一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農情監(jiān)測診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種采用物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)遠程農情監(jiān)測與病蟲害診斷的基于物聯(lián)網(wǎng)的農情監(jiān)測診斷方法，包括與集中器相連的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集端、服務器端和客戶端，所述客戶端包括監(jiān)測咨詢終端和視頻監(jiān)測端；所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集端包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器和二氧化碳濃度傳感器；所述服務器端包括管理模塊、集群模塊、Jingle模塊、XML解析模塊、存儲模塊、通訊模塊和安全模塊；所述監(jiān)測咨詢終端包括環(huán)境因子監(jiān)控模塊、咨詢診斷模塊、視頻編解碼模塊、音頻編解碼模塊、XML編解碼模塊、Jingle模塊、通訊模塊和安全模塊；所述視頻監(jiān)測端包括視頻編解碼模塊和音頻編解碼模塊。
【專利說明】一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農情監(jiān)測診斷方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種農情監(jiān)測系統(tǒng)，尤其是一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農情監(jiān)測診斷方法。
【背景技術】
[0002]當前環(huán)境下農民對遠程農業(yè)技術培訓，對實時病蟲害診斷，對掌握合理澆水、施月巴、通風、打藥時間等需求十分迫切，而農業(yè)生產合作社、農業(yè)生產基地、農業(yè)生產企業(yè)也非常迫切需要專家的實時技術指導和通過信息技術手段來實現(xiàn)精細操作，從而減少生產成本提聞效益。
[0003]物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術的重要組成部分，其通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。目前，物聯(lián)網(wǎng)正越來越廣泛地應用到各個領域，受到各國關注。物聯(lián)網(wǎng)是發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)的重要支撐，是加強農產品質量安全的有效舉措，其在農業(yè)領域的應用日益受到國家重視。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農情監(jiān)測診斷方法，采用物聯(lián)網(wǎng)技術，將遠程雙向視頻咨詢診斷及科技培訓、農作物環(huán)境因子監(jiān)測、農作物現(xiàn)場視頻監(jiān)控等進行有機結合，形成統(tǒng)一的系統(tǒng)來實現(xiàn)遠程農情監(jiān)測與病蟲害診斷。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農情監(jiān)測診斷方法，包括與集中器相連的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集端、服務器端和客戶端，所述客戶端包括監(jiān)測咨詢終端和視頻監(jiān)測端；
[0006]所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集端包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器和二氧化碳濃度傳感器；
[0007]所述服務器端包括管理模塊、集群模塊、Jingle模塊、XML解析模塊、存儲模塊、通訊模塊和安全模塊；
[0008]所述監(jiān)測咨詢終端包括環(huán)境因子監(jiān)控模塊、咨詢診斷模塊、視頻編解碼模塊、音頻編解碼模塊、XML編解碼模塊、Jingle模塊、通訊模塊和安全模塊；
[0009]所述視頻監(jiān)測端包括視頻編解碼模塊和音頻編解碼模塊。
[0010]本發(fā)明的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農情監(jiān)測診斷方法的有益效果如下:
[0011]本發(fā)明的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農情監(jiān)測診斷方法，基于XML語言，擴展性、標準化、穩(wěn)定性都很強，能夠很好地在互聯(lián)網(wǎng)和3G移動平臺上應用。在示范應用過程中，該系統(tǒng)能夠指導生產基地做到及時、準確地澆水、施肥和打藥，節(jié)約了生產成本，提高了產品品質；其遠程專家咨詢診斷功能能夠幫助降低農業(yè)生產事故的發(fā)生率。
[0012]本發(fā)明的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農情監(jiān)測診斷方法提供實時監(jiān)控、生產決策和咨詢服務；主要包括環(huán)境因子監(jiān)測子系統(tǒng)、智能決策子系統(tǒng)和專家遠程科技咨詢服務子系統(tǒng)等三大功能子系統(tǒng)。環(huán)境因子監(jiān)測子系統(tǒng)主要針對農業(yè)生產中的溫度、濕度、光照、二氧化碳等環(huán)境因子的監(jiān)測和生產現(xiàn)場的視頻監(jiān)控；智能決策子系統(tǒng)對監(jiān)控的相關數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，并根據(jù)情況進行報警和自動調控，從而提醒生產者準確把握澆水、施肥、病蟲害防治等合適時機，幫助實現(xiàn)農業(yè)生產精細化；專家遠程科技咨詢服務子系統(tǒng)，實現(xiàn)農戶與專家遠程面對面地咨詢和交流，隨時解決農業(yè)生產中碰到的問題；進行實時的病蟲害診斷，減少農業(yè)損失；還可以根據(jù)需要開展遠程教育培訓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農情監(jiān)測診斷方法的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，本發(fā)明的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農情監(jiān)測診斷方法，包括與集中器相連的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集端、服務器端和客戶端，所述客戶端包括監(jiān)測咨詢終端和視頻監(jiān)測端；
[0015]所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集端包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器和二氧化碳濃度傳感器；
[0016]所述服務器端包括管理模塊、集群模塊、Jingle模塊、XML解析模塊、存儲模塊、通訊模塊和安全模塊；
[0017]所述監(jiān)測咨詢終端包括環(huán)境因子監(jiān)控模塊、咨詢診斷模塊、視頻編解碼模塊、音頻編解碼模塊、XML編解碼模塊、Jingle模塊、通訊模塊和安全模塊；
[0018]所述視頻監(jiān)測端包括視頻編解碼模塊和音頻編解碼模塊。
[0019]本發(fā)明的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農情監(jiān)測診斷方法的工作原理如下:
[0020](I)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集端主要采集環(huán)境因子諸如溫度、濕度、光照、二氧化碳等環(huán)境因子以及現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)。它采用H.264媒體編碼技術、G.723.1、AMR (Adaptive Multi_Rate)編碼技術和XMPP協(xié)議實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的采集；采用智能傳感器、CAN總線和RS-485總線相結合的方式采集溫度、濕度、光照、二氧化碳等環(huán)境因子:現(xiàn)場的環(huán)境因子數(shù)據(jù)由各傳感器進行采集，通過485總線或CAN總線傳輸?shù)郊衅鳎衅魃系腦ML編解碼器把數(shù)據(jù)轉換成XML格式的數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡傳輸?shù)椒掌鞫?；采集視頻數(shù)據(jù)的攝像頭直接連接在電腦上，通過網(wǎng)絡與客戶端相連，所有的數(shù)據(jù)受服務器端的多點控制單元(MCU)控制，服務器端的指令為XML格式，也通過集中器上的XML編解碼器轉換成各設備能識別的指令。
[0021](2)服務器端主要負責信息交換、信息管理、指令調度、數(shù)據(jù)保存、信令中轉、數(shù)據(jù)存儲、安全保障、群集、終端管理、用戶管理等。它采用XMPP協(xié)議、群集技術、組合認證技術，完成主從服務器、通訊、用戶認證、用戶管理和咨詢室管理等功能；服務器端是整個系統(tǒng)的控制中心，它主要包括管理模塊、集群模塊、Jingle模塊、XML解析模塊、存儲模塊、通訊模塊和安全模塊。管理模塊主要實現(xiàn)用戶管理、客戶端管理、指令管理等功能Jingle模塊、XML解析模塊和通訊模塊實現(xiàn)指令的發(fā)收、音視頻的調度，存儲模塊實現(xiàn)設置信息、用戶信息等相關信息的存儲功能。
[0022](3)客戶端主要實現(xiàn)咨詢診斷、視頻監(jiān)測、環(huán)境因子監(jiān)測等功能。它采用H.264媒體編碼技術、G.723.UAMR(Adaptive Multi_Rate)編碼技術、XMPP協(xié)議、組合認證技術。不僅可以實現(xiàn)對各類環(huán)境因子及現(xiàn)場視頻的監(jiān)控，還可以實現(xiàn)與專家進行音頻、視頻、圖片、文字交流，實現(xiàn)遠程雙向視頻咨詢診斷?？蛻舳酥饕ōh(huán)境因子監(jiān)控模塊、咨詢診斷模塊、視頻監(jiān)測端、視頻編解碼模塊、音頻編解碼模塊、XML編解碼模塊、Jingle模塊、通訊模塊和安全模塊。環(huán)境因子監(jiān)控模塊、咨詢診斷模塊、視頻監(jiān)測端是客戶端與用戶交互的界面，用戶通過環(huán)境因子監(jiān)控模塊遠程監(jiān)控農作物生產現(xiàn)場溫度、濕度、光照、二氧化碳等環(huán)境因子；通過視頻監(jiān)控模塊遠程監(jiān)控現(xiàn)場的視頻，咨詢診斷模塊讓用戶與專家遠程溝通，并把作物特征視頻和圖片(如病蟲害的葉片、植株等)傳給專家，供專家參考。視頻編解碼模塊、音頻編解碼模塊、XML編解碼模塊、Jingle模塊、通訊模塊是客戶端支撐模塊，所有的信令都以XMPP協(xié)議進行傳送，音頻和視頻通過Jingle協(xié)議進行傳輸。
[0023]遠程雙向視頻咨詢診斷是在音視頻通信技術的基礎上發(fā)展起來的，目前主要有兩大技術，一種是ITU-T的H.323建議與實時傳輸協(xié)議(RTP)、資源預留協(xié)議(RSVP)等配合，實現(xiàn)音視頻傳送；另一種是Jabber協(xié)議與實時傳輸協(xié)議(RTP)、資源預留協(xié)議(RSVP)等配合，實現(xiàn)音視頻傳送。第一種目前技術比較成熟、支持的廠家比較多；第二種基于XML，其擴展性和標準化強，越來越受到廠家的青睞，同時，由于XML的標準化和通用性，很容易擴展功能，易于移植到3G網(wǎng)絡上。遠程雙向視使得農業(yè)遠程病蟲害診斷成為可能。
[0024]對農作物生長進行視頻監(jiān)測，對預防農作物自然災害、人為災害、病蟲害，以及評估農作物生長態(tài)勢，進行合理化生產有著重要的意義，目前基于網(wǎng)絡的視頻監(jiān)測技術已經相當成熟。在農作物環(huán)境因子中水、光、氣、溫等傳感器比較成熟，數(shù)據(jù)傳輸方式，也從原來的232、485方式發(fā)展到總線方式。80年代后期，提出了智能型傳感器的概念，即把微控制器(MCU)、數(shù)字信號處理器(DSP)或專用集成電路(ASIC)技術與傳統(tǒng)的傳感器結合起來，也可以說是計算機技術與傳感器技術相結合。環(huán)境因子監(jiān)控中用得最多、技術最成熟的是集散控制系統(tǒng)(DCS distributed Control System)。中心機房的PC機(上位機)與各個溫室的自動控制器(下位機)之間利用CAN總線相連，各個溫室的自動控制器(下位機)通過RS-485總線與采集器相連，同時，現(xiàn)在智能溫室測控系統(tǒng)與Internet相連接，實現(xiàn)控制網(wǎng)和信息網(wǎng)絡的無縫結合。
[0025]本發(fā)明系統(tǒng)的性能指標:
[0026](I)實現(xiàn)遠程對農業(yè)環(huán)境因子的實時監(jiān)測。
[0027](2)實現(xiàn)遠程對農業(yè)生產環(huán)境的實時視頻監(jiān)控。
[0028](3)實現(xiàn)智能決策報警。
[0029](4)實現(xiàn)對農業(yè)環(huán)境因子數(shù)據(jù)的分析查詢。
[0030](5)實現(xiàn)專家遠程雙向視頻咨詢診斷。
[0031](6)采用MCU技術，符合H.323等標準，支持H.323v2以上版本。可由管理中心完成級聯(lián)控制，最大級聯(lián)數(shù)為5級，具有多分屏功能，支持四畫面功能。最大能支持8分屏，支持速率適配能力。
[0032](7)數(shù)據(jù)通訊技術，用戶通訊速率為128Kb / s_4096Kb / S，支持音視頻對稱傳輸和不對稱傳輸；
[0033](8)音頻技術，支持G.711、G.722、G.723，具有自動唇音同步、音視頻延遲<40ms ;具有混音、消除回音功能；
[0034](9)數(shù)據(jù)中心管理技術，實現(xiàn)文字聊天、應用程序共享、電子白板、靜態(tài)圖像傳輸、文件交換、主席控制、語音控制和診斷方式等控制。
[0035](10)考慮到系統(tǒng)的擴展移植、整合視頻、數(shù)據(jù)庫維護等相關因素，Web部分采用C#開發(fā)，數(shù)據(jù)庫采用sql server 2005。數(shù)據(jù)采集、傳輸部分采用Visual C++。[0036](11)基于GPRS的接收程序，用于接收GPRS的遠程傳輸集中器，并實時存入sqlserver 2005 數(shù)據(jù)庫。
[0037]上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神前提下，本領域普通工程技術人員對本發(fā)明技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權利要求書確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農情監(jiān)測診斷方法，包括與集中器相連的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集端、服務器端和客戶端，所述客戶端包括監(jiān)測咨詢終端和視頻監(jiān)測端； 所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集端包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器和二氧化碳濃度傳感器； 所述服務器端包括管理模塊、集群模塊、jingle模塊、XML解析模塊、存儲模塊、通訊模塊和安全模塊； 所述監(jiān)測咨詢終端包括環(huán)境因子監(jiān)控模塊、咨詢診斷模塊、視頻編解碼模塊、音頻編解碼模塊、XML編解碼模塊、Jingle模塊、通訊模塊和安全模塊； 所述視頻監(jiān)測端包括視頻編解碼模塊和音頻編解碼模塊。
【文檔編號】G05B19/418GK103558811SQ201310362687
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權日:2013年8月20日
【發(fā)明者】欒汝朋, 于峰, 張倩, 李剛, 劉新, 孫素芬, 張峻峰 申請人:北京市農林科學院, 北京智農天地網(wǎng)絡技術有限公司