一種模塊化自動控制系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請涉及自動控制領(lǐng)域，尤其涉及一種模塊化自動控制系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著水資源短缺形勢的日趨嚴峻和我國農(nóng)業(yè)灌溉用水利用率低下問題的凸顯，節(jié)水技術(shù)和灌溉自動控制技術(shù)越來越得到人們的重視，傳統(tǒng)的灌溉方式已經(jīng)不能適應(yīng)節(jié)能社會的發(fā)展。目前，人們采用比較多的是由人工控制的滴灌技術(shù)，滴灌技術(shù)可以節(jié)約水資源，而且提高地塊農(nóng)作物生產(chǎn)效率，并增加農(nóng)作物的產(chǎn)量。但是由于滴灌技術(shù)主要還是人為控制干預(yù)，不可避免的由于人為因素影響，造成局部地塊灌溉水量不均，或水量過大造成的浪費。在實際應(yīng)用中，雖然也出現(xiàn)了一些自動控制灌溉的系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)普遍存在只針對單一的灌溉場景設(shè)計，對于不同作物的不同需求會造成水資源的浪費；同時，現(xiàn)有的灌溉方式仍存在由于組網(wǎng)的局限帶來的不必要的人力和物力投入，無法滿足復(fù)雜變化的現(xiàn)場要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N模塊化自動控制系統(tǒng)及其方法，可根據(jù)實際需要增減硬件設(shè)備，并且系統(tǒng)可根據(jù)硬件設(shè)備的增減自動產(chǎn)生與系統(tǒng)環(huán)境相適應(yīng)的軟件應(yīng)用，從而可根據(jù)實際灌溉場景動態(tài)產(chǎn)生與之相適應(yīng)的灌溉系統(tǒng)，而無需重新搭配硬件系統(tǒng)以及二次開發(fā)軟件系統(tǒng)。
[0004]本申請?zhí)峁┮环N模塊化自動控制系統(tǒng)，包括:核心部件:管理擴展部件，包括自動生成裝置，該自動生成裝置為擴展部件生成與之相匹配的應(yīng)用；該自動生成裝置包括:輸入單元:獲得應(yīng)用的使用環(huán)境信息；選擇單元:從預(yù)先生成的功能集中選擇與使用環(huán)境信息相匹配的功能模塊，其中上述預(yù)先生成的功能集中的功能模塊以經(jīng)過編譯的可執(zhí)行代碼的形式存在；組合單元:將選擇的功能模塊組合；生成單元:生成與所述使用環(huán)境信息相匹配的應(yīng)用。該系統(tǒng)還包括擴展部件:多個擴展部件通過信道獲得感知執(zhí)行部件采集的環(huán)境數(shù)據(jù)，對環(huán)境數(shù)據(jù)進行過濾后上傳至核心部件，接收核心部件生成的與該擴展部件相匹配的應(yīng)用，擴展部件使用該應(yīng)用控制感知執(zhí)行部件，執(zhí)行相應(yīng)的控制功能；以及感知執(zhí)行部件:采集環(huán)境數(shù)據(jù)，并將獲得的環(huán)境數(shù)據(jù)上傳到擴展部件，接收擴展部件的控制，執(zhí)行相應(yīng)的動作。
[0005]其中核心部件包括:總控模塊:對核心部件的其他組成部分進行控制；
啟動及初始化模塊:實現(xiàn)系統(tǒng)啟動時各個部件初始化、網(wǎng)絡(luò)通信初始化、系統(tǒng)設(shè)備自檢，以及配置導(dǎo)入；輸入輸出接口模塊:接收應(yīng)用層的擴展部件的輸入，并向各個擴展部件輸出控制命令和與其相配的應(yīng)用；存儲單元:存儲數(shù)據(jù)庫、預(yù)先生成的功能集；自動生成裝置:用于生成與擴展部件相匹配的應(yīng)用；專家知識庫:可利用實時環(huán)境數(shù)據(jù)進行推理，獲得預(yù)測參數(shù)，可提供建議，供用戶參考，并可發(fā)出預(yù)警和報警信息，提示用戶進行處理。
[0006]其中使用環(huán)境信息可通過用戶輸入、傳感器或?qū)＜抑R庫獲得。
[0007]本申請還提供一種模塊化自動控制方法，包括如下步驟:獲得應(yīng)用的使用環(huán)境信息；從預(yù)先生成的功能集中選擇與使用環(huán)境信息相匹配的功能模塊；將選擇的功能模塊組合；生成與所述使用環(huán)境信息相匹配的應(yīng)用；其中所述預(yù)先生成的功能集中的功能模塊是經(jīng)過編譯的可執(zhí)行代碼，使用環(huán)境信息可通過用戶輸入、傳感器或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲得。
[0008]進一步的，該控制方法還包括:預(yù)先生成多個功能模塊，對生成的多個功能模塊依據(jù)其完成的功能進行層次劃分，共分為5層，分別為通信層、邏輯層、控制層、業(yè)務(wù)層和表現(xiàn)層O
[0009]其中通信層包括多個不同的服務(wù)組件，該層可實現(xiàn)對本地服務(wù)組件和遠程服務(wù)組件的訪問。邏輯層由不同的業(yè)務(wù)組件組成，形成組件體系結(jié)構(gòu)，包括特定于應(yīng)用的業(yè)務(wù)組件和通用的業(yè)務(wù)組件。
[0010]本申請還提供一種自動生成裝置，包括:輸入單元:獲得應(yīng)用的使用環(huán)境信息?’選擇單元:從預(yù)先生成的功能集中選擇與使用環(huán)境信息相匹配的功能模塊，其中上述預(yù)先生成的功能集中的功能模塊以經(jīng)過編譯的可執(zhí)行代碼的形式存在；組合單元:將選擇的功能模塊組合；生成單元:生成與所述使用環(huán)境信息相匹配的應(yīng)用。其中使用環(huán)境信息可通過用戶輸入、傳感器或?qū)＜抑R庫獲得。
[0011]由以上技術(shù)方案可見，本申請通過將硬件設(shè)備模塊化后劃分為不同的層次，從而在增減硬件時，無需改變原有系統(tǒng)架構(gòu)，并配合軟件應(yīng)用的自動動態(tài)組合，可根據(jù)實際需要產(chǎn)生不同灌溉場景下的灌溉系統(tǒng)，同時本申請集成專家系統(tǒng)，可根據(jù)實時數(shù)據(jù)向用戶提供動態(tài)建議。
【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1是本申請模塊化自動控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2是本申請核心部件的結(jié)構(gòu)圖；
圖3是本申請的自動生成裝置的結(jié)構(gòu)圖；
圖4是本申請模塊化自動控制方法流程圖。
【具體實施方式】
[0014]為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當屬于本申請保護的范圍。
[0015]下面結(jié)合本申請附圖進一步說明本申請具體實現(xiàn)。
[0016]本申請?zhí)峁┮环N模塊化自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由若干單元部件構(gòu)成，每個單元部件針對特定的相對固定的環(huán)境和需求，采取標準化的設(shè)備配置，從而不同的應(yīng)用場景可通過改變選配的部件獲得不同的硬件和軟件應(yīng)用而得以適應(yīng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0017]參見圖1，該模塊化自動控制系統(tǒng)，包括五層，分別是管理層，信道I層，應(yīng)用層，信道2層以及數(shù)據(jù)采集層。下面分別介紹各個層的組成及其功能實現(xiàn)。
[0018]—.管理層
管理層包括一個核心部件，該核心部件可以是一中心服務(wù)器，包括但不限于MCU、GPRS\3G\4G等遠程無線通訊電路模塊、WiFi\Zigbee等近距離無線通訊電路模塊、Ethnet電路模塊、RS232\485通訊電路模塊。該核心部件與擴展部件通過信道I層通信，管理擴展部件，并為擴展部件生成與之相匹配的應(yīng)用。該核心部件上安裝系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、預(yù)先生成的功能集和專家?guī)?。進一步的核心部件的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括總控模塊201、啟動及初始化模塊202、輸入輸出接口模塊203、存儲單元204、專家知識庫205、自動生成裝置206。
[0019]其中總控模塊201對核心部件的其他組成部分進行控制。
[0020]其中啟動及初始化1?塊202實現(xiàn)系統(tǒng)啟動時各個部件初始化、網(wǎng)絡(luò)通?目初始化、系統(tǒng)設(shè)備自檢，以及配置導(dǎo)入。
[0021]輸入輸出接口模塊203接收應(yīng)用層的擴展部件的輸入，并向各個擴展部件輸出控制命令和與其相配的應(yīng)用。
[0022]存儲單元204存儲數(shù)據(jù)庫、預(yù)先生成的功能集。其中預(yù)先生成的功能集由各個功能模塊組成，每個功能模塊用以完成不同的功能，例如灌溉控制模塊完成灌溉小區(qū)輪灌和灌溉水量控制，滴灌小區(qū)控制模塊完成對特定滴灌小區(qū)灌溉閥的控制和狀態(tài)采集，蓄水管理模塊完成蓄水池水位控制以及水泵、水閘及灌溉泵的開/關(guān)聯(lián)動控制等等。
[0023]專家知識庫205，可對實時數(shù)據(jù)進行推理，獲得預(yù)測參數(shù)，也可提供適合于農(nóng)作物生長和病蟲害防治等方面的建議，提供給用戶參考。在緊急情況下，發(fā)出預(yù)警和報警信息，提示用戶進行處理。
[0024]自動生成裝置206，用于生成與擴展部件相匹配的應(yīng)用，其具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括:
輸入單元2061:獲得應(yīng)用的使用環(huán)境信息。
[0025]使用環(huán)境信息可通過用戶輸入、傳感器或?qū)＜抑R庫獲得。
[0026]例如環(huán)境信息可包括農(nóng)作物的種類、季節(jié)、時間，以及農(nóng)作物的溫度、濕度、光照、施肥等，還可包括