CN109156229A - 一种水肥一体化浇灌控制方法、装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水肥一体化浇灌控制方法、装置和电子设备，所述方法包括：通过客户端下发浇灌指令；智能网关每隔固定时间检测并接收下发的浇灌指令，根据所述浇灌指令做出判断；当符合预设条件时，开启浇灌设备，实施水肥一体化浇灌。本发明通过Web客户端设计定时器，每隔固定的时间通知Web服务端去查询远程数据库，查询结果层层返回后，更新Web客户端。Web服务器下发灌溉控制指令时，通过Socket通信完成对TCP/IP或者UDP等协议的封装并将控制指令下发至智能网关，智能网关判定是否水肥一体会灌溉触发条件已经满足，若满足，则下发灌溉参数至灌溉终端，启动电磁阀，及流量计进行滴灌作业。整个浇灌系统智能高效，保证了复杂温室系统的准确灌溉。

Description

一种水肥一体化浇灌控制方法、装置和电子设备

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种水肥一体化浇灌控制方法、装置、介质和电子设备。

背景技术

实施农业自动灌溉是现代农业发展的重要趋势，结合温室的环境监测实现蔬菜灌溉处方的下发，从而完成对设施蔬菜的自动、智能滴灌作业，将是未来种植业灌溉的主要方向。目前针对单温室的环境监控及水肥一体化的研究已经取得了很大的进展，如温室环境监控系统、水肥滴灌控制系统等。但是随着温室规模的不断扩大，设施蔬菜园区及合作社普遍采用温室群这种规模化及产业化的种植模式。因此迫切需要一套能够实现对温室群的环境监控及水肥一体化的滴灌控制系统。

与单温室相比，温室群的水肥一体化监控系统具有以下特点：温室群的监控传感网络规模更大，覆盖范围更广、节点的密度高，网络结构呈现出分布式、异构化、多层次等复杂特征，单温室无线传感节点组网相对简单、干扰信号小，温室群是由多个单温室组成，温室之间的无线网络需要较强的抗干扰能力。温室群的主栽设施品种存在多样性，生长期内的需水需肥规律不完全相同，温室群的水肥一体化控制系统需要具有灌溉指令下发的实时性、水肥策略的多样性等特点。

与单温室群相比，温室群的水肥一体化监控系统的构建，主要完成整个园区，乃至多个园区之间的温室环境监控及实现各个温室可根据主栽品种完成生育期内的水肥一体化的远程控制管理。相比于单体温室，温室群的水肥一体化监控系统的瓶颈，主要是多温室的环境数据稳定上传及快速存储、远程控制指令的准确快速下发。

因此，开发一种能够根据温室环境准确及时的浇灌控制方法就变得非常迫切。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种水肥一体化浇灌控制方法、装置、介质和电子设备，采用远程客户端、智能网关与数据库之间的数据保存共享，浇灌系统的效率得到了很大提高。

根据本发明的具体实施方式，第一方面，本发明提供一种水肥一体化浇灌控制方法，所述方法包括：通过客户端下发浇灌指令；智能网关每隔固定时间检测并接收下发的浇灌指令，根据所述浇灌指令做出判断；当符合预设条件时，开启浇灌设备，实施水肥一体化浇灌。

可选的，所述通过客户端下发浇灌指令包括：客户端下发浇灌指令到数据库；所述数据库存储所述浇灌指令并建立唯一标识。

可选的，所述智能网关每隔固定时间检测并接收下发的浇灌指令包括：所述智能网关每隔固定时间发送查询指令到所述数据库，并根据所述唯一标识进行匹配；若匹配成功，则接收所述浇灌指令。

可选的，所述唯一标识包括ip地址、区域、大棚号。

可选的，所述通过客户端下发浇灌指令包括：所述客户端通过Socket通信直接下发所述浇灌指令到所述智能网关。

可选的，所述智能网关接收所述浇灌指令后，按照预定的编码格式进行解析；若解码成功，发送反馈消息至所述客户端，所述客户端收到所述反馈消息后，确认客户端的Socket通信完成。

可选的，所述预设条件包括：是否与所述智能网关收集到的温度、湿度参数匹配。

可选的，所述浇灌设备包括储水设备、储能器以及肥料输入端；所述储水设备检测供水状况，若供水出现异常则接受客户端的远程指令，启动备用水源；所述储能器检测供电状况，若供电出现异常则接受客户端的远程指令，启动储能器供电；所述肥料输入端检测肥料存量状况，若存量不足时，反馈报警信号给客户端并接受客户端控制，释放对应肥料。

根据本发明的具体实施方式，第二方面，本发明提供一种水肥一体化浇灌控制装置，包括：指令发送单元，通过客户端下发浇灌指令；指令接收单元，智能网关每隔固定时间检测并接收下发的浇灌指令，根据所述浇灌指令做出判断；浇灌单元，当符合预设条件时，开启浇灌设备，实施水肥一体化浇灌。

根据本发明的具体实施方式，第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上任一项所述的方法。

本发明实施例的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：本发明通过Web客户端设计定时器，每隔固定的时间通知Web服务端去查询远程数据库，查询结果层层返回后，更新Web客户端。远程数据库作为智能网关和Web软件系统在进行水肥一体化灌溉指令下发的桥梁，即Web系统将控制下发更新到数据库，智能网关定时去查询数据库，并启动灌溉作业。Web服务器下发灌溉控制指令时，通过Socket通信完成对TCP/IP或者UDP等协议的封装并将控制指令下发至智能网关，智能网关判定是否水肥一体会灌溉触发条件已经满足，若满足，则下发灌溉参数至灌溉终端，启动电磁阀，及流量计进行滴灌作业。整个浇灌系统智能高效，保证了复杂温室系统的准确灌溉。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本发明浇灌系统网络结构示意图；

图2是本发明温室系统多点采集数据流向结构示意图；

图3是本发明客户端、服务端、温室系统工作流程示意图；

图4a是本发明之一实施方式客户端浇灌系统工作流程图；

图4b是本发明另一实施方式客户端浇灌系统工作示意图；

图5是本发明的实施例所述装置结构示意图；

图6是本发明的实施例的电子设备连接结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述……，但这些……不应限于这些术语。这些术语仅用来将……区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一……也可以被称为第二……，类似地，第二……也可以被称为第一……。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

如图1所示，本发明采用的温室群的监控传感网络规模大，覆盖范围广、节点的密度高，网络结构呈现出分布式、异构化、多层次等复杂特征，通过便捷的移动客户端，包括但不限于APP、WEB网页等，可以实时的对需要灌溉的温室群进行监控、浇灌。

对于不同的灌溉区域，分别具有不同的IP地址，可以通过智能网关适配灌溉区域与客户端指令，从而准确的实施客户的灌溉策略。

灌溉策略包括但不限于：

1)自动灌溉，比如设定了日期，每周的周1，周3，周5灌溉；或者进一步的设定了具体时间，每周1，周3，周5的早上8:30灌溉。

2)手动灌溉，比如农户发现缺水或缺肥了，可以通过网页端或者手机客户端启动灌溉，输入灌溉量或者是灌溉时间进行手动灌溉。

3)智能灌溉，自动识别土壤的湿度、湿度参数来灌溉，比如土壤的湿度低于30％或者温度高于20度，启动灌溉，当到达对应的温湿度指标后停止灌溉。

如图2所示，本发明在架构上进行了优化，在架构上分为感知层、传输层、支承层和应用层。其中，每一个单体温室的运行方式为：感知层的环境采集传感器按照预定的频率进行环境数据采集，按照预定的频率传输至嵌入式智能网关，智能网关通过对环境数据采集的融合处理，一方面可以通过3G/GPRS模块保存至远程数据库，Web客户端设计定时器，每隔固定的时间通知Web服务端去查询远程数据库，查询结果层层返回后，更新Web客户端，当满足预设条件时，客户端下发灌溉指令进行灌溉。另一方面，可以直接与Web客户端进行通信，二者建立匹配关系后进行灌溉。如图3所示。

根据本发明的具体实施方式，第一方面，本发明提供一种水肥一体化浇灌控制方法，所述方法包括：通过客户端下发浇灌指令；智能网关每隔固定时间检测并接收下发的浇灌指令，根据所述浇灌指令做出判断；当符合预设条件时，开启浇灌设备，实施水肥一体化浇灌。

可选的，所述通过客户端下发浇灌指令包括：客户端下发浇灌指令到数据库；所述数据库存储所述浇灌指令并建立唯一标识。

可选的，所述智能网关每隔固定时间检测并接收下发的浇灌指令包括：所述智能网关每隔固定时间发送查询指令到所述数据库，并根据所述唯一标识进行匹配；若匹配成功，则接收所述浇灌指令。

可选的，所述唯一标识包括ip地址、区域、大棚号等。

在另外的实施方式中，述通过客户端下发浇灌指令包括：所述客户端通过Socket通信直接下发所述浇灌指令到所述智能网关。

可选的，所述智能网关接收所述浇灌指令后，按照预定的编码格式进行解析；若解码成功，发送反馈消息至所述客户端，所述客户端收到所述反馈消息后，确认客户端的Socket通信完成。

可选的，所述预设条件包括：是否与所述智能网关收集到的温度、湿度参数匹配。

可选的，所述浇灌设备包括储水设备、储能器以及肥料输入端；所述储水设备自动检测供水状况，若供水出现异常(例如停水、水压不足等)，则反馈报警信号到移动端，移动端接收到报警信号后发出控制供水信号，储水设备则接受客户端的远程指令，启动备用水源；所述储能器自动检测供电状况，若供电出现异常(例如停电、电压不足或不稳等)，则反馈报警信号到移动端，移动端接收到报警信号后发出控制供电信号，备用水源则接受客户端的远程指令，启动储能器供电；所述肥料输入端自动检测肥料存量状况，若存量不足时，反馈报警信号给客户端并接受客户端控制，释放对应肥料。

所述客户端可以是手机APP、网页等远程控制端口。

数据采集如图2所示，设施环境监控布置大量采集节点，由于采集节点本身只能获取自身覆盖范围内的环境信息，无法在数据融合时考虑不同节点的空间关联性，所以采集节点将自身的时间关联融合结果上报至簇头，由簇头根据节点关系进行空间数据关联融合。汇聚节点接收到簇头上报的融合数据点后，进行解析重构以无失真恢原始数据。为了降低数据传输量，同时降低数据采集对能量的消耗，利用数据在空间的相关性，对簇内节点的数据进行压缩，以减少采集节点的数据量和传输量。

温室群的多源数据采集，每个棚室的传感器的类型和数量会根据监测需要进行动态调整，本发明在数据库的设计中，坚持了软件设计的设计理想“开闭原则”，即在原有的系统设计模块的基础上，在不修改原有模块的基础上，对扩展进行开放。

通信结构如图3所示：智能网关通过通信模块按照固定的频率将环境数据存储至远程数据中。Web客户端定时去Web服务端请求远程数据库中的数据，Web服务端进行数据库查询，将查询结果上报至Web客户端，Web客户端更新Web页面，整个流程完成。

一种实施方式是，如图4a所示，采用远程数据库作为智能网关和Web软件系统在进行水肥一体化灌溉指令下发的桥梁，即Web系统将控制下发更新到数据库，智能网关定时去查询数据库，此时硬件设备(智能网关)与软件系统在数据获取是相互独立的。

在另外的实施例中，浇灌系统也可以不通过预先的数据设置，如图4b所示，所述客户端可以通过Socket通信直接下发所述浇灌指令到所述智能网关。由于Socket通信程序具有快捷的访问速度，使得浇灌指令能够直接的下发到智能网关，进而完成浇灌。

具体的，智能网关可根据部署有多个，Web应用系统只有一个，采用了Socket通信程序，每个智能网关都做Socket的服务端，Web应用系统作为Socket的客户端，智能网关初始化后，与端口建立绑定后，进行监听并阻塞，等待Web应用程序进行连接。Web应用程序随时可以向智能网关发送建立连接请求，在与智能网关建立连接后，Web应用程序可以下发灌溉指令，智能网关接收灌溉指令后，按照预定的编码格式进行解析，若解码成功，发送消息至Web应用程序，Web应用程序收到后，Web的Socket通信完成。智能网关判定是否满足灌溉条件，若满足，则下发指令至无线终端。

所述预设条件包括：是否与所述智能网关收集到的温度、湿度参数匹配。

如图5所示，根据本发明的具体实施方式，第二方面，本发明提供一种水肥一体化浇灌控制装置，包括：指令发送单元，通过客户端下发浇灌指令；指令接收单元，智能网关每隔固定时间检测并接收下发的浇灌指令，根据所述浇灌指令做出判断；浇灌单元，当符合预设条件时，开启浇灌设备，实施水肥一体化浇灌。

如图6所示，本实施例提供一种电子设备，该设备用于水肥一体化浇灌控制方法，所述电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：所述方法包括：

通过客户端下发浇灌指令；智能网关每隔固定时间检测并接收下发的浇灌指令，根据所述浇灌指令做出判断；当符合预设条件时，开启浇灌设备，实施水肥一体化浇灌。

可选的，所述通过客户端下发浇灌指令包括：客户端下发浇灌指令到数据库；所述数据库存储所述浇灌指令并建立唯一标识。

可选的，所述智能网关每隔固定时间检测并接收下发的浇灌指令包括：所述智能网关每隔固定时间发送查询指令到所述数据库，并根据所述唯一标识进行匹配；若匹配成功，则接收所述浇灌指令。

可选的，所述唯一标识包括ip地址、区域、大棚号。

本发明实施例提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的水肥一体化浇灌控制方法。

图6是本实施例提供的一种水肥一体化浇灌控制方法的电子设备的硬件结构示意图，如图6所示，该设备包括：

一个或多个处理器610以及存储器620，图6中以一个处理器610为例。

水肥一体化浇灌控制方法的设备还可以包括：输入装置630、输出装置640和外设装置650。

处理器610、存储器620、输入装置630、输出装置640和外设装置650可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

存储器620作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的水肥一体化浇灌控制方法对应的程序指令/模块。处理器610通过运行存储在存储器620中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例水肥一体化浇灌控制方法。

存储器620可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作装置、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据水肥一体化浇灌控制装置的使用所创建的数据等。此外，存储器620可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。

输入装置630可接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置640可包括显示屏等显示设备。外设装置650包括网络设备等。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器620中，当被所述一个或者多个处理器610执行时，执行上述任意方法实施例中的水肥一体化浇灌控制方法。

上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。

本发明实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于:

(1)移动通信设备:这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括:智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。

(2)超移动个人计算机设备:这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括:PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。

(3)便携式娱乐设备:这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括:音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。

(4)服务器:提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、装置总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

(5)其他具有数据交互功能的电子装置，例如电视机、车载大屏等。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种水肥一体化浇灌控制方法，所述方法包括：

通过客户端下发浇灌指令；

智能网关每隔固定时间检测并接收下发的浇灌指令，根据所述浇灌指令做出判断；

当符合预设条件时，开启浇灌设备，实施水肥一体化浇灌。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述通过客户端下发浇灌指令包括：

客户端下发浇灌指令到数据库；

所述数据库存储所述浇灌指令并建立唯一标识。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述智能网关每隔固定时间检测并接收下发的浇灌指令包括：

所述智能网关每隔固定时间发送查询指令到所述数据库，并根据所述唯一标识进行匹配；

若匹配成功，则接收所述浇灌指令。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述唯一标识包括i p地址、区域、大棚号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述通过客户端下发浇灌指令包括：所述客户端通过Socket通信直接下发所述浇灌指令到所述智能网关。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述智能网关接收所述浇灌指令后，按照预定的编码格式进行解析；

若解码成功，发送反馈消息至所述客户端，所述客户端收到所述反馈消息后，确认客户端的Socket通信完成。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述预设条件包括：是否与所述智能网关收集到的温度、湿度参数匹配。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述浇灌设备包括储水设备、储能器以及肥料输入端；所述储水设备检测供水状况，若供水出现异常则接受客户端的远程指令，启动备用水源；所述储能器检测供电状况，若供电出现异常则接受客户端的远程指令，启动储能器供电；所述肥料输入端检测肥料存量状况，若存量不足时，反馈报警信号给客户端并接受客户端控制，释放对应肥料。

9.一种水肥一体化浇灌控制装置，其特征在于包括：

指令发送单元，通过客户端下发浇灌指令；

指令接收单元，智能网关每隔固定时间检测并接收下发的浇灌指令，根据所述浇灌指令做出判断；

浇灌单元，当符合预设条件时，开启浇灌设备，实施水肥一体化浇灌。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至8中任一项所述的水肥一体化浇灌控制方法。