(jié)能控制單元監(jiān)聽各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度，依據(jù)信號(hào)強(qiáng)度最大值原則，在每種傳感器節(jié)點(diǎn)中篩選出I個(gè)工作節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài)；
[0063](2)篩選出工作節(jié)點(diǎn)在每個(gè)工作周期，定時(shí)向前置接入單元發(fā)送采集數(shù)據(jù);前置接入單元收集到工作節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，與上一個(gè)周期數(shù)據(jù)進(jìn)行差值，若差值結(jié)果沒有超過前置接入單元設(shè)定的預(yù)設(shè)值，前置接入單元預(yù)測(cè)休眠節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù);若差值結(jié)果超過前置接入單元設(shè)定的預(yù)設(shè)值，則前置接入單元向采集網(wǎng)絡(luò)休眠節(jié)點(diǎn)發(fā)出激活命令，各節(jié)點(diǎn)采集作物生長(zhǎng)及環(huán)境信息發(fā)送至前置接入單元；
[0064](3)根據(jù)各節(jié)點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度，用信號(hào)強(qiáng)度最大值原則，轉(zhuǎn)換工作節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài);重復(fù)上述過程，直至遍歷無線采集網(wǎng)絡(luò)中所有傳感器節(jié)點(diǎn)。
[0065]其中，前置接入單元預(yù)測(cè)休眠節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)具體包括:
[0066]根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)初始發(fā)送的N幀(NS4)采集數(shù)據(jù)，構(gòu)建一階疊加序列;構(gòu)建疊加序列的緊鄰平均值生成序列；構(gòu)建一階單變量模型，用最小二乘法進(jìn)行參數(shù)估計(jì)得到模型參數(shù)的求解;求解原始序列的模型，求得休眠節(jié)點(diǎn)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0067]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述前置接入單元還包括數(shù)據(jù)預(yù)處理單元，用于對(duì)從多種傳感器節(jié)點(diǎn)接收的多種格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，具體包括:
[0068](I)對(duì)于不同數(shù)據(jù)類型設(shè)置了不同的端口號(hào)進(jìn)行接收，同步接收多種類型的數(shù)據(jù)；
[0069](2)自定義大棚數(shù)據(jù)協(xié)議，首先檢驗(yàn)數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)，然后定義一個(gè)長(zhǎng)度為32的定長(zhǎng)byte類型的數(shù)組，將數(shù)據(jù)幀放入數(shù)組中，接收完畢后，將數(shù)組清零，等待下一幀數(shù)據(jù)的寫入；
[0070](3)通過串口通信獲得自定義協(xié)議串口數(shù)據(jù)幀，生成txt文件；
[0071](4)將txt文件封裝成類。
[0072]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述前置接入單元還包括圖像預(yù)處理單元，用于對(duì)從圖像獲取單元獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理;所述圖像預(yù)處理單元具體包括:圖像分析單元、圖像壓縮單元、圖像存儲(chǔ)單元、預(yù)設(shè)值比較單元，其中，
[0073](I)圖像預(yù)處理單元根據(jù)云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)的指令或周期性的通過控制圖像獲取單元定時(shí)采集第一張圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過圖像分析單元采樣量化之后，由圖像壓縮單元壓縮處理，傳送至云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)，同時(shí)保存在本地圖像存儲(chǔ)單元；
[0074](2)繼續(xù)采集圖像，圖像分析單元將采集到的圖像與上一張圖像比較，去除冗余信息、無關(guān)信息，由圖像壓縮單元對(duì)運(yùn)算結(jié)果采用壓縮處理，并保存在本地圖像存儲(chǔ)單元；
[0075](3)預(yù)設(shè)值比較單元根據(jù)壓縮后的數(shù)據(jù)計(jì)算信息變化量和變化速率，并與前次與云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)協(xié)調(diào)獲得的通信速率預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較;同時(shí)檢查圖像存儲(chǔ)單元中未傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是否超過預(yù)設(shè)值；
[0076](4)如果變化量或變化速率超過設(shè)定預(yù)設(shè)值，或者圖像存儲(chǔ)單元中未傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量超過預(yù)設(shè)值，則與云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)通訊，請(qǐng)求增加傳輸帶寬；
[0077](5)云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)將接收到的數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)的上一張圖像進(jìn)行加法運(yùn)算，重建當(dāng)前圖像，并將恢復(fù)的結(jié)果存入云備份存儲(chǔ)單元，從而獲得當(dāng)前圖像。
[0078]根據(jù)本發(fā)明的前置接入單元，不僅實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，而且對(duì)接收的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行預(yù)處理，降低了后續(xù)數(shù)據(jù)分析的復(fù)雜度和延遲，并且由于設(shè)置了節(jié)能控制單元，大大降低了整個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)能源消耗。
[0079]以及，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)用于根據(jù)云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)的大數(shù)據(jù)聯(lián)合處理單元的分析結(jié)果所生成的指令，操作大棚內(nèi)的各機(jī)械設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的操作，例如，響應(yīng)于降溫和對(duì)應(yīng)操作指令，開啟大棚內(nèi)的風(fēng)扇，或者打開放風(fēng)口等等。
[0080]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述便攜式監(jiān)控終端由大棚管理人員攜帶，可以隨時(shí)向云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送查詢和操作指令，例如獲取大棚內(nèi)實(shí)時(shí)圖像和各傳感器節(jié)點(diǎn)采集的相關(guān)數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的信息進(jìn)行人工干預(yù)操作。
[0081]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)、便攜式監(jiān)控終端、前置接入單元、圖像獲取單元、多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)、多個(gè)自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)、以及多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，所述云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)通過無線方式分別連接前置接入單元和便攜式監(jiān)控終端，所述前置接入單元連接圖像獲取單元、多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)和多個(gè)自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)，所述匯聚節(jié)點(diǎn)連接多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)。2.—種如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)用于采集周圍信息，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括:溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器;所述溫度傳感器獲取大棚內(nèi)的溫度參數(shù)，所述濕度傳感器獲取大棚內(nèi)的濕度參數(shù)，所述光照傳感器獲取大棚內(nèi)的光照參數(shù)，所述二氧化碳傳感器獲取大棚內(nèi)的二氧化碳濃度參數(shù)，所述風(fēng)速傳感器用于獲取大棚外的風(fēng)速參數(shù)，所述風(fēng)向傳感器用于獲取大棚外的風(fēng)向參數(shù)，所述土壤溫度傳感器用于獲取大棚內(nèi)土壤的溫度參數(shù)，所述土壤濕度傳感器用于獲取大棚內(nèi)土壤中的濕度參數(shù)。3.—種如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，所述前置接入單元分別接收來自多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)和來自圖像獲取單元的實(shí)時(shí)圖像信息，并且對(duì)所述采集數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)圖像信息進(jìn)行預(yù)處理后發(fā)送至云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)；以及接收來自云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)的自動(dòng)化操作指令并發(fā)送至自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)。4.一種如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，所述云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)接收前置接入單元發(fā)送的采集數(shù)據(jù)和圖像信息，進(jìn)行存儲(chǔ)和解析，并根據(jù)解析結(jié)果生成自動(dòng)化操作指令。5.—種如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，所述云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)包括遠(yuǎn)程無線通信單元、數(shù)據(jù)記錄單元、大數(shù)據(jù)聯(lián)合處理單元、以及輔助處理單元，所述遠(yuǎn)程無線通信單元連接數(shù)據(jù)記錄單元，所述數(shù)據(jù)記錄單元依次連接大數(shù)據(jù)聯(lián)合處理單元和輔助處理單元，所述大數(shù)據(jù)聯(lián)合處理單元和輔助處理單元還連接遠(yuǎn)程無線通信單元。6.—種如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，所述大數(shù)據(jù)聯(lián)合處理單元對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議解析、異常值判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果生成對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化操作指令或報(bào)警信息，然后將操作指令發(fā)送至自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)，將報(bào)警信息發(fā)送至便攜式監(jiān)控終端。7.—種如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，所述前置接入單元包括遠(yuǎn)程接入單元、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣卧⒐芾碇噶罱馕鰡卧陀糜诠╇姷碾娫磫卧?其中: 所述遠(yuǎn)程接入單元，用于管理遠(yuǎn)程接入，實(shí)現(xiàn)大棚環(huán)境下作物生長(zhǎng)及環(huán)境信息、圖像信息的收集與傳輸，以及云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)指令的接收； 所述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣卧?，根?jù)云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)的節(jié)點(diǎn)部署動(dòng)態(tài)調(diào)整單元的部署調(diào)整指令，采用Zigbee技術(shù)建立并管理作物生長(zhǎng)及環(huán)境信息無線采集網(wǎng)絡(luò)；以及 所述管理指令解析單元，對(duì)云計(jì)算監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送的指令進(jìn)行解析，并將解析后的指令轉(zhuǎn)發(fā)至圖像獲取單元、多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)、多個(gè)自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)。8.—種如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，所述前置接入單元還包括節(jié)能控制單元，通過休眠的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能控制。9.一種如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，所述前置接入單元還包括數(shù)據(jù)預(yù)處理單元，對(duì)從多種傳感器節(jié)點(diǎn)接收的多種格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。10.—種如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，所述前置接入單元還包括圖像預(yù)處理單元，對(duì)從圖像獲取單元獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。
【文檔編號(hào)】G05B19/048GK105843147SQ201610342213
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】趙洪啟, 王樂義
【申請(qǐng)人】北京云洋數(shù)據(jù)科技有限公司