CN103605353A - 一种基于云服务的农业智能优化监控系统及优化监控方法 - Google Patents
一种基于云服务的农业智能优化监控系统及优化监控方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于云服务的农业智能优化监控系统，包括多个用户单元和云计算中心服务器，每个用户单元包括传感器、用户端采集器、用户端控制器、被控设备和用户终端网关，传感器与用户端采集器连接，用户端控制器与被控设备连接，用户端采集器和用户端控制器分别与用户终端网关通讯连接，用户终端网关与云计算中心服务器通讯连接。本发明还公开了一种农业智能优化监控方法，包括：预置多套环境参数；用户获取最优预置环境参数，并控制被控设备的运行状态；采集实时环境参数信息，控制被控设备，使实时环境参数保持最优状态。通过本发明，各用户能够实现数据共享和优化实施，使农业具有精细化、智能化和低门槛的优势，从而带动农业快速发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种农业监控系统及监控方法，尤其涉及一种基于云服务的农业智能优化监控系统及优化监控方法。
背景技术
在农业养殖和/或种植中，由于技术水平和经验的差异，各用户的收益状况差距较大，特别涉及农业养殖和/或种植行业中产品附加值较高的行业，如中高端经济农作物种植或稀有类/批量动物养殖等，由于这类行业的产品经济价值高，所以导致了它们对种植和养殖的经验和技术相对要求比较高，而行业内大多数种养殖户和种植户由于对专业经验的缺乏，或者专业技术没有得到很好的提高，直接导致了他们收益过低甚至亏本，从而导致很多行业外人士对于该行业望而却步，最终导致行业发展受阻。
传统农业养殖和/或种植中很多种植养殖户自己购买控制设备进行手动控制，通常情况是根据天气热了打开风扇散热，感觉空气湿度太低了，再手动打开控制设备。另外一种是通过购买普通的控制设备人工设定温湿度的范围，然后与传感器联动起来实现简单的环境控制。但这些方法在实际应用中并不完善，第一种仅仅根据天气情况和经验来调整动植物生长环境，由于无法量化具体的数据，同时由于人工自己操作也经常存在忘记控制或由于事情繁忙无法控制的情况，从而导致植物不能保持最优的生长环境导致减产，也可能由于生长环境过于恶劣却又无法及时调整导致动植物死亡。第二种虽然可以简单的实现环境控制，但是这些温湿度范围的参数也只能凭个人感觉或者经验来制定，不能真正意义上做到最优，也无法根据不同的植物制定不同的监测方案。
所以，传统农业还没有比较完善的监控系统用于完成养殖和/或种植业的全程监控和优化系统，严重阻碍了农业向智能化、规模化、精细化方向发展。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于云服务的农业智能优化监控系统及优化监控方法。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明所述基于云服务的农业智能优化监控系统包括多个用户单元和云计算中心服务器，每个所述用户单元包括传感器、用户端采集器、用户端控制器、被控设备和用户终端网关，所述传感器的信号输出端与所述用户端采集器的信号输入端连接，所述用户端控制器的控制输出端与所述被控设备的控制输入端连接，所述用户端采集器和所述用户端控制器分别与所述用户终端网关通讯连接，所述用户终端网关与所述云计算中心服务器通讯连接。
上述结构中，云计算中心服务器是近年发展起来的集成型高速运算服务器，其通过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。通过这项技术，网络服务提供者可以在数秒之内，达成处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和“超级计算机”同样强大效能的网络服务。传感器是一种成熟应用多年的检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。用户端采集器、用户端控制器、被控设备和用户终端网关均为监控常用的配套设备，其具体结构不在本发明专利的讨论范围内。
具体地，所述用户端采集器和所述用户端控制器分别与所述用户终端网关通过Zigbee网络通讯连接。Zigbee网络为目前的优选无线通讯网络，根据实际需要也可选择其它通讯网络。
所述用户终端网关与所述云计算中心服务器通过GPRS或3G网络通讯连接。GPRS或3G网络为目前的优选无线通讯网络，根据实际需要也可选择其它无线/有线通讯网络。
具体而言，所述传感器包括温湿度传感器、气体传感器和光照传感器，根据实际应用需要也可包括其它传感器；所述被控设备包括喷水/喷雾机、风机和遮阳板，根据实际应用需要也可包括其它被控设备。
本发明所述农业智能优化监控系统采用的优化监控方法，包括以下步骤：
（1）在云计算中心服务器内预置动物养殖和/或植物种植的多套环境参数，该预置环境参数与类别信息和生长周期信息一一对应；
（2）用户通过用户终端网关向云计算中心服务器发送动物养殖和/或植物种植的类别信息和生长周期信息；
（3）云计算中心服务器根据用户终端网关发送的类别信息和生长周期信息，选择最优预置环境参数发送给用户终端网关，用户终端网关将环境参数信息发送给用户端控制器，用户端控制器控制被控设备的运行状态；
（4）传感器采集动物养殖和/或植物种植的实时环境参数并将采集的信息发送给用户端采集器，用户端采集器发送给用户终端网关，用户终端网关将实时环境参数与第（3）步骤中从云计算中心服务器获得的最优预置环境参数相比较，当发现两者不一致时，用户终端网关将告警信息发送给云计算中心服务器做记录，同时向用户端控制器发送运行控制指令；
（5）用户终端网关将实时环境参数信息与第（3）步骤中从云计算中心服务器获得的环境参数相比较，发现两者一致时，用户终端网关将解除告警信息发送给云计算中心服务器做记录，同时向用户端控制器发送停止运行控制指令。
进一步，本发明所述优化监控方法还包括以下步骤：
①用户将自己的动物养殖和/或植物种植的类别信息、生长周期信息、环境参数信息和收获状况信息通过用户终端网关一一对应地发送给云计算中心服务器；
②云计算中心服务器将不同用户终端网关发过来的信息进行对比，在具有相同的类别信息和生长周期信息的前提下，根据收获状况判断并获取最优环境参数，并将该最优环境参数作为与类别信息和生长周期信息一一对应的最优预置环境参数；
所述步骤（3）中，选择所述步骤②的最优预置环境参数发送给用户终端网关；
所述步骤①和步骤②可以单独进行，也可以穿插于所述步骤（1）-（5）中。
本发明的有益效果在于：
本发明所述农业智能优化监控系统能将所有使用到该系统的用户（如家庭农户）联网，把所有的养殖和/或种植数据实时地保存到云计算中心服务器上，同时将收集而来的数据（包括从养殖和/或种植初期到最后农产品收益的全部数据）进行对比分析，把最优的养殖和/或种植方法即最优环境参数实时地反馈到使用该系统中对应的各个用户终端并自动控制被控设备，最终实现农业养殖和/或种植的智能化看监控，从而达到让所有用户都能提高收益的目的。
通过本发明，既能简单有效地帮助没有经验的用户快速提高他们养殖和/或种植的产量，又能把有经验用户的经验快速推广出去，各用户能够实现数据共享和优化实施，使农业具有精细化、智能化和低门槛的优势，从而带动农业快速发展。
附图说明
图1是本发明所述农业智能优化监控系统的结构框图；
图2是本发明所述优化监控方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步具体描述：
如图1所示，本发明所述基于云服务的农业智能优化监控系统包括多个用户单元和云计算中心服务器，每个用户单元包括传感器、用户端采集器、用户端控制器、被控设备和用户终端网关，传感器的信号输出端与用户端采集器的信号输入端连接，用户端控制器的控制输出端与被控设备的控制输入端连接，用户端采集器和用户端控制器分别与用户终端网关通讯连接，用户终端网关与云计算中心服务器通讯连接。其中，用户端采集器和用户端控制器分别与用户终端网关通过Zigbee网络或其它网络通讯连接；用户终端网关与云计算中心服务器通过GPRS或3G网络或其它网络通讯连接；传感器包括温湿度传感器、气体传感器和光照传感器，还可包括其它传感器；被控设备包括喷水/喷雾机、风机和遮阳板，还可包括其它被控设备。图1中以用户终端网关1、用户终端网关2…用户终端网关N代替多个用户单元的用户终端网关，与用户终端网关2…用户终端网关N对应的传感器、用户端采集器、用户端控制器和被控设备未在图中示出；图1中还示出了数据库，该数据库可以置于云计算中心服务器内，也可以置于与云计算中心服务器连接的数据库服务器内。
如图2所示，图2中的方法流程是本发明所述农业智能优化监控系统采用的优化监控方法的总体体现，下述内容的部分细节和语言描述与图2不一定完全相同，但在此基础上易于理解，所述优化监控方法包括以下步骤：
（1）在云计算中心服务器内预置动物养殖和/或植物种植的多套环境参数，该预置环境参数与类别信息和生长周期信息一一对应；
（2）用户通过用户终端网关向云计算中心服务器发送动物养殖和/或植物种植的类别信息和生长周期信息；
（3）云计算中心服务器根据用户终端网关发送的类别信息和生长周期信息，选择最优预置环境参数发送给用户终端网关，用户终端网关将环境参数信息发送给用户端控制器，用户端控制器控制被控设备的运行状态；
（4）传感器采集动物养殖和/或植物种植的实时环境参数并将采集的信息发送给用户端采集器，用户端采集器发送给用户终端网关，用户终端网关将实时环境参数与第（3）步骤中从云计算中心服务器获得的最优预置环境参数相比较，当发现两者不一致时，用户终端网关将告警信息发送给云计算中心服务器做记录，同时向用户端控制器发送运行控制指令；
（5）用户终端网关将实时环境参数信息与第（3）步骤中从云计算中心服务器获得的环境参数相比较，发现两者一致时，用户终端网关将解除告警信息发送给云计算中心服务器做记录，同时向用户端控制器发送停止运行控制指令。
本发明所述优化监控方法还包括以下步骤：
①用户将自己的动物养殖和/或植物种植的类别信息、生长周期信息、环境参数信息和收获状况信息通过用户终端网关一一对应地发送给云计算中心服务器；
②云计算中心服务器将不同用户终端网关发过来的信息进行对比，在具有相同的类别信息和生长周期信息的前提下，根据收获状况判断并获取最优环境参数，并将该最优环境参数作为与类别信息和生长周期信息一一对应的最优预置环境参数；
所述步骤（3）中，选择所述步骤②的最优预置环境参数发送给用户终端网关；
所述步骤①和步骤②可以单独进行，也可以穿插于所述步骤（1）-（5）中。
下面以一个具体实例对本发明作具体说明：
结合图1和图2，以某地区同一品种的1亩大棚辣椒为例，首先种植户A、种植户B、种植户C将种植的类别信息和生长周期信息配置到用户终端网关中，设置完成后用户终端网关将这些信息发送到云计算中心服务器并保存于数据库，同时云计算中心服务器实时收集并保存从不同用户采集到的温度、湿度、光照、二氧化碳等参数信息直到该阶段的种植结束。
最终形成数据信息库信息如下：（为了让数据简洁化，仅以温度为例）
| 用户名 | 种类 | 品种 | 平均温度（℃） | 亩产（斤） |
| 种植户A | 辣椒 | 灯笼椒 | 25 | 600 |
| 种植户B | 辣椒 | 灯笼椒 | 20 | 400 |
| 种植户C | 辣椒 | 灯笼椒 | 30 | 300 |
云计算中心服务器的分析过程如下：
云计算中心服务器通过对比分析发现种植户A的温度控制在25℃时，亩产可以达到600斤，为最高产量，从而判断当前用户数据中最优的平均温度数据是25℃。
云计算中心服务器的处理过程如下：
当种植户D和种植户E也加入本系统选择种植同样的辣椒时，云计算中心服务器给种植户D和种植户E提出当前条件下最优的温度条件为平均温度25℃，并选择“平均温度25℃”这个关于温度的最优预置环境参数发送给种植户D和种植户E的用户终端网关，从而让种植户D和种植户E按这个温度种植。
云计算中心服务器的环境参数优化过程如下：
当种植户F、种植户G以平均温度X℃（不是25℃）达到亩产700斤时，此时云计算中心服务器会自动记录下这个温度并保存，判断当前用户数据中最优的平均温度数据是X℃，并将此信息自动下发到所有用户的用户终端网关，使得所有用户都能得到辣椒生产最优温度环境参数的目的，全面提高所有用户的生产产量。
上述实施例只是以单一的环境参数——温度为例进行说明，而实际使用过程中还有更多更复杂的因数在里面，比如湿度、光照等环境参数。所有的环境参数都需要经过云计算中心服务器来进行一一比对分析、处理和优化，最终形成一个综合优化的结果。上述实施例不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于云服务的农业智能优化监控系统，其特征在于：包括多个用户单元和云计算中心服务器，每个所述用户单元包括传感器、用户端采集器、用户端控制器、被控设备和用户终端网关，所述传感器的信号输出端与所述用户端采集器的信号输入端连接，所述用户端控制器的控制输出端与所述被控设备的控制输入端连接，所述用户端采集器和所述用户端控制器分别与所述用户终端网关通讯连接，所述用户终端网关与所述云计算中心服务器通讯连接。
2.根据权利要求1所述的基于云服务的农业智能优化监控系统，其特征在于：所述用户端采集器和所述用户端控制器分别与所述用户终端网关通过Zigbee网络通讯连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于云服务的农业智能优化监控系统，其特征在于：所述用户终端网关与所述云计算中心服务器通过GPRS或3G网络通讯连接。
4.根据权利要求1或2所述的基于云服务的农业智能优化监控系统，其特征在于：所述传感器包括温湿度传感器、气体传感器和光照传感器；所述被控设备包括喷水/喷雾机、风机和遮阳板。
5.一种如权利要求1所述的农业智能优化监控系统采用的优化监控方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在云计算中心服务器内预置动物养殖和/或植物种植的多套环境参数，该预置环境参数与类别信息和生长周期信息一一对应；
（2）用户通过用户终端网关向云计算中心服务器发送动物养殖和/或植物种植的类别信息和生长周期信息；
（3）云计算中心服务器根据用户终端网关发送的类别信息和生长周期信息，选择最优预置环境参数发送给用户终端网关，用户终端网关将环境参数信息发送给用户端控制器，用户端控制器控制被控设备的运行状态；
（4）传感器采集动物养殖和/或植物种植的实时环境参数并将采集的信息发送给用户端采集器，用户端采集器发送给用户终端网关，用户终端网关将实时环境参数与第（3）步骤中从云计算中心服务器获得的最优预置环境参数相比较，当发现两者不一致时，用户终端网关将告警信息发送给云计算中心服务器做记录，同时向用户端控制器发送运行控制指令；
（5）用户终端网关将实时环境参数信息与第（3）步骤中从云计算中心服务器获得的环境参数相比较，发现两者一致时，用户终端网关将解除告警信息发送给云计算中心服务器做记录，同时向用户端控制器发送停止运行控制指令。
6.根据权利要求5所述的优化监控方法，其特征在于：还包括以下步骤：
①用户将自己的动物养殖和/或植物种植的类别信息、生长周期信息、环境参数信息和收获状况信息通过用户终端网关一一对应地发送给云计算中心服务器；
②云计算中心服务器将不同用户终端网关发过来的信息进行对比，在具有相同的类别信息和生长周期信息的前提下，根据收获状况判断并获取最优环境参数，并将该最优环境参数作为与类别信息和生长周期信息一一对应的最优预置环境参数；
所述步骤（3）中，选择所述步骤②的最优预置环境参数发送给用户终端网关；
所述步骤①和步骤②可以单独进行，也可以穿插于所述步骤（1）-（5）中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150930 Termination date: 20171129 |
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