CN103955175A - 一种可定制的节水灌溉物联网系统与实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可定制的节水灌溉物联网系统与实现方法，该方法包括：通过用户浏览器界面显示工程及设备的实时状态，并接收操作人员的控制指令对待测工程及设备进行控制；用户服务器通过接收操作人员的控制指令对终端设备的状态进行控制，并将设备的实时状态发送给用户浏览器界面；终端设备将采集的数据实时的发送给用户服务器，用户服务器记录所述终端设备实时采集的数据并发送给用户浏览器界面。该系统及方法实现了在浏览器上进行系统的定制和运行，既满足进行远程操作的需求，同时能够兼容绝大部分浏览器，本发明所述系统具有初始化速度快，运行效率高及安全性高等特点。

Description

一种可定制的节水灌溉物联网系统与实现方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种可定制的节水灌溉物联网系统与实现方法。

背景技术

在节水灌溉领域，物联网技术得到了深入的应用，传感器可对灌溉区气象、水分条件进行监测，使用可远程控制的阀门进行灌溉控制，结合自动灌溉决策模型，整个系统可以实现自动化运行，但是目前应用于节水灌溉物联网系统却不能满足要求。

目前主要使用工业控制软件进行节水灌溉，工业组态软件能够根据监控对象和目的任意组合，完成最终的自动化监控过程。工业组态软件虽然有丰富的组件，但由于其设计初衷是工业控制领域，对节水灌溉物联网中的设备和逻辑模型有所欠缺；工业组态软件通常是C/S结构，适用范围受限，对于需要进行远程配置和运行的工程不能满足需要；工业组态软件涉及到配置与硬件的通讯，对非专业软件使用者来说友好性差，同时可移植性差。

随着网络应用的普及，监测控制系统出现了进行远程配置、管理的需求，一些研究通过使用ActiveX技术将组态软件功能扩展应用到了网络平台。ActiveX是一个开放的集成平台，为开发人员、用户和Web生产商提供了一个快速而简便的在Internet和Intranet创建程序集成和内容的方法，可轻松的在Web页中插入复杂程序来满足应用需求。当用户第一次浏览到嵌入ActiveX插件的网页时，经过用户的同意及确认，IE浏览器即可自动下载并提示用户安装。ActiveX插件的开发方便利用现有程序，但也存在一些问题：（1）浏览器兼容性，只有IE支持ActiveX插件，Firefox，Safari，Chrome，Opera等浏览器采用的是NPAPI的插件技术，不能安装和运行ActiveX插件；（2）ActiveX控件有较强的功能，但也存在被人利用的隐患，造成一定安全问题；（3）ActiveX控件的功能和流程往往不是为Web专门设计，操作方式比Web应用程序复杂，执行效率低，与服务器数据交换能力较弱；（4）采用ActiveX的B/S结构的监控软件存在插件庞大，运行性能低。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何在浏览器上定制和运行节水灌溉物联网系统。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可定制的节水灌溉物联网系统与实现方法，该方法包括以下步骤：

S1、根据工程对象建立模型；

S2、在用户浏览器界面加载所述根据工程对象建立的模型，保存并生成工程配置文件；

S3、在用户服务器上下载RIA应用程序和工程配置文件到浏览器，读取工程配置文件；

S4、通过用户浏览器界面显示工程及设备的实时状态，并接收操作人员的控制指令对待测工程及设备进行控制；

S5、用户服务器通过接收操作人员的控制指令对终端设备的状态进行控制，并将设备的实时状态发送给用户浏览器界面；

S6、终端设备将采集的数据实时的发送给用户服务器，用户服务器记录所述终端设备实时采集的数据并发送给用户浏览器界面。

进一步的，步骤S1中所述的模型包括工程模型和设备模型。

进一步的，所述的工程模型和设备模型的定义主要包括设备数据、用户界面UI和交互设计。

进一步的，所述设备数据的属性主要包括设备编号、设备状态、监测区域及数据表。

进一步的，所述用户界面UI的属性包括坐标、大小和透明度。

进一步的，所述工程配置文件的内容主要包括用户界面UI和设备数据的属性。

本发明还提供了一种可定制的节水灌溉物联网系统，该系统包括：工程控制单元、中央单元和终端设备单元；

所述工程控制单元，用于显示工程及设备的实时状态，并接收操作人员的控制指令对待测工程及设备进行控制；

所述中央单元，用于接收操作人员的控制指令对终端设备单元的设备的状态进行控制，并将设备的实时状态发送给工程控制单元；

所述终端设备单元，用于将采集的数据实时的发送给中央单元，通过中央单元记录实时数据并发送给工程控制单元。

进一步的，所述的工程控制单元包括背景容器、分区容器和设备容器；

所述背景容器设置在工程控制单元的底层，用于存放工程的平面布局图；所述分区容器设置在工程控制单元的中层，用于存放对工程进行分区的多边形区域；所述设备配置容器设置在工程控制单元的顶层，用于存放工程中需要设置的各类设备。

进一步的，所述中央单元和所述终端设备单元包括中央设备和终端设备；

所述中央设备包括采集器、控制器和采集控制器；

所述采集器用于采集终端设备的实时数据，并将数据显示到工程控制单元上；所述控制器用于接收操作人员的控制指令对终端设备的状态进行控制；

所述终端设备包括采集终端设备和控制终端设备。

进一步的，所述采集终端设备包括空气温度传感器、空气湿度传感器、太阳辐射传感器、光照强度传感器、降雨量传感器、风向传感器、风速传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器和土壤盐分传感器等传感器；所述控制终端设备包括模拟量开关和0/1开关。

（三）有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明通过一种可定制的节水灌溉物联网的系统及实现方法，实现了在浏览器上进行系统的定制和运行，既满足进行远程操作的需求，同时能够兼容绝大部分浏览器，本发明所述系统结构简单，初始化更快，运行效率高及安全性高等特点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种可定制的节水灌溉物联网系统的实现方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例提供的一种可定制的节水灌溉物联网系统结构方框图。

具体实施方式

下面结合附图，对发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种可定制的节水灌溉物联网系统的实现方法，步骤流程如图1所示，具体包括以下步骤：

S1、根据工程对象建立模型；

S2、在用户浏览器界面加载所述根据工程对象建立的模型，保存并生成工程配置文件；

S3、在用户服务器上下载RIA应用程序和工程配置文件到浏览器，读取工程配置文件；

S4、通过用户浏览器界面显示工程及设备的实时状态，并接收操作人员的控制指令对待测工程及设备进行控制；

S5、用户服务器通过接收操作人员的控制指令对终端设备的状态进行控制，并将设备的实时状态发送给用户浏览器界面；

S6、终端设备将采集的数据实时的发送给用户服务器，用户服务器记录所述终端设备实时采集的数据并发送给用户浏览器界面。

进一步的，步骤S1中所述的模型包括工程模型和设备模型。

进一步的，所述的工程模型和设备模型的定义主要包括设备数据、用户界面UI和交互设计。

进一步的，所述设备数据的属性主要包括设备编号、设备状态、监测区域及数据表。

进一步的，所述用户界面UI的属性包括坐标、大小和透明度。

进一步的，所述工程配置文件的内容主要包括用户界面UI和设备数据的属性。

如图2所示，本发明实施例提供了一种可定制的节水灌溉物联网系统架构图，该系统包括：工程控制单元、中央单元和终端设备单元；

所述工程控制单元，用于显示工程及设备的实时状态，并接收操作人员的控制指令对待测工程及设备进行控制；

所述中央单元，用于接收操作人员的控制指令对终端设备单元的设备的状态进行控制，并将设备的实时状态发送给工程控制单元；

所述终端设备单元，用于将采集的数据实时的发送给中央单元，通过中央单元记录实时数据并发送给工程控制单元。

进一步的，所述的工程控制单元包括背景容器、分区容器和设备容器；

所述背景容器设置在工程控制单元的底层，用于存放工程的平面布局图，所包含的内容为0个或者1个图片对象，图片内容为监测项目中除分区和设备分布以外的背景信息，用于辅助显示监测内容；所述分区容器设置在工程控制单元的中层，用于存放对工程进行分区的多边形区域，所包含的分区对象是0个或者多个中间透明的多边形对象，每个多边形表示一个节水灌溉区域，UI显示为具有透明度的面对象；所述设备容器设置在工程控制单元的顶层，用于存放工程中需要设置的各类设备，所包含的内容为多个设备模型对象，设备对象在UI上以图片或者Flash文件表示，其大小、位置、是否可见和透明度进行配置。

进一步的，所述中央单元和所述终端设备单元包括中央设备和终端设备；

所述中央设备包括采集器、控制器和采集控制器，用于表示采集控制器所具有的采集设备和控制设备连接接口，用来存储所连接的传感器和控制设备对象，其数据属性有编号、设备状态、监测区域、数据表。在浏览器界面上以Flash对象表示，UI属性包括坐标、大小和透明度，传输设备的行为主要是从配置文件中解析生成UI，从终端容器中获取终端对象，从服务器提取数据。

所述采集器用于采集终端设备的实时数据，并将数据显示到工程控制单元上；所述控制器用于接收操作人员的控制指令对终端设备的状态进行控制；

所述终端设备包括采集终端设备和控制终端设备。所述采集终端设备包括空气温度传感器、空气湿度传感器、太阳辐射传感器、光照强度传感器、降雨量传感器、风向传感器、风速传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器和土壤盐分传感器等传感器，具有采集值、报警阈值和异常编码属性，采集值在系统运行时实时获取，报警阈值和异常编码通过配置进行设定，系统加载时读取配置进行初始化。所述控制终端设备包括模拟量开关和0/1开关，具有控制值和异常编码属性，控制值可在运行时实时获取，也可通过用户操作进行修改，设备异常编码通过设置进行设定，在系统加载时读取配置进行初始化。终端设备在程序界面上以Flash对象表示，可根据状态值进行UI更改，可查询中央设备父对象和监测区域。

系统采用用户图形界面的方式进行定制的步骤，主要包括：

（1）在浏览器用户界面加载工程模型和设备列表；

（2）设定工程模型的背景图片，加载到背景容器，如果图片大小超出容器大小，以等宽高比例的方式进行缩放，缩放比例为sacle；

（3）设定工程分区，在用户界面中，通过点击鼠标输入多边形的顶点，双击结束来划定多边形范围，并设定其编号，表示一个监测区域，多次输入完成节水灌溉区域设定；

（4）从设备列表拖拽一种中央设备到工程模块的设备容器区域，拖动确定其与背景的相对位置，调整图标大小，设定设备UI相关的内容包括编号、名称、灌溉区编号、是否可见、透明度、图标以及高和宽，设定设备数据相关的内容包括硬件设备编号、数据表名；

（5）添加全部中央设备；

（6）从设备列表拖拽一种终端设备到工程模块的设备容器区域，拖动确定其与背景的相对位置，调整图标大小，设定设备UI内容包括编号、名称、是否可见、透明度、图标以及高和宽，设定设备数据相关的内容包括硬件设备编号、数据列名和数据类型，设定设备所属中央设备编号；

（7）添加全部终端设备；

（8）保存工程，生成工程XML配置文件，配置内容包括UI和数据属性，分区多边形的坐标、设备的大小和位置要除以scale，以对应到与背景图片实际像素的比例；生成创建相关数据表的SQL，同一种配置的中央设备对应一张数据表，表中的数据内容为其所包含的监测设备和控制设备；

（9）工程配置以文件形式保存，执行SQL后生成相应的数据表。

系统运行时，根据工程配置文件生成用户界面，并建立实施获取数据的连接的步骤，主要包括：

（1）从服务器下载RIA应用程序和工程配置文件到浏览器；

（2）读取工程配置文件，加载工程模型中的背景图片，以等宽高比的形式填充工程模型显示区域，比例为scale；

（3）读取配置文件中区域设置信息，生成多边形，加载到分区容器中，多边形坐标要乘以scale；

（4）读取所有中央设备配置信息，生成UI，添加到设备容器，设备坐标和大小要乘以scale；

（5）读取所有终端设备信息，生成UI，添加到设备容器，设备坐标和大小要乘以scale，同时将句柄添加到所在中央设备的采集设备容器或控制设备容器中；

（6）通过用户服务器将设备的数据库表及字段信息发送给用户浏览器界面，并进行实时更新。

以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可定制的节水灌溉物联网系统的实现方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、根据工程对象建立模型；

S2、在用户浏览器界面加载所述根据工程对象建立的模型，保存并生成工程配置文件；

S3、在用户服务器上下载RIA应用程序和工程配置文件到浏览器，读取工程配置文件；

S4、通过用户浏览器界面显示工程及设备的实时状态，并接收操作人员的控制指令对待测工程及设备进行控制；

S5、用户服务器通过接收操作人员的控制指令对终端设备的状态进行控制，并将设备的实时状态发送给用户浏览器界面；

S6、终端设备将采集的数据实时的发送给用户服务器，用户服务器记录所述终端设备实时采集的数据并发送给用户浏览器界面。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述的模型包括工程模型和设备模型。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的工程模型和设备模型的定义主要包括设备数据、用户界面UI和交互设计。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设备数据的属性主要包括设备编号、设备状态、监测区域及数据表。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述用户界面UI的属性包括坐标、大小和透明度。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工程配置文件的内容主要包括用户界面UI和设备数据的属性。

7.一种可定制的节水灌溉物联网系统，其特征在于，该系统包括：工程控制单元、中央单元和终端设备单元；

所述工程控制单元，用于显示工程及设备的实时状态，并接收操作人员的控制指令对待测工程及设备进行控制；

所述中央单元，用于接收操作人员的控制指令对终端设备单元的设备的状态进行控制，并将设备的实时状态发送给工程控制单元；

所述终端设备单元，用于将采集的数据实时的发送给中央单元，通过中央单元记录实时数据并发送给工程控制单元。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述的工程控制单元包括背景容器、分区容器和设备容器；

所述背景容器设置在工程控制单元的底层，用于存放工程的平面布局图；所述分区容器设置在工程控制单元的中层，用于存放对工程进行分区的多边形区域；所述设备容器设置在工程控制单元的顶层，用于存放工程中需要设置的各类设备。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述中央单元和所述终端设备单元包括中央设备和终端设备；

所述中央设备包括采集器、控制器和采集控制器；

所述采集器用于采集终端设备的实时数据，并将数据显示到工程控制单元上；所述控制器用于接收操作人员的控制指令对终端设备的状态进行控制；

所述终端设备包括采集终端设备和控制终端设备。