CN104914797A - 一种智能农业管理系统及管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种智能农业管理系统，包括智能大棚系统、中央网关、路由器、服务器、管理平台和终端设备；所述智能大棚系统实时采集植物生长环境参数并对其分别进行存储、分析处理，并将处理后的数据传输到所述中央网关，所述中央网关将收到的数据依次经过所述路由器和服务器后传输到所述管理平台上，所述管理平台将产生的控制指令发送到所述终端设备，所述终端设备收到所述控制指令后控制相应设备的参数使其与预先设置的参数一致。本发明还涉及一种智能农业管理方法。实施本发明的智能农业管理系统及管理方法，具有以下有益效果：能实时了解农业现场环境、效率较高、成本较低、能实现精确化管理。
Description
技术领域
本发明涉及农业管理领域，特别涉及一种智能农业管理系统及管理方法。
背景技术
在现有技术中，人们获取农田信息的方式有限，主要是通过人工测量，过程耗时耗力，而且不能实时了解农业现场环境，效率较低；此外，农业生产主要依靠人力、牲畜、机械，规模化生产能力低，而且缺乏统一的标准和流程。通常，从监测现场到使用者之间，需要专用线路连接，对远离社区和偏僻的现场进行监测，不仅投入大，成本较高，有时甚至在技术上难以实现。另外，难以实现移动办公和远程监控，现代管理人员经常需要外出以随时跟踪信息变化；跨地区甚至跨国际间资料共享，已是现代信息社会必然的发展趋势，但目前的农田管理还跟不上发展趋势的要求。现有的农田管理难以形成网络化监测，数据采集覆盖面小，代表性差，不能实现精确化管理。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不能实时了解农业现场环境、效率较低、成本较高、不能实现精确化管理的缺陷，提供一种能实时了解农业现场环境、效率较高、成本较低、能实现精确化管理的智能农业管理系统及管理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种智能农业管理系统，包括智能大棚系统、中央网关、路由器、服务器、管理平台和终端设备；所述智能大棚系统实时采集植物生长环境参数并对其分别进行存储、分析处理，并将处理后的数据传输到所述中央网关，所述中央网关将收到的数据依次经过所述路由器和服务器后传输到所述管理平台上，所述管理平台将产生的控制指令发送到所述终端设备，所述终端设备收到所述控制指令后控制相应设备的参数使其与预先设置的参数一致。
在本发明所述的智能农业管理系统中，所述智能大棚系统包括一个或多个智能大棚子系统，所述每一个智能大棚子系统包括与所述中央网关连接、用于对采集的植物生长环境参数进行存储、分析处理的节点网关。
在本发明所述的智能农业管理系统中，所述每一个大棚子系统还包括分别与所述节点网关连接的数据采集器、摄像头、淋喷头、卷帘、风机、加热器和投料机。
在本发明所述的智能农业管理系统中，所述数据采集器包括用于实时采集空气温湿度的空气温湿度探测器、用于实时采集土壤温湿度的土壤温湿度探测器、用于实时采集土壤酸碱度的土壤酸碱度探测器、用于实时采集植物阳光采光率的植物阳光采光率探测器和用于实时采集环境CO2含量的环境CO2含量探测器。
在本发明所述的智能农业管理系统中，所述终端设备包括PC、平板、手机或其他终端设备。
本发明还涉及一种智能农业管理方法，包括如下步骤：
A）采集植物生长环境参数，并判断所述植物生长环境参数与预先设定的参数是否一致，如是，节点网关关闭设备并退出本次检测；否则，执行步骤B）；
B）将所述植物生长环境参数传送到节点网关内，所述节点网关将接收的参数保存在本地，并在设定时间后将其同步保存到云端；还包括：
C）所述节点网关对接收的参数数据进行分析处理，并将分析处理后的数据发送到中央网关；
D）所述中央网关将所述处理后的数据传送到管理平台上；
E）所述管理平台依据所述处理后的数据相应向终端设备发送控制指令；
F）所述终端设备收到所述控制命令后控制相应的设备，并返回步骤A）。在本发明所述的智能农业管理方法中，所述步骤C）进一步包括：
C1）串口监听；
C2）判断串口是否有参数数据，如是，将所述参数数据保存到串口解析缓冲区，并执行步骤C3）；否则，返回步骤C1）；
C3）判断所述串口解析缓冲区中的有效数据长度是否为最小帧长度，如是，执行步骤C4）；否则，返回步骤C1）；
C4）判断帧头内容是否合法，如是，执行步骤C6）；否则，执行步骤C5）；
C5）将所述串口解析缓冲区中的第一个字节移除，并返回步骤C3）；
C6）判断协议类型是否有效，如是，执行步骤C7）；否则，返回步骤C5）；
C7）判断负载数据的有效长度是否在设定范围内，如是，执行步骤C8）；否则，返回C5）；
C8）判断帧校验是否正确，如是，将当前帧校验正确的帧数据从所述串口解析缓冲区中提取出来，并将其保存后发送到中央网关；否则，返回步骤C5）。
在本发明所述的智能农业管理方法中，所述植物生长环境参数包括空气温湿度、土壤温湿度、土壤酸碱度、植物阳光采光率和环境CO2含量。
在本发明所述的智能农业管理方法中，所述步骤E）中相应的设备包括淋喷头和/或卷帘和/或风机和/或加热器和/或投料机。
在本发明所述的智能农业管理方法中，所述终端设备包括PC、平板、手机或其他终端设备。
实施本发明的智能农业管理系统及管理方法，具有以下有益效果:由于使用智能大棚系统、中央网关、路由器、服务器、管理平台和终端设备；智能大棚系统实时采集植物生长环境参数并对其分别进行存储、分析处理，并将处理后的数据传输到中央网关，中央网关将收到的数据依次经过路由器和服务器后传输到管理平台上，管理平台将产生的控制指令发送到终端设备，终端设备收到控制指令后控制相应设备的参数使其与预先设置的参数一致，这样就不需要人工进行测量，不再耗时耗力，完全靠自动化实现，所以能实时了解农业现场环境、效率较高、成本较低、能实现精确化管理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明智能农业管理系统及管理方法一个实施例中智能农业管理系统的结构示意图；
图2为所述实施例中智能大棚系统的结构示意图；
图3为所述实施例中智能农业管理方法的流程图；
图4为所述实施例中节点网关对接收的参数数据进行分析处理的具体流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明智能农业管理系统及管理方法实施例中，其智能农业管理系统的结构示意图如图1所示。图1中，该智能农业管理系统包括智能大棚系统1、中央网关2、路由器3、服务器4、管理平台5和终端设备6；其中，智能大棚系统1实时采集植物生长环境参数并对其分别进行存储、分析处理，并将处理后的数据传输到中央网关2，中央网关2将收到的数据依次经过路由器3和服务器4后传输到管理平台5上，用户通过管理平台下达指令来控制相应的设备，具体的，管理平台5将产生的控制指令发送到终端设备6，终端设备6收到该控制指令后控制相应设备（例如淋喷头、卷帘、风机、加热器、投料机等，后续会进行描述）的参数，使相应设备的参数与预先设置的参数一致。这样就不需要人工进行测量，不再耗时耗力，完全靠自动化实现，所以能实时了解农业现场环境、效率较高、成本较低、能实现精确化管理。
值得一提的是，本实施例中，智能大棚系统1包括多个智能大棚子系统，图1中画出了N个智能大棚子系统，为了描述方便，将这N个智能大棚子系统分别称为第一智能大棚子系统11、第二智能大棚子系统12、……、第N智能大棚子系统1N。终端设备6可以是PC、平板、手机或其他终端设备。路由器3可以是有线路由器，也可以是无线路由器。上述管理平台5是一种基于融合传感网、物联网、互联网环境的智能农业解决方案，能实现传感器无线接入（Zigbee）；实现与全球眼、短信等多种能力的无缝集成；实现视频展示、传感器数据可视化展示和远程控制；实现基于3G的手机客户端应用；实现集中管理控制，包括用户管理、设备管理、认证管理和权限管理等。该管理平台5具备如下特点：第一，首次规范了各类传感器和控制器的数据帧格式，并制定了技术规范，便于实现在规模部署时的多传感网厂家选择和竞争，降低设备采购成本；第二，不仅仅针对智能大棚系统应用，而是面向贯穿农业各环节的多应用进行设计的，可以形成农业行业共性服务平台，并以SaaS（Software-as-a-service，软件即服务）模式打造大农业、大平台的服务理念。
图2为本实施例中智能大棚系统的结构示意图，图2中，每一个智能大棚子系统包括节点网关102，节点网关102与中央网关2连接、用于对采集的植物生长环境参数进行存储、分析处理。在本实施例的一些情况下，根据具体需要，智能大棚系统1还可以包括一个智能大棚子系统。每一个大棚子系统还包括数据采集器101、摄像头103、淋喷头104、卷帘105、风机106、加热器107和投料机108，数据采集器101、摄像头103、淋喷头104、卷帘105、风机106、加热器107和投料机108分别与节点网关102连接。其中，摄像头103用于通过视频的方式实时查看植物生长态势。当然，在本实施例的一些情况下，每一个大棚子系统可以包括数据采集器101、摄像头103、淋喷头104、卷帘105、风机106、加热器107和投料机108中的其中一种或多种。
本实施例中，数据采集器101包括空气温湿度探测器、温湿度探测器、土壤酸碱度探测器、植物阳光采光率探测器和环境CO2含量探测器（图中未示出）；其中，空气温湿度探测器用于实时采集空气温湿度，土壤温湿度探测器用于实时采集土壤温湿度，土壤酸碱度探测器用于实时采集土壤酸碱度，植物阳光采光率探测器用于实时采集植物阳光采光率，环境CO2含量探测器用于实时采集环境CO2含量。通过实时采集相关参数，可以使农场管理人员可以随时随地了解农业现场环境并可远程控制农业生产现场，提高了生产效率和信息化管理水平，节省了人力投入，降低了成本。同时对种植过程可进行全程管控，并实现精确化管理，可有效提升壮秧率5-10%，进而提高农产品的产出率；此外，还可以把分散在各地的生产场地集中管理，使农垦的工业化水平在更大范围内得以复制和提升，有力地促进了国家现代化大农业和小城镇化战略的实施。
本实施例还涉及一种智能农业管理方法，其流程图如图3所示。图3中，该智能农业管理方法包括如下步骤：
步骤S01采集植物生长环境参数，并判断植物生长环境参数与预先设定的参数是否一致：本步骤中，每一个智能大棚子系统实时采集植物生长环境参数，并判断植物生长环境参数与预先设定的参数是否一致，如果判断的结果为是，则执行步骤S02；否则，执行步骤S03。上述植物生长环境参数包括空气温湿度、土壤温湿度、土壤酸碱度、植物阳光采光率和环境CO2含量等。
步骤S02节点网关关闭设备并退出本次检测：如果上述步骤S01的判断结果为是，即采集的植物生长环境参数与预先设定的参数一致，则执行本步骤。本步骤中，节点网关关闭设备并退出本次检测。
步骤S03将植物生长环境参数传送到节点网关内，节点网关将接收的参数保存在本地，并在设定时间后将其同步保存到云端：如果上述步骤S01的判断结果为否，则执行本步骤。本步骤中，将植物生长环境参数传送到节点网关内，该节点网关将接收的植物生长环境参数临时保存在本地，经过设定时间后将该植物生长环境参数（植物生长环境参数数据）同步保存到云端。
该方法还包括：
步骤S04节点网关对接收的参数数据进行分析处理，并将分析处理后的数据发送到中央网关：本步骤中，节点网关对接收的参数数据进行分析处理，并将分析处理后的数据发送到中央网关，关于具体对参数数据进行了什么处理，稍后会进行详细描述。执行完本步骤，执行步骤S05。值得一提的是，上述步骤S03与步骤S04是并行执行的，也就是说步骤S03与步骤S04的执行是无时间先后顺序的，步骤S03与步骤S04可以同时进行，也可以先执行步骤S03，再执行步骤S04，也可以先执行步骤S04，再执行步骤S03。
步骤S05中央网关将处理后的数据传送到管理平台上：本步骤中，中央网关将处理后的数据直接传送到管理平台上。
步骤S06管理平台依据处理后的数据相应向终端设备发送控制指令：本步骤中，管理平台依据处理后的数据的大小，相应向终端设备发送控制指令。
步骤S07终端设备收到控制命令后控制相应的设备：本步骤中，终端设备收到上述控制命令后控制相应的设备，具体来讲就是控制相应设备的参数大小，最终使其与预先设定的参数大小一致。该相应的设备包括淋喷头和/或卷帘和/或风机和/或加热器和/或投料机等等。当然，在本实施例的一些情况下，上述相应的设备根据需要还可以增加别的设备。终端设备可以是PC、平板、手机或其他终端设备等等。执行完本步骤，返回步骤S01。整个检测过程就不需要人工进行测量，不再耗时耗力，完全靠自动化实现，所以能实时了解农业现场环境、效率较高、成本较低、能实现精确化管理。
对于本实施例而言，上述步骤S04还可进一步细化，其细化后的流程图如图4所示。图4中，上述步骤S04进一步包括：
步骤S40串口监听：本步骤中，通过串口进行监听。
步骤S41判断串口是否有参数数据：本步骤中，判断串口是否有参数数据，如果判断的结果为是，则执行步骤S42；否则，返回步骤S40。
步骤S42将参数数据保存到串口解析缓冲区：如果上述步骤S41的判断结果为是，则执行本步骤。本步骤中，将参数数据保存到串口解析缓冲区。执行完本步骤，执行步骤S43。
步骤S43判断串口解析缓冲区中的有效数据长度是否为最小帧长度：本步骤中，判断串口解析缓冲区中的有效数据长度是否为最小帧长度，本实施例中，最小帧长度为18个字节，当然，在本实施例的一些情况下，最小帧长度可以根据具体协议类型调整其字节大小。如果本步骤的判断结果为是，则执行步骤S44；否则，返回步骤S40。
步骤S44判断帧头内容是否合法：如果上述步骤S43的判断结果为是，则执行本步骤。本步骤中，判断帧头内容是否合法，也即是判断帧头内容是否符合规定个格式，如果判断的结果为是，则执行步骤S46；否则，执行步骤S45。
步骤S45将串口解析缓冲区中的第一个字节移除：如果上述步骤S44的判断结果为否，则执行本步骤。本步骤中，将串口解析缓冲区中的第一个字节移除。执行完本步骤，返回步骤S43。
步骤S46判断协议类型是否有效：如果上述步骤S44的判断结果为是，则执行本步骤。本步骤中，判断协议类型是否有效，也就是判断协议类型是否是事先规定的几种协议类型中的一种类型，例如：事先规定的协议类型可以是Zigbee。本步骤中，如果判断的结果为是，则执行步骤S47；否则，返回步骤S45。
步骤S47判断负载数据的有效长度是否在设定范围内：如果上述步骤S46的判断结果为是，则执行本步骤。本步骤中，判断负载数据的有效长度是否在设定范围内，如果判断的结果为是，则执行步骤S48；否则，返回步骤S45。
步骤S48判断帧校验是否正确：如果上述步骤S47的判断结果为是，则执行本步骤。本步骤中，判断帧校验是否正确，如果判断的结果为是，则执行步骤S49；否则，返回步骤S45。
步骤S49将当前帧校验正确的帧数据从串口解析缓冲区中提取出来，并将其保存后发送到中央网关：如果上述步骤S48的判断结果为是，则执行本不足后。本步骤中，将当前帧校验正确的帧数据（一帧数据）从串口解析缓冲区中提取出来，并将其保存后发送到中央网关。整个处理过程不需要人工进行，所以提高了效率。
总之，在本实施例中，可以远程控制天窗、边窗、遮阳网、水帘、风机、加温器、喷灌及施肥等。农场管理人员可以随时随地了解农业现场环境并可远程控制农业生产现场，提高了生产效率和信息化管理水平，节省了人力投入，降低了成本；对种植过程可以进行全程管控，并实现精确化管理，可有效提升壮秧率5%-10%，进而提高农产品的产出率；此外，通过把分散在各地的生产场地集中管理，可以使农垦的工业化水平在更大范围内得以复制和提升，有力地促进了国家现代化大农业和小城镇化战略的实施。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智能农业管理系统，其特征在于，包括智能大棚系统、中央网关、路由器、服务器、管理平台和终端设备；所述智能大棚系统实时采集植物生长环境参数并对其分别进行存储、分析处理，并将处理后的数据传输到所述中央网关，所述中央网关将收到的数据依次经过所述路由器和服务器后传输到所述管理平台上，所述管理平台将产生的控制指令发送到所述终端设备，所述终端设备收到所述控制指令后控制相应设备的参数使其与预先设置的参数一致。
2.根据权利要求1所述的智能农业管理系统，其特征在于，所述智能大棚系统包括一个或多个智能大棚子系统，所述每一个智能大棚子系统包括与所述中央网关连接、用于对采集的植物生长环境参数进行存储、分析处理的节点网关。
3.根据权利要求2所述的智能农业管理系统，其特征在于，所述每一个大棚子系统还包括分别与所述节点网关连接的数据采集器、摄像头、淋喷头、卷帘、风机、加热器和投料机。
4.根据权利要求3所述的智能农业管理系统，其特征在于，所述数据采集器包括用于实时采集空气温湿度的空气温湿度探测器、用于实时采集土壤温湿度的土壤温湿度探测器、用于实时采集土壤酸碱度的土壤酸碱度探测器、用于实时采集植物阳光采光率的植物阳光采光率探测器和用于实时采集环境CO2含量的环境CO2含量探测器。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的智能农业管理系统，其特征在于，所述终端设备包括PC、平板、手机或其他终端设备。
6.一种智能农业管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
A）采集植物生长环境参数，并判断所述植物生长环境参数与预先设定的参数是否一致，如是，节点网关关闭设备并退出本次检测；否则，执行步骤B）；
B）将所述植物生长环境参数传送到节点网关内，所述节点网关将接收的参数保存在本地，并在设定时间后将其同步保存到云端；还包括：
C）所述节点网关对接收的参数数据进行分析处理，并将分析处理后的数据发送到中央网关；
D）所述中央网关将所述处理后的数据传送到管理平台上；
E）所述管理平台依据所述处理后的数据相应向终端设备发送控制指令；
F）所述终端设备收到所述控制命令后控制相应的设备，并返回步骤A）。
7.根据权利要求6所述的智能农业管理方法，其特征在于，所述步骤C）进一步包括：
C1）串口监听；
C2）判断串口是否有参数数据，如是，将所述参数数据保存到串口解析缓冲区，并执行步骤C3）；否则，返回步骤C1）；
C3）判断所述串口解析缓冲区中的有效数据长度是否为最小帧长度，如是，执行步骤C4）；否则，返回步骤C1）；
C4）判断帧头内容是否合法，如是，执行步骤C6）；否则，执行步骤C5）；
C5）将所述串口解析缓冲区中的第一个字节移除，并返回步骤C3）；
C6）判断协议类型是否有效，如是，执行步骤C7）；否则，返回步骤C5）；
C7）判断负载数据的有效长度是否在设定范围内，如是，执行步骤C8）；否则，返回C5）；
C8）判断帧校验是否正确，如是，将当前帧校验正确的帧数据从所述串口解析缓冲区中提取出来，并将其保存后发送到中央网关；否则，返回步骤C5）。
8.根据权利要求6或7所述的智能农业管理方法，其特征在于，所述植物生长环境参数包括空气温湿度、土壤温湿度、土壤酸碱度、植物阳光采光率和环境CO2含量。
9.根据权利要求6所述的智能农业管理方法，其特征在于，所述步骤E）中相应的设备包括淋喷头和/或卷帘和/或风机和/或加热器和/或投料机。
10.根据权利要求6所述的智能农业管理方法，其特征在于，所述终端设备包括PC、平板、手机或其他终端设备。
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