CN111240925A - 农业自动化设备监测运维系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农业自动化设备的监测运维系统，包括应用服务器；所述应用服务器用于运行监测运维软件/服务，备份存储各个农业自动化边缘服务器的监测运营历史数据，且与消息代理服务器连接；消息代理服务器，所述消息代理服务器用于在农业自动化边缘服务器、应用服务器和监测运维软件之间进行消息代理。本发明能对分布在不同地理位置的农业自动化设备进行集中运维监测和管理，提高运维效率，减少或避免系统异常情况对用户生产管理的不良影响，最终提高农业自动化设备运行效果。

Description

农业自动化设备监测运维系统

技术领域

本发明涉及农业自动化设备技术领域，更为具体地，涉及一种农业自动化设备的监测运维系统。

背景技术

随着技术的进步，农业劳动力成本不断增加，农业自动化设备及其系统成了规模化农业种植领域的必备基础设施。

在农业种植应用中，种植基地一般无法专门安排一个自动化设备管理岗位，自动化设备的巡检和维护的工作往往是缺失的，再加上农业种植应用领域的面积较大，常常是设备出了问题很久都没有被发现，这不但给种植管理单位造成不便，也让自动化设备厂家或系统集成商面临着很大的售后服务压力，严重时还可能影响正常的种植生产。

此外，为了保证自动化设备及相应的软件的稳定运行或增加新的功能，往往需要对软件进行升级。对于设备和系统集成商而言，应用项目较少时进行软件升级比较容易应付，但随着应用项目的增加的，软件的维护压力将大大增加。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种农业自动化设备的监测运维系统，能对分布在不同地理位置的农业自动化设备进行集中运维监测和管理，提高运维效率，减少或避免系统异常情况对用户生产管理的不良影响，最终提高农业自动化设备运行效果。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种农业自动化设备的监测运维系统，包括应用服务器，所述应用服务器用于运行监测运维软件/服务，备份存储各个农业自动化边缘服务器的监测运维历史数据，且与消息代理服务器连接；消息代理服务器，所述消息代理服务器用于在农业自动化边缘服务器、应用服务器和监测运维软件之间进行各类消息的代理通信；监测运维软件，所述监测运维软件包括后端服务群和前端软件；所述后端服务群运行于应用服务器，且各服务间通过IPC和/或网络通信进行工作协调，后端服务群通过HTTP、WEBSOCKET协议为所述前端软件提供API接口，且与消息代理服务器通信，从而与各个农业自动化边缘服务器通信，能够备份和存储各个农业自动化边缘服务器的监测和运维数据；前端软件，所述前端软件用于按不同的维度，显示自动化设备的实时运行状态信息并对各个农业自动化边缘服务器及其软件服务进行管理，所述运行状态信息包括状态更新时间、状态类型、状态值；不同的维度包括按不同位置、不同设备类型、不同设备号分类显示，用于供运维系统管理员对各个农业自动化边缘服务器及运行于其上的软件或服务进行管理，以实现远程控制单个或多个农业自动化边缘服务器关闭、重启，以及远程控制控制运行于农业自动化边缘服务器的软件或服务的停止、更新和重启；农业自动化边缘服务器，所述农业自动化边缘服务器与消息代理服务器连接，用于保证农业自动化边缘服务器在没有固定IP地址的情况下能够实时与应用服务器和监测运维软件通信；农业自动化设备集合，所述农业自动化设备集合通过有线和/或无线通信链路连接到农业自动化边缘服务器，上报自身状态或异常报警信息至边缘服务器；或接受边缘服务器的状态查询指令再给出相应返回，自动化设备的状态包括状态更新时间、传感器数据值、工作电压、工作电流和工作参数中的一种或多种。

进一步的，所述消息代理服务器部署为MQTT消息代理、反向代理服务器、TCP代理、SOCKET代理中的任一种。

进一步的，后端服务群用于提供异常报警服务，通过APP消息推送、或WEBSOCKET消息向相关用户发送异常报警信息外，还用于与微信、第三方短信和语音服务平台交互，从而实现在异常报警发生时，能够通过各个渠道将异常报警消息及时有效的通知到相关用户。

进一步的，前端软件以WEB、APP、微信小程序形式供用户使用，用户包括农业自动化设备管理员、运维系统管理员和自动化设备厂商维护工程师。

进一步的，前端软件用于查询显示不同设备不同时间段的历史运行状态数据，可用于在发生异常或故障后对相关的设备进行诊断分析；用于异常报警信息接收和查询，当异常发生时，此项功能会接受来自后端服务群的异常报警消息，用户也可以查询历史的异常报警信息。

进一步的，前端软件还为运维系统管理员提供一个工作界面，用于对各个农业自动化边缘服务器及运行于其上的软件或服务进行管理，以实现远程控制单个或多个农业自动化边缘服务器关闭、重启，以及远程控制运行于农业自动化边缘服务器的软件或服务的停止、更新和重启。

进一步的，还包括操作日志功能；工单功能，软件的各个用户能够利用此功能提交工单，借助工单功能，各个用户能够跟踪异常或问题的处理进度，而后端服务群在自动化运维过程中也能够自动根据预设的规则创建工单，并提醒到工单相关的用户；账户管理功能，此功能主要包括用户信息维护、密码修改、功能设置功能。

进一步的，农业自动化边缘服务器，包括如下作用：

用于维持和管理与消息代理服务器的连接，并通过MQTT、MODBUS或私有协议通过消息代理服务器与应用服务器或监测运维软件交互通信。

用于自动巡检各类农业自动化设备的实时状态，农业自动化边缘服务器上运行有软件服务，软件服务定期查询、接收、汇总其下各类农业自动化设备集合中各类设备的实时状态，并通过消息代理服务器同步到应用服务器和监测运维软件；

用于操作日志存储，并通过消息代理服务器同步到应用服务器和监测运维软件，通过消息代理服务器将数据备份至应用服务器。

用于判断本地农业自动化设备的运行状态是否正常，当判断到异常情况时，通过消息代理服务器向应用服务器发送报警消息。

用于实时上报农业自动化边缘服务器的状态，包括CPU使用率、存储占用率、内存占用率和网络状态数据；

用于自身系统和软件服务的管理，农业自动化边缘服务器接受监测运维软件的指令，启动、停止、重启运行于自身之上的软件服务，或重启、关闭、更新维护自身。

用于更新其下农业各类农业自动化设备的程序，农业自动化边缘服务器接受监测运维软件的指令，从软件版本管理服务器拉取指定版本程序并远程更新本地自动化设备的程序，或进行软件版本回滚；

用于更新自身的软件程序，农业自动化边缘服务器接受监测运维软件的指令，从软件版本管理服务器拉取指定版本程序更新农业自动化边缘服务器软件，或进行自身的软件版本回滚。

进一步的，农业自动化设备集合通过农业自动化边缘服务器获取新版本程序，从而对自身的软件程序进行升级。

进一步的，农业自动化设备集合包括农业气象监测设备、温室环境传感器、土壤传感器、植物传感器、阀门控制器、管路传感器、水泵变频器及其控制器、遮阳设备及其控制器、通风设备及其控制器、开窗设备及其控制器、施肥设备及其控制器、补光设备及其控制器。

进一步的，本自动监测运维系统的基本工作流程如下：

S1：运维系统管理员使用监测运维软件进行日常工作；

S2：当运维系统管理员在日常工作中发现异常状态，或收到来自非工单渠道的异常信息时，使用监测运维软件手动创建工单，所创建的工单进入工单处理流程S7；

S3：当需要进行软件升级时进入软件升级流程S8；

S4：当农业自动化设备管理员在日常巡检中发现设备异常或故障时，若无法处理，则使用监测运维软件创建手动工单，所创建的工单进入工单处理流程S7；

S5：各农业自动化边缘服务器中的监测软件和服务自动监测设备状态，当发现设备异常或故障时，自动将异常或故障上报至监测运维软件，同时向相关用户发送报警消息；

S6：监测运维软件收到来自农业自动化边缘服务器的异常或故障消息时，自动创建工单，所创建的工单进入工单处理流程S7；

S7：监测运维软件中的工单功能按下面的流程执行：

A.监测运维软件根据预设规则分配工单至设备厂商维护工程师；

B.设备厂商维护工程师接到工单通知后，确认收到工单；

C.设备厂商维护工程师到现场进行维护；

D.设备厂商维护工程师根据现场维护状况，在监测运维软件中反馈维护完成情况；

E.监测运维软件自动向相关用户发送工单完成处理状况通知；

S8：农业自动化边缘服务器和农业自动化设备软件升级按下面的流程执行：

A.运维系统管理员使用监测运维软件向目标边缘服务器发送软件更新指令；

B.边缘服务器收到指令后，根据软件更新指令的参数从软件仓库拉取指定版本软件；

C.根据软件更新指令的参数更新目标设备的软件程序；

D.实时上报更新状态。

本发明的有益效果是：

本发明涉及一种农业自动化设备监测运维系统，系统能够自动对分布在多个种植基地的自动化设备状态进行自动巡检，由系统自动做出异常判断和报警；系统还能够对不同设备的软件、程序、服务进行管理和更新升级。能对分布在不同地理位置的农业自动化设备进行集中运维监测和管理，提高运维效率，减少或避免系统异常情况对用户生产管理的不良影响，最终提高农业自动化设备运行效果。

本发明还提供了一个友好的人机交互平台，让不具备专业开发能力的运维人员能够对不同设备的软件、程序、服务进行管理和更新升级，从而让各个农业自动化设备具备持续迭代改进升级的能力。

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为本发明的系统结构和工作流程示意图；

图2为本发明中监测运维软件的结构框图；

图3为本发明的基本运行流程图；

图中，1-应用服务器，2-消息代理服务器，3-监测运维软件，4-农业自动化边缘服务器， 5-农业自动化设备集合，6-农业自动化设备管理员，7-运维系统管理员，8-自动化设备厂商维护工程师，9-软件工程师，10-软件版本管理服务器。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。本说明书中公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路，软件或方法。

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。

在对实施例进行描述之前，需要对一些必要的术语进行解释。例如：

若本申请中出现使用“第一”、“第二”等术语来描述各种元件，但是这些元件不应当由这些术语所限制。这些术语仅用来区分一个元件和另一个元件。因此，下文所讨论的“第一”元件也可以被称为“第二”元件而不偏离本发明的教导。应当理解的是，若提及一元件“连接”或者“联接”到另一元件时，其可以直接地连接或直接地联接到另一元件或者也可以存在中间元件。相反地，当提及一元件“直接地连接”或“直接地联接”到另一元件时，则不存在中间元件。

在本申请中出现的各种术语仅仅用于描述具体的实施方式的目的而无意作为对本发明的限定，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式意图也包括复数形式。

当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括有”时，这些术语指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是也不排除一个以上其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在和/或附加。

如图1～2所示，一种农业自动化设备的监测运维系统，包括应用服务器1，所述应用服务器1用于运行监测运维软件/服务，备份存储各个农业自动化边缘服务器4的监测运维历史数据，且与消息代理服务器2连接；消息代理服务器2，所述消息代理服务器2用于在农业自动化边缘服务器4、应用服务器1和监测运维软件3之间进行各类消息的代理通信；监测运维软件3，所述监测运维软件3包括后端服务群11和前端软件12；所述后端服务群11 运行于应用服务器1，且各服务间通过IPC和/或网络通信进行工作协调，后端服务群11通过HTTP、WEBSOCKET协议为所述前端软件12提供API接口，且与消息代理服务器2通信，从而与各个农业自动化边缘服务器4通信，能够备份和存储各个农业自动化边缘服务器4的监测和运维数据；前端软件12，所述前端软件12用于按不同的维度，显示自动化设备的实时运行状态信息，并对各个农业自动化边缘服务器4及其软件服务进行管理，所述运行状态信息包括状态更新时间、状态类型、状态值；不同的维度包括按不同位置、不同设备类型、不同设备号分类显示，用于供运维系统管理员7对各个农业自动化边缘服务器4及运行于其上的软件或服务进行管理，以实现远程控制单个或多个农业自动化边缘服务器4关闭、重启，以及远程控制运行于农业自动化边缘服务器4的软件或服务的停止、更新和重启；农业自动化边缘服务器4，所述农业自动化边缘服务器4与消息代理服务器2连接，用于保证农业自动化边缘服务器4在没有固定IP地址的情况下能够实时与应用服务器1和监测运维软件3 通信；农业自动化设备集合5，所述农业自动化设备集合5中的各类自动化设备通过有线和/ 或无线通信链路连接到农业自动化边缘服务器4，上报自身状态或异常报警信息至农业自动化边缘服务器4；或接受农业自动化边缘服务器4的状态查询指令再给出相应返回，自动化设备的状态包括状态更新时间、传感器数据值、工作电压、工作电流和工作参数中的一种或多种。

进一步的，所述应用服务器1和消息代理服务器2随着所监测基地的增多，可水平扩展增加相应的服务器数量组成应用服务器集群和消息代理服务器集群，从而提高处理能力。

进一步的，所述消息代理服务器2部署为MQTT消息代理、反向代理、TCP代理、SOCKET代理中的任一种。

进一步的，后端服务群11用于提供异常报警服务，通过APP消息推送、或WEBSOCKET消息向相关用户发送异常报警信息外，还用于与微信、第三方短信和语音服务平台交互，从而实现在异常报警发生时，能够通过各个渠道将异常报警消息及时有效的通知到相关用户。

进一步的，前端软件12以WEB、APP、微信小程序形式供用用于户使用，用户包括农业自动化设备管理员6、运维系统管理员7和自动化设备厂商维护工程师8。

进一步的，前端软件12用于查询显示不同设备不同时间段的历史运行状态数据，可用于在发生异常或故障后对相关的设备进行诊断分析；用于异常报警信息接收和查询，当异常发生时，此项功能会接受来自后端服务群的异常报警消息，用户也可以查询历史的异常报警信息。

进一步的，前端软件12还为运维系统管理员提供一个工作界面，用于对各个农业自动化边缘服务器4及运行于其上的软件或服务进行管理，以实现远程控制单个或多个农业自动化边缘服务器4关闭、重启，以及远程控制运行于农业自动化边缘服务器4的软件或服务的停止、更新和重启。

进一步的，还包括操作日志功能；工单功能，软件的各个用户能够利用此功能提交工单，借助工单功能，各个用户能够跟踪异常或问题的处理进度，而后端服务群在自动化运维过程中也能够自动根据预设的规则创建工单，并提醒到工单相关的用户；账户管理功能，此功能主要包括用户信息维护、密码修改、功能设置功能。

进一步的，农业自动化边缘服务器4，包括如下作用：

用于维持和管理与消息代理服务器2的连接，并通过MQTT、MODBUS或私有协议通过消息代理服务器2与应用服务器1或监测运维软件3交互通信。

用于自动巡检各类农业自动化设备的实时状态，农业自动化边缘服务器4上运行有软件服务，软件服务定期查询、接收、汇总其下各类农业自动化设备集合5中各类设备的实时状态，并通过消息代理服务器2同步到应用服务器1和监测运维软件3；

用于操作日志存储，并通过消息代理服务器2同步到应用服务器1和监测运维软件3，通过消息代理服务器2将数据备份至应用服务器2。

用于判断本地农业自动化设备的运行状态是否正常，当判断到异常情况时，通过消息代理服务器2向应用服务器发送报警消息。

用于自身系统和软件服务的管理，农业自动化边缘服务器4接受监测运维软件3的指令，启动、停止、重启运行于自身之上的软件服务，或重启、关闭自身。

用于实时上报农业自动化边缘服务器4的状态，包括CPU使用率、存储占用率、内存占用率和网络状态数据；

用于更新其下农业各类农业自动化设备的程序，农业自动化边缘服务器4接受监测运维软件的指令，从软件版本管理服务器拉取指定版本程序并远程更新本地自动化设备的程序，或进行软件版本回滚；

用于更新自身的软件程序。农业自动化边缘服务器接受监测运维软件的指令，从软件版本管理服务器拉取指定版本程序更新农业自动化边缘服务器软件，或进行自身的软件版本回滚。

进一步的，农业自动化设备集合通过农业自动化边缘服务器获取新版本程序，从而对自身的软件程序进行升级。

进一步的，农业自动化设备集合5包括农业气象监测设备、温室环境传感器、土壤传感器、植物传感器、阀门控制器、管路传感器、水泵变频器及其控制器、遮阳设备及其控制器、通风设备及其控制器、开窗设备及其控制器、施肥设备及其控制器、补光设备及其控制器。

进一步的，本发明中的运维系统的基本工作流程如下：

S1：运维系统管理员7使用监测运维软件3进行日常工作；

S2：当运维系统管理员7在日常工作中发现异常状态，或收到来自非工单渠道的异常信息时，使用监测运维软件3手动创建工单，所创建的工单进入工单处理流程S7；

S3：当需要进行软件升级时进入软件升级流程S8；

S4：当农业自动化设备管理员6在日常巡检中发现设备异常或故障时，若无法处理，则使用监测运维软件3创建手动工单，所创建的工单进入工单处理流程S7；

S5：各农业自动化边缘服务器4中的监测软件和服务自动监测设备状态，当发现设备异常或故障时，自动将异常或故障上报至监测运维软件3，同时向相关用户发送报警消息；

S6：监测运维软件3收到来自农业自动化边缘服务器4的异常或故障消息时，自动创建工单，所创建的工单进入工单处理流程S7；

S7：监测运维软件3中的工单功能按下面的流程执行

A.监测运维软件3根据预设规则分配工单至设备厂商维护工程师；

B.设备厂商维护工程师8接到工单通知后，确认收到工单；

C.设备厂商维护工程师8到现场进行维护；

D.设备厂商维护工程师8根据现场维护状况，在监测运维软件中反馈维护完成情况；

E.监测运维软件3自动向相关用户发送工单完成处理状况通知；

S8：农业自动化边缘服务器4和农业自动化设备软件升级按下面的流程执行：

A.运维系统管理员7使用监测运维软件3向目标边缘服务器发送软件更新指令；

B.农业自动化边缘服务器4收到指令后，根据软件更新指令的参数从软件仓库拉取指定版本软件；

C.根据软件更新指令的参数更新目标设备的软件程序；

D.实时上报更新状态。

实施例一

应用服务器1，用于运行监测运维软件/服务，备份存储各个农业自动化边缘服务器4 的监测运营历史数据，同时与消息代理服务器连接，消息代理服务器2，由于农业自动化边缘服务器4分布于不同地理位置的农业应用场合，接入互联网的方式有多种方式，且多不具备固定IP地址，要对这些自动化边缘服务器4及其下属的农业自动化设备进行监测运维和管理，就需要在消息服务器2和各个农业自动化边缘服务器4之间设置一个消息代理服务器，具体实施例中，消息代理服务器2部署为MQTT消息代理，当然，消息代理服务器2也能以反向代理服务器、TCP代理、SOCKET代理的形式部署。

当被监测管理的农业自动化边缘服务器4数量不多时，使用单台应用服务器1和单台消息代理服务器2即可满足应用需求。然而，可以预见的是，随着接入系统的农业自动化边缘服务器4数量持续增加，单台应用服务器1和单台消息代理服务器2的处理吞吐能力将达到上限，在这种情况下，水平扩展增加应用服务器1和消息代理服务器2的数量，分别组成应用服务器集群和消息代理服务器集群，从而满足大规模应用和通信的要求。

监测运维软件3，如图2所示，监测运维软件3由后端服务群11和前端软件12组成，后端服务群11运行于应用服务器1，各服务间通过IPC通信进行工作协调，后端服务群11 的主要功能包括：通过HTTP、WEBSOCKET协议为前端软件提供各类API接口，与消息代理服务2通信，从而与各个农业自动化边缘服务器4通信，备份和存储各个农业自动化边缘服务器4的监测和运维数据，提供异常报警服务，这个服务除了通过APP消息推送、或 WEBSOCKET消息向相关用户发送异常报警信息外，还负责与微信、第三方短信和语音服务平台交互，从而实现在异常报警发生时，能够通过各个渠道及时将异常报警消息及时有效的通知到相关用户。前端软件以WEB、APP、微信小程序形式供用户使用，用户主要包括3类：农业自动化设备管理员6、运维系统管理员7和自动化设备厂商维护工程师8，前端软件的功能主要有：按不同的维度显示各类自动化设备的实时运行状态，并对各个农业自动化边缘服务器4及其软件服务进行管理，运行状态包括的主要内容有状态更新时间、状态类型和状态值，不同维度指的是按不同位置、不同设备类型、不同设备号分类显示；查询显示不同设备不同时间段的历史运行状态数据，可用于在发生异常或故障后对相关的设备进行诊断分析；异常报警信息接收和查询功能，当异常发生时，此项功能会接受后端异常报警服务和消息，用户也可以查询历史的异常报警信息，操作日志功能；工单功能，软件的各个用户能够利用此功能提交工单，借助工单功能，各个用户能够跟踪异常或问题的处理进度，而后端服务群在自动化运维过程中也能够自动根据预设的规则创建工单，并提醒到工单相关的用户，账户管理功能，此功能主要包括用户信息维护、密码修改、功能设置等功能。

农业自动化边缘服务器4，虽然近年来互联网和移动互联网发展迅猛，4G网络覆盖已经十分完善，但为了让数据采集和控制具备更好的实时性，同时也让本地自动化网络的数据能够汇聚到一处，因此在农业自动化系统中，一般不直接将各类自动化设备接入云端，而是在本地设置一个边缘服务器，边缘服务器通过有线局域网、无线局域网或移动数据网络接入互联网，本系统中的农业自动化边缘服务器4通过消息代理服务器2连接，可以保证农业自动化边缘服务器4在没有固定IP地址的情况下能够实时与应用服务器1和监测运维软件3通信。

农业自动化边缘服务器4具备如下功能：a.维持和管理与消息代理服务器2的连接，保证连接可靠性和安全性，通过MQTT、MODBUS或私有协议与应用服务器1或监测运维软件3 交互通信；b.农业自动化边缘服务器上运行有软件服务，软件服务定期查询、接收、汇总其下各类农业自动化设备集合5各类设备的实时状态，并通过消息代理服务器2同步到应用服务器1和监测运维软件3；c.操作日志存储，并通过消息代理服务器2同步到应用服务器1 和监测运维软件3；d.通过消息代理服务器2将各类数据备份至应用服务器2；e.判断本地农业自动化设备的运行状态是否正常，当判断到异常情况时，通过消息代理服务器2向应用服务器发送报警消息；f.接受监测运维软件3的指令，启动、停止、重启运行于农业自动化边缘服务器4之上的软件服务，或重启、关闭农业自动化边缘服务器4自身；g.实时上报自身农业自动化边缘服务器4的状态，包括CPU使用率、存储占用率、内存占用率、网络状态等数据；h.接受监测运维软件3的指令从软件版本管理服务器拉取指定版本程序远程更新本地自动化设备的软件功能，或进行软件版本回滚功能；i.接受监测运维软件3的指令从软件版本管理服务器拉取指定版本程序更新自身农业自动化边缘服务器4软件的功能，或进行自身的软件版本回滚功能。

农业自动化设备集合5，这个设备集合包含了农业自动化里使用的各类设备，在实施中常见的有以下几类：农业气象监测设备、温室环境传感器、土壤传感器、植物传感器、阀门控制器、管路传感器、水泵变频器及其控制器、通风设备及其控制器、遮阳设备及其控制器、开窗设备及其控制器、施肥设备及其控制器、补光设备及其控制器等，上述这些设备通过有线或无线通信链路连接至农业自动化边缘服务器4，主动上报自身状态或异常报警信息至边缘服务器4，或接受边缘服务器的状态查询指令再给出相应返回，上述自动化设备的状态包括但不限于状态更新时间、传感器数据值、工作电压、工作电流、工作参数等，上述农业自动化设备还可通过农业自动化边缘服务器4对自身的软件进行升级等。

农业自动化设备管理员6，此处为农业自动化设备管理的人员，如一个种植农场的设备负责人，这个角色一般具备简单的设备状态判断能力，但很难及时判断准确的设备故障，农业自动化设备管理员6在无法判断设备故障或当设备出故障时能够使用监测运维软件3提交工单请求自动化设备厂商维护工程师8进行维护。

运维系统管理员7，这个角色负责监测运维软件3的日常管理，包括账号分配、权限管理、故障反馈、工单跟进等工作，在需要对农业自动化边缘服务器4或各类农业自动化设备集合5中的设备的程序进行更新时，在授权情况下通过监测运维软件3向农业自动化边缘服务器4发送软件更新指令；在需要对农业自动化边缘服务器4自身系统及其上运行的软件服务进行停止、重启时，通过监测运维软件3进行相应的操作。

自动化设备厂商维护工程师8，这个角色是农业自动化设备厂商或系统集成商的工程技术人员，在通过监测运维软件3中的工单功能接到现场维护任务时，到达设备使用现场进行故障维护和排查，最后根据现场维护工作结果确定。

软件工程师9，这个角色是农业自动化设备厂商或系统集成商的软件开发人员，分为自动化设备软件含嵌入式软件开发工程师和农业自动化边缘服务器4软件工程师，本角色通过软件版本管理服务器10储存和管理不同类型和不同版本的软件。

软件版本管理服务器10，用于存储不同设备不同版本的软件程序，软件版本管理服务器 10运行类似git的分布式版本管理系统，软件工程师9在更新软件时，将新版本软件推送至软件版本管理服务器10，而农业自动化边缘服务器4接收到软件更新指令时，再从软件版本管理服务器10中拉取所需版本的软件程序。

在本实施例中的其余技术特征，本领域技术人员均可以根据实际情况进行灵活选用和以满足不同的具体实际需求。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实现本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的算法，方法或系统等，均在本发明的权利要求书请求保护的技术方案限定技术保护范围之内。

对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法实现所描述的功能，但是这种实现不应超出本发明的范围。

所揭露的系统、模块和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例，仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以仅仅是一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以说通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述分立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单元来实现本实施例的方案的目的。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、 ROM、RAM等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种农业自动化设备的监测运维系统，其特征在于，包括：

应用服务器(1)，所述应用服务器(1)用于运行监测运维软件/服务，备份存储各个农业自动化边缘服务器(4)的监测运营历史数据，且与消息代理服务器(2)连接；

消息代理服务器(2)，所述消息代理服务器(2)用于在农业自动化边缘服务器(4)、应用服务器(1)和监测运维软件(3)之间进行各类消息的代理通信；

监测运维软件(3)，所述监测运维软件(3)包括后端服务群(11)和前端软件(12)；所述后端服务群(11)运行于应用服务器(1)，且各服务间通过IPC和/或网络通信进行工作协调，后端服务群(11)通过HTTP、WEBSOCKET协议为所述前端软件(12)提供API接口，且与消息代理服务器(2)通信，从而与各个农业自动化边缘服务器(4)通信，能够备份和存储各个农业自动化边缘服务器(4)的监测和运维数据；

前端软件(12)，所述前端软件(12)用于按不同的维度，显示自动化设备的实时运行状态信息，所述运行状态信息包括状态更新时间、状态类型、状态值；不同的维度包括按不同位置、不同设备类型、不同设备号分类显示；用于供运维系统管理员(7)对各个农业自动化边缘服务器(4)及运行于其上的软件或服务进行管理，以实现远程控制单个或多个农业自动化边缘服务器(4)关闭、重启，以及远程控制运行于农业自动化边缘服务器(4)的软件或服务的停止、更新和重启；

农业自动化边缘服务器(4)，所述农业自动化边缘服务器(4)与消息代理服务器(2)连接，用于保证农业自动化边缘服务器(4)在没有固定IP的情况下能够实时与应用服务器(1)和监测运维软件(3)通信；

农业自动化设备集合(5)，所述农业自动化设备集合(5)通过有线和/或无线通信链路连接到农业自动化边缘服务器(4)，上报自身状态或异常报警信息至边缘服务器(4)；或接受边缘服务器(4)的状态查询指令再给出相应返回，自动化设备的状态包括状态更新时间、传感器数据值、工作电压、工作电流和工作参数中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种农业自动化设备的监测运维系统，其特征在于，所述消息代理服务器(2)部署为MQTT消息代理、反向代理服务器、HTTP代理、TCP代理、SOCKET代理中的任一种。

3.根据权利要求1所述的一种农业自动化设备的监测运维系统，其特征在于，后端服务群(11)用于提供异常报警服务，通过APP消息推送、或WEBSOCKET消息向相关用户发送异常报警信息外，还用于与微信、第三方短信和语音服务平台交互，从而实现在异常报警发生时，能够通过各个渠道及时将异常报警消息及时有效的通知到相关用户。

4.根据权利要求1所述的一种农业自动化设备的监测运维系统，其特征在于，前端软件(12)以WEB、APP、微信小程序形式供用户使用，用户包括农业自动化设备管理员(6)、运维系统管理员(7)和自动化设备厂商维护工程师(8)。

5.根据权利要求1所述的一种农业自动化设备的监测运维系统，其特征在于，前端软件(12)用于查询显示不同设备不同时间段的历史运行状态数据，可用于在发生异常或故障后对相关的设备进行诊断分析；用于异常报警信息接收和查询，当异常发生时，此项功能会接受后端异常报警服务和消息，用户也可以查询历史的异常报警信息。

6.根据权利要求5所述的一种农业自动化设备的监测运维系统，其特征在于，还包括操作日志功能；工单功能，软件的各个用户能够利用此功能提交工单，借助工单功能，各个用户能够跟踪异常或问题的处理进度，而后端服务群在自动化运维过程中也能够自动根据预设的规则创建工单，并提醒到工单相关的用户；账户管理功能，此功能主要包括用户信息维护、密码修改、功能设置功能。

7.根据权利要求1所述的一种农业自动化设备的监测运维系统，其特征在于，农业自动化边缘服务器(4)，包括如下作用：

用于维持和管理与消息代理服务器(2)的连接，并通过MQTT、MODBUS或私有协议与消息代理服务器2或监测运维软件3交互通信，农业自动化边缘服务器(4)上运行有软件服务，软件服务定期查询、接收、汇总其下各类农业自动化设备集合(5)中各类设备的实时状态，并通过消息代理服务器(2)同步到应用服务器(1)和监测运维软件(3)；

用于操作日志存储，并通过消息代理服务器(2)同步到应用服务器(1)和监测运维软件(3)，通过消息代理服务器(2)将数据备份至应用服务器(2)，判断本地农业自动化设备的运行状态是否正常，当判断到异常情况时，通过消息代理服务器(2)向应用服务器发送报警消息，并实时上报农业自动化边缘服务器(4)的状态，包括CPU使用率、存储占用率、内存占用率和网络状态数据；

用于接受监测运维软件(3)的指令，从软件版本管理服务器(10)拉取指定版本程序远程更新本地自动化设备的程序，或进行程序版本回滚；

用于接受监测运维软件(3)的指令，从软件版本管理服务器(10)拉取指定版本程序更新农业自动化边缘服务器(4)软件，或进行自身的软件版本回滚；

用于接受监测运维软件(3)的指令，启动、停止、重启农业自动化边缘服务器(4)软件，或重启、关闭农业自动化边缘服务器(4)自身。

8.根据权利要求1所述的一种农业自动化设备的监测运维系统，其特征在于，农业自动化设备集合(5)用于通过农业自动化边缘服务器(4)对自身的程序进行升级。

9.根据权利要求1所述的一种农业自动化设备的监测运维系统，其特征在于，农业自动化设备集合(5)包括农业气象监测设备、温室环境传感器、土壤传感器、植物传感器、阀门控制器、管路传感器、水泵变频器及其控制器、通风设备及其控制器、遮阳设备及其控制器、开窗设备及其控制器、施肥设备及其控制器、补光设备及其控制器。

10.根据权利要求1～9任一项所述的一种农业自动化设备的监测运维系统，其特征在于，包括如下工作流程：

S1：运维系统管理员使用监测运维软件进行日常工作；

S2：当运维系统管理员在日常工作中发现异常状态，或收到来自非工单渠道的异常信息时，使用监测运维软件手动创建工单，所创建的工单进入工单处理流程S7；

S3：当需要进行软件升级时进入软件升级流程S8；

S4：当农业自动化设备管理员在日常巡检中发现设备异常或故障时，若无法处理，则使用监测运维软件创建手动工单，所创建的工单进入工单处理流程S7；

S5：各农业自动化边缘服务器中的监测软件和服务自动监测设备状态，当发现设备异常或故障时，将异常或故障上报至监测运维软件，同时向相关用户发送报警消息；

S6：监测运维软件收到来自农业自动化边缘服务器的异常或故障消息时，自动创建工单，所创建的工单进入工单处理流程S7；

S7：监测运维软件中的工单按下面的流程执行：

A.监测运维软件根据预设规则分配工单至设备厂商维护工程师；

B.设备厂商维护工程师接到工单通知后，确认收到工单；

C.设备厂商维护工程师到现场进行维护；

D.设备厂商维护工程师根据现场维护状况，在监测运维软件中反馈维护完成情况；

E.监测运维软件自动向相关用户发送工单完成处理状况通知；

S8：农业自动化边缘服务器和农业自动化设备软件升级按下面的流程执行：

A.运维系统管理员使用监测运维软件向目标边缘服务器发送软件更新指令；

B.边缘服务器收到指令后，根据软件更新指令的参数从软件仓库拉取指定版本软件；

C.根据软件更新指令的参数更新目标设备的软件程序；

D.实时上报更新状态。

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