鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括處理控制模塊、電源控制模塊、信息感知模塊、GPRS通信模塊、及上位機(jī)軟件，所述信息感知模塊包括數(shù)據(jù)采集模塊包括土壤PH傳感器、土壤鹽分傳感器、土壤電導(dǎo)率傳感器、水位傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、空氣濕度傳感器、土壤濕度傳感器、CO2 濃度傳感器、降雨量傳感器，信息感知模塊用于采集作物生長環(huán)境信息通過485信號將作物生產(chǎn)環(huán)境信息發(fā)送至所述處理控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和打包，作物生產(chǎn)環(huán)境信息包括土壤PH、土壤鹽分、土壤電導(dǎo)率、地下本發(fā)明提高了監(jiān)測效率，減輕了監(jiān)測人員的勞動強(qiáng)度，具有靈活性強(qiáng)、成本較低、擴(kuò)展性性好的特點(diǎn)。
【專利說明】
鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明適用于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]環(huán)渤海糧食中低產(chǎn)區(qū)主要分布于渤海西部海拔低于20米的低平原區(qū)，是黃淮海平原的一部分，包括糧食單產(chǎn)低于每畝400公斤的河北、山東、遼寧和天津的60個(gè)縣市(區(qū))， 總耕地面積4000多萬畝，另外該區(qū)尚有鹽堿荒地1000多萬畝，是我國重要的后備耕地資源， 有較大的增產(chǎn)潛力。在山東省，黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)是國家戰(zhàn)略，該地區(qū)擁有未利用的后備土地資源811萬畝，規(guī)劃到2015年開發(fā)100萬畝荒堿地用于糧棉生產(chǎn)，改造中低產(chǎn)田300萬畝；“渤海糧倉”科技示范工程山東項(xiàng)目區(qū)，規(guī)劃到2020年在山東環(huán)渤海地區(qū)的 30個(gè)縣(市、區(qū))進(jìn)行鹽堿荒地開發(fā)植棉、棉改糧和中低產(chǎn)田改造提升，示范推廣規(guī)模達(dá)到 1500萬畝糧田、棉田改糧田100萬畝、整治鹽堿地20萬畝。如此大規(guī)模的鹽堿地開發(fā)利用，迫切需要克服傳統(tǒng)檢測系統(tǒng)單項(xiàng)檢測因子少、精度低、誤差大和系統(tǒng)穩(wěn)定性差、成本高等難題，研發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)的檢測影響或者反映鹽堿地作物長勢的關(guān)鍵因子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)土壤和作物生長信息實(shí)時(shí)感知，農(nóng)田信息可靠傳輸、智能處理及應(yīng)用，為渤海糧倉工程的深入推進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)，為糧食增產(chǎn)增收提供科技支撐。
[0003]目前，現(xiàn)有作物信息檢測系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程獲取作物生產(chǎn)環(huán)境的空氣溫濕度、土壤水分溫度、C02濃度、光照強(qiáng)度及視頻圖像，通過模型分析。同時(shí)，系統(tǒng)還可以通過手機(jī)、 TOA、計(jì)算機(jī)等信息終端向管理者推送實(shí)時(shí)監(jiān)測信息、報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)田間作物信息化、智能化遠(yuǎn)程管理，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用使作物生長實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的管理，為作物的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全創(chuàng)造條件，幫助客戶提高效率、降低成本、增加收益。
[0004]而由于鹽堿地作物獨(dú)特的生長特點(diǎn)與土質(zhì)特征，鹽堿地作物生產(chǎn)環(huán)境信息不僅僅包括空氣溫濕度、土壤水分溫度、C02濃度、光照強(qiáng)度，還包括土壤PH、土壤鹽分、土壤水位、 土壤電導(dǎo)率、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量等數(shù)據(jù)，這些生產(chǎn)環(huán)境信息對鹽堿地作物的生長環(huán)境調(diào)控和作物田間科學(xué)管理非常重要但不易獲取。同時(shí)，一般農(nóng)田信息采集裝置容易發(fā)現(xiàn)鹽堿地特有的環(huán)境導(dǎo)致傳感器易受腐蝕、野外網(wǎng)絡(luò)覆蓋差導(dǎo)致采集信息傳輸不暢、數(shù)據(jù)易丟失;對于大面積、夸區(qū)域、多地塊信息的采集無法同步進(jìn)行，因此，現(xiàn)有農(nóng)業(yè)作物信息系統(tǒng)由于鹽堿地特有的環(huán)境使得傳感器受腐蝕，對于大面積、夸區(qū)域、多地塊信息的采集無法同步進(jìn)行，系統(tǒng)使用功能和控制程序不靈活等特點(diǎn)，不適應(yīng)于在鹽堿地作物種植中，并且容易造成資源浪費(fèi)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有系統(tǒng)鹽堿地特有的環(huán)境使得傳感器受腐蝕、對于大面積、夸區(qū)域、多地塊信息的采集無法同步進(jìn)行，系統(tǒng)使用功能和控制程序不靈活等特點(diǎn)，不適應(yīng)于在鹽堿地作物種植中，監(jiān)測效率低的問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括上位機(jī)處理模塊以及與之無線連接的下位機(jī)信息感知模塊；所述的上位機(jī)處理模塊包括處理控制模塊，與處理控制模塊連接有視頻采集模塊、電源控制模塊以及通訊模塊，通過通訊模塊與上位機(jī)連接；所述的下位機(jī)信息感知模塊包括數(shù)據(jù)下位機(jī)、采集模塊，與數(shù)據(jù)采集模塊連接有傳感器，所述的傳感器包括包括數(shù)據(jù)采集模塊、土壤PH傳感器、土壤鹽分傳感器、土壤電導(dǎo)率傳感器、水位傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、空氣濕度傳感器、土壤濕度傳感器、C02濃度傳感器、降雨量傳感器；信息感知模塊用于采集作物生長環(huán)境信息通過485信號將作物生產(chǎn)環(huán)境信息發(fā)送至所述處理控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和打包；下位機(jī)信息采集終端采用間斷性供電的方案:接受服務(wù)器上位機(jī)系統(tǒng)的指令進(jìn)行傳感器供電預(yù)熱、數(shù)據(jù)采集和信息傳輸，傳感器在采集完成后自動斷電;所述的服務(wù)器上位機(jī)系統(tǒng)在接收到下位機(jī)信息采集終端上除的數(shù)據(jù)后進(jìn)行存儲和分析;上位機(jī)軟件根據(jù)設(shè)定的采樣頻率和預(yù)熱時(shí)間自動發(fā)送預(yù)熱、同步采集和上傳指令；降噪處理方式:所述的下位機(jī)在每個(gè)區(qū)域都有自己對應(yīng)的ID編號，通訊模塊會根據(jù)設(shè)備唯一的ID號注冊到服務(wù)器上位機(jī)系統(tǒng)，上位機(jī)根據(jù)此ID編號管理控制系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)備； 下位機(jī)在接收到上位機(jī)統(tǒng)一采集指令后，采用多次采集求均值的方式獲取穩(wěn)定的數(shù)據(jù)等待上位機(jī)端的傳輸指令開始傳輸;在服務(wù)器上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行接收數(shù)據(jù)時(shí)首先對信息體內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)冗余檢查CRC;若CRC校驗(yàn)不通過，智能處理平臺直接放棄本條數(shù)據(jù)，并下發(fā)重新上傳數(shù)據(jù)的指令，下位機(jī)信息采集系統(tǒng)重新上傳采集到的數(shù)據(jù)；當(dāng)CRC校驗(yàn)通過時(shí)，智能處理平臺將本次采集到的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫已有數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如果該條數(shù)據(jù)與近期數(shù)據(jù)對比波動不大，則接受該條數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；如果與近期數(shù)據(jù)對比波動較大，首先判斷重發(fā)計(jì)數(shù)器值是否大于3,當(dāng)重發(fā)計(jì)數(shù)器小于3時(shí)，智能處理平臺下發(fā)重新采集數(shù)據(jù)指令到下位機(jī)信息采集系統(tǒng)，與此同時(shí)，重發(fā)計(jì)數(shù)器加1，重新進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)；當(dāng)重發(fā)計(jì)數(shù)器值大于等于3時(shí)，說明下位機(jī)3次采集的數(shù)據(jù)仍為該值，認(rèn)為環(huán)境確實(shí)產(chǎn)生了變化，采集數(shù)據(jù)值未發(fā)生異常，將數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)庫；當(dāng)首部的廣播域標(biāo)識符為〇xf f時(shí)，表示向所有注冊在線的ID下位機(jī)終端發(fā)送指令； 當(dāng)首部的廣播域標(biāo)識符為0x00時(shí)，此時(shí)廣播域標(biāo)識符無效；當(dāng)首部的廣播域標(biāo)識符為其它值時(shí)，該指令無效；當(dāng)區(qū)域標(biāo)識符為0x00時(shí)，表示區(qū)域標(biāo)識符無效;當(dāng)區(qū)域標(biāo)識符為具體區(qū)域ID時(shí)，表示本次指令為重復(fù)采集指令，下發(fā)對象為對應(yīng)的區(qū)域ID下位機(jī)；當(dāng)區(qū)域標(biāo)識符為其它值時(shí)，該指令無效；當(dāng)首部的廣播域標(biāo)識符為其它值時(shí)，該指令無效當(dāng)上位機(jī)軟件在對本次接收數(shù)據(jù)處理時(shí)，若有較大波動，會向?qū)?yīng)的下位機(jī)終端發(fā)送重新采集命令，此時(shí)廣播域標(biāo)識符為0x00，區(qū)域標(biāo)識符是對應(yīng)的區(qū)域ID;指令碼字段表示該條指令所規(guī)定的動作:預(yù)熱、采集及上傳;校驗(yàn)碼字段保證指令傳輸?shù)陌踩?上位機(jī)軟件在接收到回傳數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)、去噪及存儲，之后管理平臺在數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析顯示；本系統(tǒng)采用如下通訊協(xié)議，協(xié)議依照HDLC規(guī)程，分為3個(gè)層次;最外層負(fù)責(zé)整個(gè)通信鏈路的啟動，數(shù)據(jù)的采集，中斷傳輸，在該級上數(shù)據(jù)流控制采用超時(shí)重傳和幀序號避免重復(fù)的方法;下一層負(fù)責(zé)信息、命令和二進(jìn)制數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，最后一層添刪及檢查數(shù)據(jù)校驗(yàn)和幀格式碼；當(dāng)接收到采集指令“OxBB”之后，下位機(jī)信息采集終端立即開始對信息的采集，第2級的 PDAM啟動整個(gè)鏈路，并向下一級SMSP發(fā)出SyncStart命令，并設(shè)定始終Timer為重傳做準(zhǔn)備， 然后等待“OxEE”回傳指令；SMSP接收到來自TOAM的數(shù)據(jù)后，將每個(gè)數(shù)據(jù)冠以序號Ns，然后按照HDLC的語法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的二進(jìn)制編碼和譯碼，之后進(jìn)一步把加工好的數(shù)據(jù)發(fā)送至TMSP， TSMP根據(jù)校驗(yàn)規(guī)則完成數(shù)據(jù)的校驗(yàn)值的增刪和檢查;數(shù)據(jù)經(jīng)過TMSP后已經(jīng)完成數(shù)據(jù)鏈路層的封裝，下一步交付給SGPRS，SGPRS負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層及以上層次的封裝并發(fā)送到網(wǎng)絡(luò);服務(wù)器上位機(jī)系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)后，RSER*層順次解包分析；上述的傳感器安裝在安裝架上，所述的安裝架包括位于底部的安裝座，安裝座的四周設(shè)有壓板，安裝架由下到上漸縮，安裝架的頂端為避雷針，避雷針的下方設(shè)有橫向支架，橫向支架上固定有風(fēng)速、風(fēng)向、光照強(qiáng)度、C02濃度和降雨量傳感器;橫向支架的下方設(shè)有電池板，電池板的下方安裝架內(nèi)部為系統(tǒng)安裝倉，系統(tǒng)安裝倉下方為蓄電池倉；本鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)還包括有由基座和站點(diǎn)支架組成；支架由下至上依次分為電池倉、系統(tǒng)安裝倉、空氣溫濕度支架、苗情監(jiān)控支架、太陽能電池板支架、支架橫桿和避雷針；上述的傳感器安裝在安裝架上，所述的安裝架包括位于底部的安裝座，安裝座的四周設(shè)有壓板，安裝架由下到上漸縮，安裝架的頂端為避雷針，避雷針的下方設(shè)有橫向支架，橫向支架上固定有風(fēng)速、風(fēng)向、光照強(qiáng)度、C02濃度和降雨量傳感器；橫向支架的下方設(shè)有電池板，電池板的下方安裝架內(nèi)部為系統(tǒng)安裝倉，系統(tǒng)安裝倉下方為蓄電池倉；電池倉主要用于蓄電池的存放；系統(tǒng)安裝倉用于物聯(lián)網(wǎng)檢測系統(tǒng)的安裝；空氣溫濕度支架用于固定安裝空氣溫濕度傳感器;苗情監(jiān)控支架用于安裝苗情監(jiān)控傳感器;太陽能電池板用于固定太陽能電池板；橫桿支架上分別設(shè)有上傳感器和通信天線固定孔，用于上述傳感器的固定;站點(diǎn)支架內(nèi)部設(shè)有通信管道，用于各部件之間的通信和電源供應(yīng)；支架基座一方面用于固定站點(diǎn)支架，另一方面設(shè)有通信管道，用于土壤類傳感器和系統(tǒng)的通信；所述的土壤傳感器支架安裝在筒狀的傳感器安裝支架上，傳感器保護(hù)管上設(shè)有護(hù)孔管，傳感器安裝支架從上到下設(shè)有傳感器固定管，所述傳感器固定管沿安裝支架的徑向方向設(shè)置，傳感器插設(shè)于傳感器固定管內(nèi)，傳感器的于安裝支架的出線口上端出線;所述的安裝支架下端開口；所述的土壤傳感器支架安裝在傳感器保護(hù)管內(nèi)，傳感器保護(hù)管上設(shè)有護(hù)孔管，保護(hù)管從上到下設(shè)有傳感器固定架，所述的固定架位于保護(hù)管的周壁上。
[0007]優(yōu)選的，處理控制模塊負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并通過GPRS通信模塊上傳，及負(fù)責(zé)系統(tǒng)休眠控制。
[0008]優(yōu)選的，所訴電源控制模塊將太陽能傳輸過來的電流對其進(jìn)行數(shù)字化調(diào)節(jié)，并加入多級充放電保護(hù)。
[0009]優(yōu)選的，所述的傳感器包括:所述上位機(jī)軟件為MFC開發(fā)，用于發(fā)送同步采集指令， 并接收處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至數(shù)據(jù)庫。
[0010]在本發(fā)明實(shí)施例，通過獲取測量土壤PH、土壤鹽分、土壤電導(dǎo)率、地下水位、風(fēng)速、 風(fēng)向、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、土壤濕度、C02濃度、降雨量、作物長勢圖像等多個(gè)要素，完成鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子檢測，和病害預(yù)警，本發(fā)明，提高了監(jiān)測效率，減輕了監(jiān)測人員的勞動強(qiáng)度，具有靈活性強(qiáng)、成本較低、擴(kuò)展性性好的特點(diǎn)。
[0011]本發(fā)明具有如下突出的有益效果:其一，本發(fā)明所述的物聯(lián)網(wǎng)站點(diǎn)布設(shè)方法，將尺度理論引入到物聯(lián)網(wǎng)信息檢測站點(diǎn)布中，以解決物聯(lián)網(wǎng)信息檢測中存在的問題，使得檢測成果更具有效性和實(shí)用性，同時(shí)也為今后檢測站點(diǎn)布局調(diào)整提供理論依據(jù)；其二，本發(fā)明所述的檢測影響或者反映鹽堿地作物長勢的傳感器支架實(shí)現(xiàn)了相關(guān)傳感器的標(biāo)準(zhǔn)化布設(shè)，實(shí)現(xiàn)了傳感器的分層標(biāo)準(zhǔn)化布設(shè)，可按需要方便調(diào)整傳感器深度，保證了采集的統(tǒng)一性和科學(xué)性；其三，本發(fā)明所述的鹽堿地作物長勢關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對影響和反映鹽堿地作物長勢因子信息的自動采集，并通過傳輸終端實(shí)時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端服務(wù)器上位機(jī)管理系統(tǒng)，服務(wù)器上位機(jī)管理系統(tǒng)統(tǒng)一對數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集、上傳、存儲、計(jì)算分析和應(yīng)用，采樣頻率可通過上位機(jī)管理系統(tǒng)方便設(shè)定，實(shí)現(xiàn)了信息的同步自動采集?！靖綀D說明】
[0012]圖1鹽堿地作物長勢關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)硬件架構(gòu)；圖2物聯(lián)網(wǎng)站點(diǎn)支架；圖3 土壤類傳感器安裝支架；圖4是圖3的俯視圖；圖5是PDAM結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0013]下面未述及的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容均可采用或借鑒現(xiàn)有技術(shù)。
[0014]為了使本技術(shù)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(shí)施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。
[0015]圍繞“渤海糧倉”科技示范工程迫切需求，本著科學(xué)性、全局性及實(shí)事求是的原則， 在物聯(lián)網(wǎng)站點(diǎn)布設(shè)中引入尺度理論，以解決物聯(lián)網(wǎng)信息檢測中存在的問題，使得檢測成果更具有效性和實(shí)用性，同時(shí)也為今后檢測點(diǎn)布局調(diào)整提供理論依據(jù)。在物聯(lián)網(wǎng)站點(diǎn)布設(shè)中依據(jù)泰森多邊形法的相關(guān)原理提出逆泰森多邊形法確定以實(shí)現(xiàn)鹽堿地作物長勢關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測站點(diǎn)的數(shù)量，即樣本總體，然后在分析影響或者反映鹽堿地作物長勢因子中應(yīng)用較多的抽樣方法的基礎(chǔ)上采用適宜的抽樣調(diào)查方法結(jié)合具體點(diǎn)位布設(shè)相應(yīng)的原則和方法提出了實(shí)現(xiàn)了檢測區(qū)域需建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)站點(diǎn)數(shù)量的確定。
[0016]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例一提供的鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。在本實(shí)施例中， 該鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)包括:處理控制模塊、電源控制模塊、 信息感知模塊、GPRS通訊模塊、視頻采集模塊及上位機(jī)軟件，所述信息感知模塊包括土壤PH 傳感器、土壤鹽分傳感器、土壤電導(dǎo)率傳感器、水位傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、空氣濕度傳感器、土壤濕度傳感器、C02濃度傳感器、降雨量傳感器。其中，上述傳感器通用COM 口或串口與所述信息感知模塊進(jìn)行傳輸，所述處理控制模塊用于處理作物生長關(guān)鍵因子信息并通過所述GPRS通信模塊將作物生長關(guān)鍵因子信息發(fā)送至所述上位機(jī)軟件，作物生產(chǎn)環(huán)境信息包括風(fēng)速、風(fēng)向、光照強(qiáng)度、空氣濕度、土壤濕度、C02濃度和降雨量，所述上位機(jī)軟件根據(jù)設(shè)定的采集頻率，向所屬的N個(gè)采集點(diǎn)進(jìn)行發(fā)布同步采集指令。
[0017]本鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有系統(tǒng)鹽堿地特有的環(huán)境使得傳感器受腐蝕、對于大面積、夸區(qū)域、多地塊信息的采集無法同步進(jìn)行，系統(tǒng)使用功能和控制程序不靈活等特點(diǎn)，不適應(yīng)于在鹽堿地作物種植中，檢測效率低的問題， 而提供影響或者反映一種鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括處理控制模塊、電源控制模塊、信息感知模塊、GPRS通信模塊、及上位機(jī)軟件，信息感知模塊用于影響或者反映作物生長信息的環(huán)境因子，之后通過485信號將信息發(fā)送至所述處理控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和打包發(fā)送至上位機(jī)。
[0018]下位機(jī)信息采集終端采用間斷性供電的方案:接受服務(wù)器上位機(jī)系統(tǒng)的指令進(jìn)行傳感器供電預(yù)熱、數(shù)據(jù)采集和信息傳輸，傳感器在采集完成后自動斷電;所述的服務(wù)器上位機(jī)系統(tǒng)在接收到下位機(jī)信息采集終端上除的數(shù)據(jù)后進(jìn)行存儲和分析;上位機(jī)軟件根據(jù)設(shè)定的采樣頻率和預(yù)熱時(shí)間自動發(fā)送預(yù)熱、同步采集和上傳指令；中央處理器終端在系統(tǒng)內(nèi)通過RS485通訊接口與信息采集終端通信，通過TTL串口通訊接口與信息傳輸系統(tǒng)終端通信，遠(yuǎn)程使用GPRS-1nternet網(wǎng)絡(luò)通信。下位機(jī)信息采集終端安置在檢測系統(tǒng)防護(hù)支撐架中。所述的智能處理平臺包括上位機(jī)信息接收軟件、對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)分析展示平臺。
[0019]工作時(shí)，下位機(jī)信息采集終端的工作流程;下位機(jī)信息采集終端中的物聯(lián)網(wǎng)核心處理模塊、傳輸模塊中的遠(yuǎn)程GPRS、電源供應(yīng)系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)，下位機(jī)信息采集終端的其他模塊處于關(guān)閉狀態(tài)以降低能耗，并減輕傳感器電化學(xué)腐蝕的危害，延長傳感器壽命。智能處理平臺根據(jù)預(yù)先設(shè)置的采樣頻率，指令協(xié)議統(tǒng)一向所有注冊ID的下位機(jī)信息采集終端發(fā)送傳感器預(yù)熱指令。如圖2所示的物聯(lián)網(wǎng)核心處理模塊在接收到指令之后通過控制電路對圖3所示的信息采集模塊和傳感器供電預(yù)熱，待智能處理平臺統(tǒng)一發(fā)送采集指令后，下位機(jī)信息采集終端采集數(shù)據(jù)5次求平均值做為本次采樣值，等接收上傳指令后下位機(jī)信息采集終端進(jìn)行鹽堿地水鹽信息檢測采集上傳。
[0020]智能處理平臺負(fù)責(zé)指令的下發(fā)，數(shù)據(jù)的接收、校驗(yàn)、去噪、存儲、展示和分析。上位機(jī)軟件工作流程:上位機(jī)軟件會根據(jù)設(shè)定的采樣頻率和預(yù)熱時(shí)間自動發(fā)送預(yù)熱、同步采集和上傳指令?？刂浦噶罡袷?當(dāng)首部的廣播域標(biāo)識符為Oxf f時(shí)，表示向所有注冊在線的ID下位機(jī)終端發(fā)送指令;當(dāng)首部的廣播域標(biāo)識符為0x00時(shí)，此時(shí)廣播域標(biāo)識符無效；當(dāng)首部的廣播域標(biāo)識符為其它值時(shí)，該指令無效。當(dāng)區(qū)域標(biāo)識符為0x00時(shí)，表示區(qū)域標(biāo)識符無效；當(dāng)區(qū)域標(biāo)識符為具體區(qū)域ID時(shí)，表示本次指令為重復(fù)采集指令，下發(fā)對象為對應(yīng)的區(qū)域ID下位機(jī)；當(dāng)區(qū)域標(biāo)識符為其它值時(shí)，該指令無效。當(dāng)首部的廣播域標(biāo)識符為其它值時(shí)，該指令無效當(dāng)上位機(jī)軟件在對本次接收數(shù)據(jù)處理時(shí)，若有較大波動，會向?qū)?yīng)的下位機(jī)終端發(fā)送重新采集命令，此時(shí)廣播域標(biāo)識符為0x00,區(qū)域標(biāo)識符是對應(yīng)的區(qū)域ID。指令碼字段表示該條指令所規(guī)定的動作:預(yù)熱、采集及上傳。校驗(yàn)碼字段保證指令傳輸?shù)陌踩?。上位機(jī)軟件在接收到回傳數(shù)據(jù)后會按照流程進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)、去噪及存儲，之后管理平臺在數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析顯示。
[0021]所述的下位機(jī)在每個(gè)區(qū)域都有自己對應(yīng)的ID編號，通訊模塊會根據(jù)設(shè)備唯一的ID 號注冊到服務(wù)器上位機(jī)系統(tǒng)，上位機(jī)根據(jù)此ID編號管理控制系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)備;下位機(jī)在接收到上位機(jī)統(tǒng)一采集指令后，采用多次采集求均值的方式獲取穩(wěn)定的數(shù)據(jù)等待上位機(jī)端的傳輸指令開始傳輸;在服務(wù)器上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行接收數(shù)據(jù)時(shí)首先對信息體內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)冗余檢查CRC;若CRC校驗(yàn)不通過，智能處理平臺直接放棄本條數(shù)據(jù)，并下發(fā)重新上傳數(shù)據(jù)的指令，下位機(jī)信息采集系統(tǒng)重新上傳采集到的數(shù)據(jù)；當(dāng)CRC校驗(yàn)通過時(shí)，智能處理平臺將本次采集到的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫已有數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如果該條數(shù)據(jù)與近期數(shù)據(jù)對比波動不大，則接受該條數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫;如果與近期數(shù)據(jù)對比波動較大，首先判斷重發(fā)計(jì)數(shù)器值是否大于3,當(dāng)重發(fā)計(jì)數(shù)器小于3時(shí)，智能處理平臺下發(fā)重新采集數(shù)據(jù)指令到下位機(jī)信息采集系統(tǒng)，與此同時(shí)，重發(fā)計(jì)數(shù)器加1，重新進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)；當(dāng)重發(fā)計(jì)數(shù)器值大于等于3時(shí)，說明下位機(jī)3次采集的數(shù)據(jù)仍為該值，認(rèn)為環(huán)境確實(shí)產(chǎn)生了變化，采集數(shù)據(jù)值未發(fā)生異常，將數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)庫為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)恼_，自定義了適用于本系統(tǒng)的通訊協(xié)議。協(xié)議依照HDLC(High-Level Data Link Control，高級數(shù)據(jù)鏈路控制)規(guī)程，分為3個(gè)層次。最外層(第2級)負(fù)責(zé)整個(gè)通信鏈路的啟動，數(shù)據(jù)的采集，中斷傳輸?shù)龋谠摷壣蠑?shù)據(jù)流控制采用超時(shí)重傳和幀序號避免重復(fù)的方法;下一層(第1級)負(fù)責(zé)信息、命令和二進(jìn)制數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，最后一層(第0級)添刪及檢查數(shù)據(jù)校驗(yàn)和幀格式碼。[〇〇22]當(dāng)接收到采集指令“OxBB”之后，下位機(jī)信息采集終端立即開始對信息的采集，第2 級的F>DAM啟動整個(gè)鏈路，并向下一級SMSP發(fā)出SyncStart命令，并設(shè)定始終Timer為重傳做準(zhǔn)備，然后等待“OxEE”回傳指令。SMSP接收到來自PDAM的數(shù)據(jù)后，將每個(gè)數(shù)據(jù)冠以序號Ns， 然后按照HDLC的語法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的二進(jìn)制編碼和譯碼，之后進(jìn)一步把加工好的數(shù)據(jù)發(fā)送至 TMSP，TSMP根據(jù)校驗(yàn)規(guī)則完成數(shù)據(jù)的校驗(yàn)值的增刪和檢查。數(shù)據(jù)經(jīng)過TMSP后已經(jīng)完成數(shù)據(jù)鏈路層的封裝，下一步交付給SGPRS，SGPRS負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層及以上層次的封裝并發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。智能處理平臺接收到數(shù)據(jù)后，RSER*層順次解包分析。
[0023]PDAM圖5所示，圖中M表示指令的可能組合的集合。
[0024]如圖2所示，站點(diǎn)支架由基座和站點(diǎn)支架組成。支架由下至上依次分為電池倉、系統(tǒng)安裝倉、空氣溫濕度支架、苗情監(jiān)控支架、太陽能電池板支架、支架橫桿和避雷針。
[0025]上述的傳感器安裝在安裝架上，所述的安裝架包括位于底部的安裝座，安裝座的四周設(shè)有壓板，安裝架由下到上漸縮，安裝架的頂端為避雷針，避雷針的下方設(shè)有橫向支架，橫向支架上固定有風(fēng)速、風(fēng)向、光照強(qiáng)度、C02濃度和降雨量傳感器;橫向支架的下方設(shè)有電池板，電池板的下方安裝架內(nèi)部為系統(tǒng)安裝倉，系統(tǒng)安裝倉下方為蓄電池倉。
[0026]電池倉主要用于蓄電池的存放;系統(tǒng)安裝倉用于物聯(lián)網(wǎng)檢測系統(tǒng)的安裝；空氣溫濕度支架用于固定安裝空氣溫濕度傳感器;苗情監(jiān)控支架用于安裝苗情監(jiān)控傳感器;太陽能電池板用于固定太陽能電池板;橫桿支架上分別設(shè)有上傳感器和通信天線固定孔，用于上述傳感器的固定。站點(diǎn)支架內(nèi)部設(shè)有通信管道，用于各部件之間的通信和電源供應(yīng)。支架基座一方面用于固定站點(diǎn)支架，另一方面設(shè)有通信管道，用于土壤類傳感器和系統(tǒng)的通信。 [〇〇27]如圖3、4所示的土壤類傳感器安裝支架，所述的土壤傳感器支架安裝在筒狀的傳感器安裝支架10上，傳感器保護(hù)管上設(shè)有護(hù)孔管11，傳感器安裝支架從上到下設(shè)有傳感器固定管12,所述傳感器固定管12沿安裝支架的徑向方向設(shè)置，傳感器插設(shè)于傳感器固定管12內(nèi)，傳感器的于安裝支架的出線口 13上端出線;所述的安裝支架10下端開口。
[0028]可以方便的實(shí)現(xiàn)傳感器的現(xiàn)場固定、安裝和布設(shè)。根據(jù)系統(tǒng)的需要，傳感器安裝支架可以實(shí)現(xiàn)三層傳感器的布設(shè)，層與層之間的距離X1、X2、X3以及X可以根據(jù)站點(diǎn)現(xiàn)場環(huán)境靈活改變。為了保持安裝支架內(nèi)外壓差，傳感器安裝支架變面均布護(hù)管孔;傳感器出線及標(biāo)識管具有兩個(gè)方面的作用:第一是傳感器的傳輸線路由此連接到信息采集模塊;第二是標(biāo)識該安裝支架具體的傳感器類型和數(shù)量，方便日后維護(hù)。傳感器護(hù)管使用DN350類型的壓力管。[〇〇29]以上為本申請的優(yōu)選實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本申請。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包 括上位機(jī)處理模塊以及與之無線連接的下位機(jī)信息感知模塊；所述的上位機(jī)處理模塊包括處理控制模塊，與處理控制模塊連接有視頻采集模塊、電 源控制模塊以及通訊模塊，通過通訊模塊與上位機(jī)連接；所述的下位機(jī)信息感知模塊包括數(shù)據(jù)下位機(jī)、采集模塊，與數(shù)據(jù)采集模塊連接有傳感 器，所述的傳感器包括包括數(shù)據(jù)采集模塊、土壤PH傳感器、土壤鹽分傳感器、土壤電導(dǎo)率傳 感器、水位傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、空氣濕度傳感器、土壤濕度 傳感器、C02濃度傳感器、降雨量傳感器；信息感知模塊用于采集作物生長環(huán)境信息通過485信號將作物生產(chǎn)環(huán)境信息發(fā)送至所 述處理控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和打包；下位機(jī)信息采集終端采用間斷性供電的方案:接受服務(wù)器上位機(jī)系統(tǒng)的指令進(jìn)行傳感 器供電預(yù)熱、數(shù)據(jù)采集和信息傳輸，傳感器在采集完成后自動斷電;所述的服務(wù)器上位機(jī)系 統(tǒng)在接收到下位機(jī)信息采集終端上除的數(shù)據(jù)后進(jìn)行存儲和分析;上位機(jī)軟件根據(jù)設(shè)定的采 樣頻率和預(yù)熱時(shí)間自動發(fā)送預(yù)熱、同步采集和上傳指令；降噪處理方式:所述的下位機(jī)在每個(gè)區(qū)域都有自己對應(yīng)的ID編號，通訊模塊會根據(jù)設(shè) 備唯一的ID號注冊到服務(wù)器上位機(jī)系統(tǒng)，上位機(jī)根據(jù)此ID編號管理控制系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)備； 下位機(jī)在接收到上位機(jī)統(tǒng)一采集指令后，采用多次采集求均值的方式獲取穩(wěn)定的數(shù)據(jù)等待 上位機(jī)端的傳輸指令開始傳輸;在服務(wù)器上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行接收數(shù)據(jù)時(shí)首先對信息體內(nèi)的數(shù) 據(jù)進(jìn)行循環(huán)冗余檢查CRC;若CRC校驗(yàn)不通過，智能處理平臺直接放棄本條數(shù)據(jù)，并下發(fā)重新 上傳數(shù)據(jù)的指令，下位機(jī)信息采集系統(tǒng)重新上傳采集到的數(shù)據(jù)；當(dāng)CRC校驗(yàn)通過時(shí)，智能處 理平臺將本次采集到的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫已有數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如果該條數(shù)據(jù)與近期數(shù)據(jù)對比波 動不大，則接受該條數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；如果與近期數(shù)據(jù)對比波動較大，首先判斷重 發(fā)計(jì)數(shù)器值是否大于3,當(dāng)重發(fā)計(jì)數(shù)器小于3時(shí)，智能處理平臺下發(fā)重新采集數(shù)據(jù)指令到下 位機(jī)信息采集系統(tǒng)，與此同時(shí)，重發(fā)計(jì)數(shù)器加1，重新進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)；當(dāng)重發(fā)計(jì)數(shù)器值大于等 于3時(shí)，說明下位機(jī)3次采集的數(shù)據(jù)仍為該值，認(rèn)為環(huán)境確實(shí)產(chǎn)生了變化，采集數(shù)據(jù)值未發(fā)生 異常，將數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)庫；當(dāng)首部的廣播域標(biāo)識符為Oxf f時(shí)，表示向所有注冊在線的ID下位機(jī)終端發(fā)送指令；當(dāng)首部的廣播域標(biāo)識符為0x00時(shí)，此時(shí)廣播域標(biāo)識符無效；當(dāng)首部的廣播域標(biāo)識符為 其它值時(shí)，該指令無效；當(dāng)區(qū)域標(biāo)識符為0x00時(shí)，表示區(qū)域標(biāo)識符無效；當(dāng)區(qū)域標(biāo)識符為具體區(qū)域ID時(shí)，表示本 次指令為重復(fù)采集指令，下發(fā)對象為對應(yīng)的區(qū)域ID下位機(jī)；當(dāng)區(qū)域標(biāo)識符為其它值時(shí)，該指 令無效；當(dāng)首部的廣播域標(biāo)識符為其它值時(shí)，該指令無效當(dāng)上位機(jī)軟件在對本次接收數(shù)據(jù)處理 時(shí)，若有較大波動，會向?qū)?yīng)的下位機(jī)終端發(fā)送重新采集命令，此時(shí)廣播域標(biāo)識符為0x00，區(qū)域標(biāo)識符是對應(yīng)的區(qū)域ID;指令碼字段表示該條指令所 規(guī)定的動作:預(yù)熱、采集及上傳;校驗(yàn)碼字段保證指令傳輸?shù)陌踩?上位機(jī)軟件在接收到 回傳數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)、去噪及存儲，之后管理平臺在數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析顯 示；本系統(tǒng)采用如下通訊協(xié)議，協(xié)議依照HDLC規(guī)程，分為3個(gè)層次;最外層負(fù)責(zé)整個(gè)通信鏈路的啟動，數(shù)據(jù)的采集，中斷傳輸，在該級上數(shù)據(jù)流控制采用超時(shí)重傳和幀序號避免重復(fù)的 方法;下一層負(fù)責(zé)信息、命令和二進(jìn)制數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，最后一層添刪及檢查數(shù)據(jù)校驗(yàn)和幀 格式碼；當(dāng)接收到采集指令“OxBB”之后，下位機(jī)信息采集終端立即開始對信息的采集，第2級的 PDAM啟動整個(gè)鏈路，并向下一級SMSP發(fā)出SyncStart命令，并設(shè)定始終Timer為重傳做準(zhǔn)備， 然后等待“OxEE”回傳指令；SMSP接收到來自TOAM的數(shù)據(jù)后，將每個(gè)數(shù)據(jù)冠以序號Ns，然后 按照HDLC的語法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的二進(jìn)制編碼和譯碼，之后進(jìn)一步把加工好的數(shù)據(jù)發(fā)送至TMSP， TSMP根據(jù)校驗(yàn)規(guī)則完成數(shù)據(jù)的校驗(yàn)值的增刪和檢查;數(shù)據(jù)經(jīng)過TMSP后已經(jīng)完成數(shù)據(jù)鏈路層 的封裝，下一步交付給SGPRS，SGPRS負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層及以上層次的封裝并發(fā)送到網(wǎng) 絡(luò);服務(wù)器上位機(jī)系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)后，RSER*層順次解包分析；本鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)還包括有由基座和站點(diǎn)支架組 成；支架由下至上依次分為電池倉、系統(tǒng)安裝倉、空氣溫濕度支架、苗情監(jiān)控支架、太陽能 電池板支架、支架橫桿和避雷針；上述的傳感器安裝在安裝架上，所述的安裝架包括位于底部的安裝座，安裝座的四周 設(shè)有壓板，安裝架由下到上漸縮，安裝架的頂端為避雷針，避雷針的下方設(shè)有橫向支架，橫 向支架上固定有風(fēng)速、風(fēng)向、光照強(qiáng)度、C02濃度和降雨量傳感器；橫向支架的下方設(shè)有電池板，電池板的下方安裝架內(nèi)部為系統(tǒng)安裝倉，系統(tǒng)安裝倉下 方為蓄電池倉；電池倉主要用于蓄電池的存放；系統(tǒng)安裝倉用于物聯(lián)網(wǎng)檢測系統(tǒng)的安裝；空氣溫濕度 支架用于固定安裝空氣溫濕度傳感器;苗情監(jiān)控支架用于安裝苗情監(jiān)控傳感器;太陽能電 池板用于固定太陽能電池板；橫桿支架上分別設(shè)有上傳感器和通信天線固定孔，用于上述傳感器的固定;站點(diǎn)支架 內(nèi)部設(shè)有通信管道，用于各部件之間的通信和電源供應(yīng)；支架基座一方面用于固定站點(diǎn)支架，另一方面設(shè)有通信管道，用于土壤類傳感器和系 統(tǒng)的通信；所述的土壤傳感器支架安裝在筒狀的傳感器安裝支架上，傳感器保護(hù)管上設(shè)有護(hù)孔 管，傳感器安裝支架從上到下設(shè)有傳感器固定管，所述傳感器固定管沿安裝支架的徑向方 向設(shè)置，傳感器插設(shè)于傳感器固定管內(nèi)，傳感器的于安裝支架的出線口上端出線;所述的安 裝支架下端開口；所述的土壤傳感器支架安裝在傳感器保護(hù)管內(nèi)，傳感器保護(hù)管上設(shè)有護(hù)孔管，保護(hù)管 從上到下設(shè)有傳感器固定架，所述的固定架位于保護(hù)管的周壁上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)，其 特征在于:處理控制模塊負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并通過GPRS通信模塊上傳，及負(fù)責(zé)系統(tǒng)休眠 控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)，其 特征在于:所訴電源控制模塊將太陽能傳輸過來的電流對其進(jìn)行數(shù)字化調(diào)節(jié)，并加入多級 充放電保護(hù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽堿地作物生長關(guān)鍵因子物聯(lián)網(wǎng)同步自動檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的傳感器包括:所述上位機(jī)軟件為MFC開發(fā)，用于發(fā)送同步采集指令，并接收 處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至數(shù)據(jù)庫。
【文檔編號】G01D21/02GK105953830SQ201610147138
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月16日
【發(fā)明人】柳平增, 饒靈康, 李成蒙, 葛慶寶, 王姍姍, 劉力寧, 王凱鵬, 宋美龍
【申請人】山東農(nóng)業(yè)大學(xué)