專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)及管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涉及智能農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測和生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，尤其涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)及方法，屬于智能農(nóng)業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
指出本發(fā)明創(chuàng)造最接近的現(xiàn)有技術(shù)并描述其善。若目前已有類似的技術(shù)，則描述該現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷并說明缺陷產(chǎn)生的原因，如性能、功能、成本、使用不便等，或還存在哪些問題解決不了。若目前尚未發(fā)現(xiàn)與該發(fā)明創(chuàng)造類似的技術(shù)，則要描述人們在此之前要解決該技術(shù)所需采用的辦法及其缺點。我國人均耕地面積和人均水資源只有世界平均水平的30%和25%，且現(xiàn)有耕地中2/3是中低產(chǎn)田，農(nóng)田灌溉水的有效利用率只有30% 40%(發(fā)達國家已達50% 70%)?；掳?、農(nóng)藥等生產(chǎn)資料投入水平高而利用率低并導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染和破壞，土壤沙化、堿化、鹽潰化嚴重，耕地單位面積產(chǎn)量與世界糧食高產(chǎn)國家相比甚至要低一半以上。隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，資源短缺、環(huán)境惡化與人口劇增的矛盾卻越來越突出。智能農(nóng)業(yè)是計算機和物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域上的應(yīng)用。利用傳感器等設(shè)備采集農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)和作物生長數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)進行信息的傳送和交互，采用智能計算技術(shù)對信息進行分析和處理，遠程實時監(jiān)控和管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。不僅可獲得作物生長的最佳條件，提高產(chǎn)量和品質(zhì)，同時可提高水資源、化肥等農(nóng)業(yè)投入品的利用率和產(chǎn)出率，還提供食品安全和追溯和農(nóng)業(yè)信息化的數(shù)據(jù)源。目前智能農(nóng)業(yè)技術(shù)在美國、歐洲等先進國家已經(jīng)被廣泛運用，近幾年我國智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展迅速，但也存在很多問題信息標準不統(tǒng)一，應(yīng)用范圍狹窄，開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)軟件在計算機運行平臺、信息接口、軟硬件等的兼容性上較差；數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測手段落后，數(shù)據(jù)綜合分析和處理功能薄弱；整體功能單一和孤立，沒有形成系統(tǒng)化、智能化和自動化的集成管理和控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)及方法。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)，其包括
數(shù)據(jù)采集層，用于采集農(nóng)業(yè)環(huán)境和作物生長信息；
網(wǎng)絡(luò)通訊層，包括通訊模塊和通訊網(wǎng)關(guān)，所述通訊模塊用于將采集的數(shù)據(jù)或控制指令在所述通訊網(wǎng)關(guān)與數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)庫層和控制模塊間通信；所述通訊網(wǎng)關(guān)用于分發(fā)數(shù)據(jù)，并將匯集的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給數(shù)據(jù)庫層或?qū)?shù)據(jù)庫層的指令通過通訊模塊發(fā)送給控制模塊或數(shù)據(jù)采集層；
應(yīng)用服務(wù)層，其與上述數(shù)據(jù)庫層通信連接，用于將接收到的所述數(shù)據(jù)采集層采集的農(nóng)業(yè)環(huán)境和作物生長信息進行處理后發(fā)送給數(shù)據(jù)庫層進行儲存，同時系統(tǒng)判斷自動控制條件，如果滿足，則發(fā)送控制命令回數(shù)據(jù)庫層；如果激發(fā)自動報警條件，則向下述報警模塊發(fā)送報警信息；
報警模塊，其用于接受報警信息并報警；
控制模塊，其用于手動控制或接受上述應(yīng)用服務(wù)層經(jīng)數(shù)據(jù)庫層，并通過上述通訊模塊和通訊網(wǎng)關(guān)發(fā)送來的自動控制命令。一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理方法，所述方法包括如下步驟
1)、監(jiān)控區(qū)域定義和掛接在該監(jiān)控區(qū)域的傳感器、攝像頭、控制器和通信設(shè)備；
2)、提供一配置數(shù)據(jù)庫，該配置數(shù)據(jù)庫維護上述傳感器、控制器和通信設(shè)備信息；
3)、上述傳感器按照定義的采集間隔自動采集或人工實時采集溫度、濕度和光照數(shù)據(jù)，并通過所述通訊模塊發(fā)送到通訊網(wǎng)關(guān)；
4)、上述通訊網(wǎng)關(guān)接受環(huán)境數(shù)據(jù)，并通過Zigbee無線信號傳輸給數(shù)據(jù)庫；
5)、上述應(yīng)用服務(wù)層獲取所述傳感器數(shù)據(jù)從而得到傳感器的編號和區(qū)域信息；
6)、配置數(shù)據(jù)庫查詢所述傳感器的編號，獲取控制所述傳感器的控制器信息，同時獲得該傳感器的界限值，判斷是否觸發(fā)短信報警，若是則執(zhí)行步驟8)，否則轉(zhuǎn)向步驟9);
7)、配置數(shù)據(jù)庫中查詢所述傳感器的編號，獲取自動控制開關(guān)啟動條件，判斷是否觸發(fā)自動控制，若是則執(zhí)行步驟10)，否則轉(zhuǎn)向步驟9)；
8)、配置數(shù)據(jù)庫中查詢所述傳感器的報警信號發(fā)送方式，通過報警模塊發(fā)送報警信
號;
9)、系統(tǒng)分析和處理所述傳感器數(shù)據(jù)和視頻信息，并把分析結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫和輸出到前臺展現(xiàn)；
10)、配置數(shù)據(jù)庫中查詢該控制器自動控制動作，或遠程登錄系統(tǒng)操作控制開關(guān)，通過數(shù)據(jù)庫發(fā)送控制指令給通信網(wǎng)關(guān)；
11)、上述通信網(wǎng)關(guān)把控制指令經(jīng)通訊模塊發(fā)送到控制器，控制對應(yīng)控制開關(guān)的開啟或關(guān)閉，實現(xiàn)自動控制功能。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的系統(tǒng)采用先進的四層架構(gòu)，以通訊網(wǎng)關(guān)為核心的通訊模塊機制，實現(xiàn)傳感器、控制器和應(yīng)用的有機隔離，有效地解決信息標準不統(tǒng)一和系統(tǒng)的兼容性問題。通過對網(wǎng)關(guān)開發(fā)可有機的將傳感器、控制器和應(yīng)用結(jié)合起來，系統(tǒng)可隨時添力口、更換某個模塊，只需要開發(fā)網(wǎng)關(guān)程序，而不影響其他模塊的正常工作。本發(fā)明的系統(tǒng)采用多種數(shù)據(jù)顯示方式和分析圖例，并相互結(jié)合起來展現(xiàn)真實環(huán)境和綜合分析結(jié)果，為智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控提供提供豐富的數(shù)據(jù)和支持分析工具。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是受多因素影響的，單一的數(shù)據(jù)不能全面反映現(xiàn)實環(huán)境的真實情況，不同的數(shù)據(jù)結(jié)合起來能更加真實的投影現(xiàn)實環(huán)境，為進一步的分析和控制提供詳實和完整的數(shù)據(jù)。例如傳感器采集環(huán)境信息和視頻信息結(jié)合起來真實體現(xiàn)農(nóng)作物當前的環(huán)境真實狀態(tài)，傳感器信息和控制器信息結(jié)合起來反映農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當前的設(shè)備狀態(tài)。本發(fā)明的系統(tǒng)采用自主機制解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動智能控制，解決分散獨立采集和集中智能控制問題。系統(tǒng)能按照事先定義好的自動控制規(guī)則監(jiān)控傳感器數(shù)據(jù)，檢測傳感器數(shù)據(jù)達到臨界值，觸發(fā)自動控制開關(guān)開啟或關(guān)閉，或向外報警。


圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式圖1所示，為一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)，其包括 數(shù)據(jù)采集層，用于采集農(nóng)業(yè)環(huán)境和作物生長信息；
網(wǎng)絡(luò)通訊層2，包括通訊模塊21和通訊網(wǎng)關(guān)22，所述通訊模塊21用于將采集的數(shù)據(jù)或控制指令在所述通訊網(wǎng)關(guān)22與數(shù)據(jù)采集層1、數(shù)據(jù)庫層3和控制模塊6間通信；所述通訊網(wǎng)關(guān)22用于分發(fā)數(shù)據(jù)，并將匯集的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給數(shù)據(jù)庫層3或?qū)?shù)據(jù)庫層3的指令通過通訊模塊21發(fā)送給控制模塊6或數(shù)據(jù)采集層I ;
應(yīng)用服務(wù)層，其與上述數(shù)據(jù)庫層3通信連接，用于將接收到的所述數(shù)據(jù)采集層I采集的農(nóng)業(yè)環(huán)境和作物生長信息進行處理后發(fā)送給數(shù)據(jù)庫層3進行儲存，同時系統(tǒng)判斷自動控制條件，如果滿足，則發(fā)送控制命令回數(shù)據(jù)庫層3 ;如果激發(fā)自動報警條件，則向下述報警模塊5發(fā)送報警信息；
報警模塊5，其用于接受報警信息并報警；
控制模塊6，其用于手動控制或接受上述應(yīng)用服務(wù)層4經(jīng)數(shù)據(jù)庫層3，并通過上述通訊模塊21和通訊網(wǎng)關(guān)22發(fā)送來的自動控制命令。上述基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控軟件管理系統(tǒng)及方法通過采集環(huán)境數(shù)據(jù)和生長數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器處理后進行儲存，用戶可根據(jù)需要登錄服務(wù)器對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進行查詢?yōu)g覽和遠程控制。本實施例中，所述傳感器包括溫度、濕度、光照、二氧化碳和土壤酸堿度等傳感器，主要采集土壤和空氣的溫濕度、光照強度、空氣二氧化碳含量和土壤PH值環(huán)境參數(shù)。所述攝像頭主要采集環(huán)境的實時圖像信息。所述通訊模塊21匯集采集來的溫度、濕度等數(shù)據(jù)或接受數(shù)據(jù)庫經(jīng)通訊網(wǎng)關(guān)22傳送過來的指令，實現(xiàn)通信網(wǎng)關(guān)22與數(shù)據(jù)采集層I和控制模塊6的通信。所述通訊網(wǎng)關(guān)22把匯集的數(shù)據(jù)通過Zigbee無線信號傳遞給數(shù)據(jù)庫層3或?qū)?shù)據(jù)庫層3里的控制指令經(jīng)通訊模塊21發(fā)送給數(shù)據(jù)采集層I和控制模塊6。數(shù)據(jù)庫層3存儲通訊網(wǎng)關(guān)22發(fā)送過來的數(shù)據(jù)和經(jīng)應(yīng)用服務(wù)層4分析和處理后的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)展示41顯示保存在數(shù)據(jù)庫層3里的數(shù)據(jù)采集層I采集的溫度、濕度和環(huán)境視頻等信息。數(shù)據(jù)報表42展現(xiàn)分析和處理數(shù)據(jù)采集層I采集的溫度、濕度和環(huán)境視頻等信息?？刂乒δ?3設(shè)置控制參數(shù)，發(fā)送控制指令保存到數(shù)據(jù)庫層3，報警功能44設(shè)置報警臨界條件和報警信號發(fā)送方式等。上述基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控軟件管理方法，所述方法包括如下步驟
1)、監(jiān)控區(qū)域定義和掛接在該監(jiān)控區(qū)域的傳感器、攝像頭、控制器和通信設(shè)備；
2)、提供一配置數(shù)據(jù)庫，該配置數(shù)據(jù)庫維護上述傳感器、控制器和通信設(shè)備信息；
3)、上述傳感器按照定義的采集間隔自動采集或人工實時采集溫度、濕度和光照數(shù)據(jù)，并通過所述通訊模塊發(fā)送到通訊網(wǎng)關(guān)；
4)、上述通訊網(wǎng)關(guān)接受環(huán)境數(shù)據(jù)，并通過Zigbee無線信號傳輸給數(shù)據(jù)庫； 5)、上述應(yīng)用服務(wù)層獲取所述傳感器數(shù)據(jù)從而得到傳感器的編號和區(qū)域信息；
6)、配置數(shù)據(jù)庫查詢所述傳感器的編號，獲取控制所述傳感器的控制器信息，同時獲得該傳感器的界限值，判斷是否觸發(fā)短信報警，若是則執(zhí)行步驟8)，否則轉(zhuǎn)向步驟9)；
7)、配置數(shù)據(jù)庫中查詢所述傳感器的編號，獲取自動控制開關(guān)啟動條件，判斷是否觸發(fā)自動控制，若是則執(zhí)行步驟10)，否則轉(zhuǎn)向步驟9)；
8)、配置數(shù)據(jù)庫中查詢所述傳感器的報警信號發(fā)送方式，通過報警模塊發(fā)送報警信
號;
9)、系統(tǒng)分析和處理所述傳感器數(shù)據(jù)和視頻信息，并把分析結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫和輸出到前臺展現(xiàn)；
10)、配置數(shù)據(jù)庫中查詢該控制器自動控制動作，或遠程登錄系統(tǒng)操作控制開關(guān)，通過數(shù)據(jù)庫發(fā)送控制指令給通信網(wǎng)關(guān)；
11)、上述通信網(wǎng)關(guān)把控制指令經(jīng)通訊模塊發(fā)送到控制器，控制對應(yīng)控制開關(guān)的開啟或關(guān)閉，實現(xiàn)自動控制功能。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于，其包括 數(shù)據(jù)采集層，用于采集農(nóng)業(yè)環(huán)境和作物生長信息； 網(wǎng)絡(luò)通訊層，包括通訊模塊和通訊網(wǎng)關(guān)，所述通訊模塊用于將采集的數(shù)據(jù)或控制指令在所述通訊網(wǎng)關(guān)與數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)庫層和控制模塊間通信；所述通訊網(wǎng)關(guān)用于分發(fā)數(shù)據(jù)，并將匯集的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給數(shù)據(jù)庫層或?qū)?shù)據(jù)庫層的指令通過通訊模塊發(fā)送給控制模塊或數(shù)據(jù)采集層； 應(yīng)用服務(wù)層，其與上述數(shù)據(jù)庫層通信連接，用于將接收到的所述數(shù)據(jù)采集層采集的農(nóng)業(yè)環(huán)境和作物生長信息進行處理后發(fā)送給數(shù)據(jù)庫層進行儲存，同時系統(tǒng)判斷自動控制條件，如果滿足，則發(fā)送控制命令回數(shù)據(jù)庫層；如果激發(fā)自動報警條件，則向下述報警模塊發(fā)送報警信息； 報警模塊，其用于接受報警信息并報警； 控制模塊，其用于手動控制或接受上述應(yīng)用服務(wù)層經(jīng)數(shù)據(jù)庫層，并通過上述通訊模塊和通訊網(wǎng)關(guān)發(fā)送來的自動控制命令。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控軟件管理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集層至少包括傳感器、RFID電子標簽、攝像頭和條形碼數(shù)據(jù)采集終端。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控軟件管理系統(tǒng)，其特征在于，所述應(yīng)用服務(wù)層至少包括數(shù)據(jù)展示模塊、數(shù)據(jù)報表模塊、控制功能模塊和報警功能模塊；所述數(shù)據(jù)展示模塊用于顯示保存在數(shù)據(jù)庫層里的農(nóng)業(yè)環(huán)境和作物生長信息；所述數(shù)據(jù)報表模塊用于展現(xiàn)分析和處理數(shù)據(jù)采集層采集的農(nóng)業(yè)環(huán)境和作物生長信息；所述控制功能模塊用于設(shè)置系統(tǒng)控制參數(shù)，并發(fā)送控制指令保存到數(shù)據(jù)庫層；所述報警功能模塊用于設(shè)置報警臨界條件和報警信號發(fā)送方式。
4.一種基于權(quán)利要求1至3任一項所述基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 1)、監(jiān)控區(qū)域定義和掛接在該監(jiān)控區(qū)域的傳感器、攝像頭、控制器和通信設(shè)備； 2)、提供一配置數(shù)據(jù)庫，該配置數(shù)據(jù)庫維護上述傳感器、控制器和通信設(shè)備信息； 3)、上述傳感器按照定義的采集間隔自動采集或人工實時采集溫度、濕度和光照數(shù)據(jù)，并通過所述通訊模塊發(fā)送到通訊網(wǎng)關(guān)； 4)、上述通訊網(wǎng)關(guān)接受環(huán)境數(shù)據(jù)，并通過Zigbee無線信號傳輸給數(shù)據(jù)庫； 5)、上述應(yīng)用服務(wù)層獲取所述傳感器數(shù)據(jù)從而得到傳感器的編號和區(qū)域信息； 6)、配置數(shù)據(jù)庫查詢所述傳感器的編號，獲取控制所述傳感器的控制器信息，同時獲得該傳感器的界限值，判斷是否觸發(fā)短信報警，若是則執(zhí)行步驟8)，否則轉(zhuǎn)向步驟9); 7)、配置數(shù)據(jù)庫中查詢所述傳感器的編號，獲取自動控制開關(guān)啟動條件，判斷是否觸發(fā)自動控制，若是則執(zhí)行步驟10)，否則轉(zhuǎn)向步驟9)； 8)、配置數(shù)據(jù)庫中查詢所述傳感器的報警信號發(fā)送方式，通過報警模塊發(fā)送報警信號; 9)、系統(tǒng)分析和處理所述傳感器數(shù)據(jù)和視頻信息，并把分析結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫和輸出到前臺展現(xiàn)； 10)、配置數(shù)據(jù)庫中查詢該控制器自動控制動作，或遠程登錄系統(tǒng)操作控制開關(guān)，通過數(shù)據(jù)庫發(fā)送控制指令給通信網(wǎng)關(guān)；11)、上述通信網(wǎng) 關(guān)把控制指令經(jīng)通訊模塊發(fā)送到控制器，控制對應(yīng)控制開關(guān)的開啟或關(guān)閉，實現(xiàn)自動控制功能。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控管理系統(tǒng)及管理方法，包括數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、報警模塊和控制模塊，所述網(wǎng)絡(luò)通訊層包括通訊模塊和通訊網(wǎng)關(guān)，所述通訊模塊用于將采集的數(shù)據(jù)或控制指令在所述通訊網(wǎng)關(guān)與數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)庫層和控制模塊間通信；所述通訊網(wǎng)關(guān)用于分發(fā)數(shù)據(jù)，并將匯集的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給數(shù)據(jù)庫層或?qū)?shù)據(jù)庫層的指令通過通訊模塊發(fā)送給控制模塊或數(shù)據(jù)采集層。本發(fā)明的系統(tǒng)采用先進的四層架構(gòu)，以通訊網(wǎng)關(guān)為核心的通訊模塊機制，實現(xiàn)傳感器、控制器和應(yīng)用的有機隔離，有效地解決信息標準不統(tǒng)一和系統(tǒng)的兼容性問題。
文檔編號G05B19/418GK103019192SQ20121050533
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者江志斌 申請人:無錫愷易物聯(lián)網(wǎng)科技發(fā)展有限公司