CN111897267A - 一种可交互的智慧牧场数据采集管理系统 - Google Patents

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许跃华
邓军
杨小瑢
冯宇晟
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Abstract

本发明提供一种可交互的智慧牧场数据采集管理系统，包括采集模块，用于获取农场内环境数据；工业总线，用于获取农场内仪表数据；调节设备，用于调节农场内的环境；工业网关，用于汇总采集模块以及工业总线的数据后上报至云端服务器；交互模块，用于用户人机的操作交互；控制模块，用于根据手动模块直接产生执行流程的控制指令，用于根据自动模式预设执行流程的控制指令，用于根据智能控制模块通过算法对用户历史数据进行分析并生成执行流程的控制指令；通过农业物联网进行农场的设备运行状态的管理，相较于人工操作，使得获取农场的生态数据更加及时，并且减小了需要人工操作的事项，因此降低了农场的管理成本，提高了农场的管理效率。

Description

一种可交互的智慧牧场数据采集管理系统
技术领域
本发明属于智慧农场技术领域，具体涉及一种可交互的智慧牧场数据采集管理系统。
背景技术
智慧牧场数据采集管理系统是利用集成智能化技术、传感器技术和后台分析技术模仿人的智能，具有思维，感知，学习，并且能推理和解决牧场设备运行过程中一些问题的运行模式。随着科技的发展，人工智能，无线通信，机器学习等技术逐渐开始应用到生产环境中，从而更好的为牧场服务。
在牧场设备使用过程中，温度、湿度以及光照等环境因素直接影响了牧场牛群的饲养环境以及牛群产奶的质量；为了提高牧场养殖信息化、数据化、可视化管理，同时为了解决牧场养殖设备数据提取困难等问题，目前也出现了一些智能化的农场或牧场的管理系统，但是其成本还是比较高，适用的一般都是小型农场或农村的农户自己种植产业，而对于场地比较大，植物较多的农场来说，还存在一些问题，比如，成本较高，功能较少，传输距离较短，管理效率较低，信息传输容易出现疏漏或信息泄露。
发明内容
本发明的目的是提供一种可交互的智慧牧场数据采集管理系统，结合工业物联网及人工智能技术，可以不断推进牧场养殖管理的数据透明化，系统化地促进养殖过程的优化。
本发明提供了如下的技术方案：
一种可交互的智慧牧场数据采集管理系统，包括云端服务器，包括采集模块，用于获取农场内环境数据；工业总线，用于获取农场内仪表数据；调节设备，用于调节农场内的环境；工业网关，用于汇总采集模块以及工业总线的数据后上报至云端服务器；交互模块，获取云端服务器的数据并用于用户人机的操作交互，所述操作交互包括手动模式、自动模式以及智能控制模式；控制模块，获取云端服务器的数据并用于根据手动模块直接产生执行流程的控制指令并作用于调节设备，用于根据自动模式预设执行流程的控制指令并作用于调节设备，用于根据智能控制模块通过算法对用户历史数据进行分析并生成执行流程的控制指令并作用于调节设备。
优选的，所述采集模块包括信号采集单元、模数转换单元以及数据传输单元；所述信号采集单元安装在牧场中需要检测的环境中，其包括电流传感器、电压传感器、振动传感器、温度传感器、湿度传感器、光照传感器、可燃气体传感器、烟雾传感器、土壤传感器中至少一种；所述模数转换单元用于将信号采集单元获取的模拟量信号转换成数字量信号；所述数据传输单元包括加密模块，所述加密模块用于对数字量信号进行加密上传至工业网关。
优选的，所述采集模块还包括计算处理单元，所述计算处理单元负责比较数字量信号和预设值，同时输出比较结果，从而产生报警或者警告信号。
优选的，所述计算处理单元通过对数字量信号的多次采集和处理完成数据建模，再做资源优化配置，从而通过控制模块实现牧场资源的合理分配。
优选的，所述工业网关包括数据输入通信单元、数据上报单元和CPU处理单元；所述的数据输入通信单元采用433MHz的短距离通信模块，用于收集433MHz的近距离信号；所述数据上报单元采用以太网或者GPRS无线通信模块，用于把收集到的各类数据上报到云端服务器；所述CPU处理单元主要是完成各类数据之间的协议转换。
优选的，所述交互模块包括显示单元、账户管理单元、设定单元以及执行单元，所述显示单元用于向用户显示各类数据信息，所述账户管理单元用于注册登录；所述设定单元用于用户对预设值的设定；所述执行单元用于执行用户的执行。
优选的，所述调节设备包括风机、水泵、电磁阀、照明灯以及大棚卷帘中的一个或者多个的组合。
本发明的有益效果是：
本发明的一种可交互的智慧牧场数据采集管理系统，能够实现对牧场现场环境的实时监测，减轻了人工的工作负担，同时能够合理调度，分配，规划能源的使用，极大程度地降低运营成本，提高牧场的工作效率，科学智能的增加牧场产量，利于推广使用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明系统结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，可交互的智慧牧场数据采集管理系统，包括云端服务器、采集模块、工业总线、调节装置、工业网关、交互模块以及控制模块。
采集模块用于获取农场内环境数据；采集模块包括信号采集单元、模数转换单元以及数据传输单元；信号采集单元安装在牧场中需要检测的环境中，其包括电流传感器、电压传感器、振动传感器、温度传感器、湿度传感器、光照传感器、可燃气体传感器、烟雾传感器、土壤传感器中至少一种；模数转换单元用于将信号采集单元获取的模拟量信号转换成数字量信号；数据传输单元包括加密模块，加密模块用于对数字量信号进行加密上传至工业网关，采集模块还包括计算处理单元，计算处理单元负责比较数字量信号和预设值，同时输出比较结果，从而产生报警或者警告信号。同时，计算处理单元通过对数字量信号的多次采集和处理完成数据建模，再做资源优化配置，从而通过控制模块实现牧场资源的合理分配。
工业总线用于获取农场内仪表数据，如以太网，MODBUS等协议的总线。
调节设备包括但不限于风机、水泵、电磁阀、照明灯以及大棚卷帘中的一个或者多个的组合，用于调节农场内的环境。
工业网关用于汇总采集模块以及工业总线的数据后上报至云端服务器；工业网关包括数据输入通信单元、数据上报单元和CPU处理单元；的数据输入通信单元采用433MHz的短距离通信模块，用于收集433MHz的近距离信号；数据上报单元采用以太网或者GPRS无线通信模块，用于把收集到的各类数据上报到云端服务器；CPU处理单元主要是完成各类数据之间的协议转换。
交互模块包括显示单元、账户管理单元、设定单元以及执行单元，显示单元用于向用户显示各类数据信息，账户管理单元用于注册登录；设定单元用于用户对预设值的设定；执行单元用于执行用户的执行；用于获取云端服务器的数据并用于用户人机的操作交互，操作交互包括手动模式、自动模式以及智能控制模式；
手动模式下用户可以自行控制设备的执行流程；
自动模式下用户仅仅需设定预期阈值，执行行为，系统可自动根据预设情况，来控制调节设备，可自定义配置自动的开关模式；例如：自动检测环境温湿度，自动开关风机；系统通过电流、电压、振动、温度等传感器的数据反馈，判断是否满足设备正常的运行条件，以及异常的振动，电压不变，电压突然下降、激增等异常情况，系统能自主分析，从而判断风机，电机等是否异常及故障，并及时提醒用户(短信、邮件、APP弹窗)，并将此类数据加入历史记录。在执行中也会将数据实时展示到APP和云端，方便用户查看调节；
智能控制模式，是算法长期对用户历史数据的分析结果，设备地址的统计数据进行智能数据提炼和处理，用户仅需一步，即可对系统中的执行设备进行工作赋能。为保证系统的稳定，在自动和智能模式下，系统会集中调度采集模块，对执行前、执行中、执行后的设备上状态变化和软件上数据变化进行对比做出二次判断，确保执行成功。例如系统根据液位数据变化，当液位增高，系统判断需要执行泵机，此时系统检测设备开关状态、电流状态、电压状态等是否满足开机要求。执行中检查数据是否有明显趋势变化，执行后检查数据是否增高、改变。
控制模块，获取云端服务器的数据并用于根据手动模块直接产生执行流程的控制指令并作用于调节设备，用于根据自动模式预设执行流程的控制指令并作用于调节设备，用于根据智能控制模块通过算法对用户历史数据进行分析并生成执行流程的控制指令并作用于调节设备。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。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 (7)

1.一种可交互的智慧牧场数据采集管理系统，包括云端服务器，其特征在于，包括
采集模块，用于获取农场内环境数据；
工业总线，用于获取农场内仪表数据；
调节设备，用于调节农场内的环境；
工业网关，用于汇总采集模块以及工业总线的数据后上报至云端服务器；
交互模块，获取云端服务器的数据并用于用户人机的操作交互，所述操作交互包括手动模式、自动模式以及智能控制模式；
控制模块，获取云端服务器的数据并用于根据手动模块直接产生执行流程的控制指令并作用于调节设备，用于根据自动模式预设执行流程的控制指令并作用于调节设备，用于根据智能控制模块通过算法对用户历史数据进行分析并生成执行流程的控制指令并作用于调节设备。
2.根据权利要求1所述的一种可交互的智慧牧场数据采集管理系统，其特征在于，所述采集模块包括信号采集单元、模数转换单元以及数据传输单元；所述信号采集单元安装在牧场中需要检测的环境中，其包括电流传感器、电压传感器、振动传感器、温度传感器、湿度传感器、光照传感器、可燃气体传感器、烟雾传感器、土壤传感器中至少一种；所述模数转换单元用于将信号采集单元获取的模拟量信号转换成数字量信号；所述数据传输单元包括加密模块，所述加密模块用于对数字量信号进行加密上传至工业网关。
3.根据权利要求2所述的一种可交互的智慧牧场数据采集管理系统，其特征在于，所述采集模块还包括计算处理单元，所述计算处理单元负责比较数字量信号和预设值，同时输出比较结果，从而产生报警或者警告信号。
4.根据权利要求3所述的一种可交互的智慧牧场数据采集管理系统，其特征在于，所述计算处理单元通过对数字量信号的多次采集和处理完成数据建模，再做资源优化配置，从而通过控制模块实现牧场资源的合理分配。
5.根据权利要求1所述的一种可交互的智慧牧场数据采集管理系统，其特征在于，所述工业网关包括数据输入通信单元、数据上报单元和CPU处理单元；所述的数据输入通信单元采用433MHz的短距离通信模块，用于收集433MHz的近距离信号；所述数据上报单元采用以太网或者GPRS无线通信模块，用于把收集到的各类数据上报到云端服务器；所述CPU处理单元主要是完成各类数据之间的协议转换。
6.根据权利要求1所述的一种可交互的智慧牧场数据采集管理系统，其特征在于，所述交互模块包括显示单元、账户管理单元、设定单元以及执行单元，所述显示单元用于向用户显示各类数据信息，所述账户管理单元用于注册登录；所述设定单元用于用户对预设值的设定；所述执行单元用于执行用户的执行。
7.根据权利要求1所述的一种可交互的智慧牧场数据采集管理系统，其特征在于，所述调节设备包括风机、水泵、电磁阀、照明灯以及大棚卷帘中的一个或者多个的组合。
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