基于北斗卫星短报文管控农产品质量的数据传输方法与流程

本发明属于软件通信领域，涉及一种卫星数据传输方法，具体涉及一种基于北斗卫星短报文管控农产品质量的数据传输方法。

背景技术：

北斗卫星短报文通信具有用户机与用户机、用户机与地面控制中心间双向数字报文通信功能，用户机可以达到传送 120 个汉字或 240 个代码。短报文不仅可点对点双向通信，而且其提供的指挥端机可进行一点对多点的广播传输，为各种民用领域提供了极大的空间。

北斗通信申请的信道分析:通信申请的用户机端通过“北斗”卫星与其他的用户机建立通信申请的链接， 类似互联网通信的链路层。 可以类比，数据丢失率类似链路的差错率，通信频度类似于传播延迟， 信息往返同样也存在信道的不对称性。

通信频度和通信量的限制:根据北斗卡的不同级别，北斗卡可以支持的报文通信可分为两个级别，普通用户通信频率为 120 汉字/ 次；三级北斗卡发送短报文时间频率为 1 分钟一次。

其它通信过程中干扰因素和制约因素:北斗短报文通信除了易受天气等环境因素的影响，数据传输误码率比较大的限制外，其发送短报文的长度和频率也影响了其民用的灵活性。

北斗短报文通信目前主要包括以下两种应用方式。

（1）用户机发送短报文至用户机：北斗用户机发送短报文至用户机一般走卫星通道直接发送。但是如果用户机卡绑定了一张主卡的话，子卡的用户机发出的短报文将会往主卡的指挥机发一份短报文。 此时，主卡的指挥机将具有了广播的功能，主卡指挥机可以向绑定其的所以子卡广播短报文。。

（2）用户机与普通手机互发短报文：北斗用户机向普通手机发送短信，需要经过指挥机端的通信服务进行转发。其原理为:北斗用户机发送短报文发至指挥机，指挥机端的通信服务通过串口收到短报文。判断短报文内容的前 11 位为手机号码时，北斗指挥机端基于 JAVA 通信服务通过识别手机号，将其短报文通过网络推送至短信网关，再由短信网关发至目标手机，以实现无信号无网络覆盖地的 北斗用户机可与普通的手机之间的短报文通信功能；反之，普通手机也可以向北斗用户机发送短报文。

（3）北斗用户机与网站平台或者手机 App 互发短报文。

（4）北斗短报文提供了紧急通道，此通道无时间限制，可以按照设定的时间间隔， 不断发出求救信息。但是此求救信息会消耗普通短报文的时间。

现代社会中，随着人们生活水平的提高，食品安全问题已引起人民群众的普遍关注，但信息的不对称和专业知识的缺乏无法对农产品质量进行简单直观的分辨，导致优质农产品卖不出好价格，挫伤优质农业企业的积极性。进而形成恶性循环，虽然农产品安全问题已经引起高度重视；但由于农产品生产流通过程的特殊性，使得生产、流通、销售等监管环节不易统一，农产品的监管及产品生产运输信息仍然难以采集查询。

技术实现要素：

为克服现有农产品生产销售过程中不能随时跟踪显示农产品质量，监管过程缺失，造成优劣难以区分的缺陷，本发明公开了一种基于北斗卫星短报文管控农产品质量的数据传输方法。

本发明所述基于北斗卫星短报文管控农产品质量的数据传输方法，其特征在于，包括对农产品生产过程、物流过程、销售过程的监控，所述监控的具体过程为对卫星短报文信息的分析处理，所述卫星短报文信息中包括地理坐标信息及输入信息，所述输入信息还包括农产品的基地监管数据和物流监管数据。

优选的，所述输入信息由若干个短编码组成，短编码与短编码之间设置有间隔编码，所述短编码由叙段编码及多个信息码组成。

优选的，所述叙段编码包括判定码和识别码。

进一步的，所述判定码、识别码均只设置有一个字节。

优选的，所述信息码包含发射设备编码，每一发射设备的地理坐标信息与发射设备编码具有对应关系。

优选的，所述信息码所定义的信息包括农产品的生产信息、物流信息及销售信息。

优选的，所述物流信息包括车门状态信息。

优选的，所述农产品的生产信息包括对农产品生长环境的空气、土壤的温度、湿度、水文数据、风力数据的采集发送，其中采集发送过程为在采集日内采集至少三次，采集时间包括最高温度时间点、最低温度时间点，相邻采集日的间隔为1-6天。

优选的，所述输入信息的特定部位设置有验证码，所述验证码与验证码之前及之后的全部编码数字具有一特定的函数关系。

优选的，所述输入信息还包括基地远控数据和物流远控数据。

采用本发明所述的基于北斗卫星短报文管控农产品质量的数据传输方法，具备如下优越性：

一．能够对农产品的生产、物流及销售过程进行全程实时监控记录，利用北斗卫星短报文功能和即时定位功能，低成本的解决了该过程中农产品的信息记录，为消费者查询农产品信息提供了可靠手段，从而为农产品的差异化销售提供了可能。

二．本发明以严格控制农产品质量安全为目的，在农产品供侧进行严格的质量控制和提升，实现优质安全农产品的价值凸显，同时形成农产品安全体系建设的良性循环。

三．利用本发明与现有物联网、互联网技术的结合，为农产品的生产、运输和销售管理提供了新途径，农业企业可以较低成本对农产品从生产到销售的整个过程进行信息化管理，并为农业企业决策提供了完整可靠的数据支持。

附图说明

图1为本发明所述基于北斗卫星短报文管控农产品质量的数据传输方法的一种具体实施方式拓扑示意图；

图2为本发明所述基于北斗卫星短报文管控农产品质量的数据传输方法中对于农产品生产过程中的数据传输及远端控制具体实施方式示意图；

图3为本发明所述基于北斗卫星短报文管控农产品质量的数据传输方法中对于农产品物流过程中的数据传输及远端控制具体实施方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明所述基于北斗卫星短报文管控农产品质量的数据传输方法，包括对农产品生产过程、物流过程、销售过程的监控，所述监控的具体过程为对卫星短报文信息的分析处理，所述卫星短报文信息中包括地理坐标信息及输入信息，所述输入信息还包括农产品的生产信息、物流信息。

北斗卫星系统是所有定位系统中唯一一个具有短报文功能的卫星定位系统，短报文功能能够携带一定的信息量，且对信息的实时性要求并不严格，并不需要像类似手机一样的即时性，价格相对低廉且短报文所携带的信息量对于农产品监控足够，因此对于农产品监控具有得天独厚的优势。

同时，农产品由于保鲜时间短，作为食品的多数农产品质量监管要求严格，在生产、运输和物流过程均有进行时间和地理坐标轨迹跟踪的需求，利用北斗卫星短报文功能，对农产品从生产到销售的整个过程进行监控和信息随附，并可以与已经成熟的通信网络、互联网等结合，以农产品信息跟踪体现农产品自身价值，从而激发出农业企业对产品质量的自我提升。

本发明中，各种生产信息、物流信息及销售信息的采集可以依赖于固定安置的各种传感器采集并编译成字节发送，也可以由人工采集后编译发送。对于北斗系统，短报文的编译处理及与互联网等的数据兼容软硬件均已经较为成熟，可以利用这些成熟的现有技术进行具体的技术处理。如图1所示，图1中央为北斗卫星作为信息中转中枢，图1下方为农产品生长过程控制流程，上方右侧为农产品物流运输过程控制流程，上方左侧为农产品销售过程控制流程。其中农产品的生产和物流过程更详细的具体实施方式示意图见图2及图3，图2为本发明所述基于北斗卫星短报文管控农产品质量的数据传输方法中对于农产品生产过程中的数据传输及远端控制具体实施方式示意图；

图3为本发明所述基于北斗卫星短报文管控农产品质量的数据传输方法中对于农产品物流过程中的数据传输及远端控制具体实施方式示意图。

本发明中，在对大田或生产基地和农产品物流状态的数据进行短报文编码后，通过北斗用户机发送到北斗卫星后，经北斗卫星推送到地面的北斗指挥机，由指挥机分配推送到质量监控中心的北斗用户机，完成解码后，经过数据接口推送到应用数据库。完成北斗短报文对农产品质量安全生产部分的监管。

本发明中，对北斗短报文，结合农产品生产和运输特性， 输入信息可以由若干个短编码组成，短编码与短编码之间设置有间隔编码，所述短编码由叙段编码及多个信息码组成。输入信息中的每个短编码均可以定义农产品的一定信息，其中叙段编码表示短编码的描述信息，信息码则表述短编码的具体内容。

对于叙段编码，可以包括判定码和识别码，其中判定码用于表示数据性质，识别码表示数据性质大类分类下的数据类别，表一表示出发射设备的编码列表的一种具体实施方式。

表一

表一中，识别码2表示所发送短报文的信息涉及监管设备终端自身的定义。

例如一个表示监管设备终端设备的短报文编码：262070325根据表一的含义为：监管设备安放在西南的四川省遂宁市射洪县，其设备编号是射洪县的25号设备。

表二表示出关于农产品类别的编码列表的一种具体实施方式。

表二

根据表二，例如短报文编码30404的含义为监管农产品的种类为粮食中的大米。

表三表示出关于农产品生产基地气象数据的编码列表的一种具体实施方式。

表三

根据表三，气象数据的识别码为“4”。例如短报文编码：

4（115,212,3138,450,5000,6121000）,

的数据含义为：该生产基地的气象数据（风速15公里每秒、风向东南风、空气温度38度、空气湿度50度、没有雨水、光照121000Lx）

表四为农产品基地种养数据编码列表的一个具体实施方式。

表四

根据表四，该类别的识别码为5，例如短报文编码

5（21128,22075,31085,3225,3340）

的数据含义为：农产品基地植株种养数据（土壤温度零上28度，土壤湿度75度，果球直径85毫米，茎秆直径25毫米，叶面湿度40）。

表五为农产品运输过程中，物流监管数据编码列表的一个具体实施方式。

表五

例如根据表五编码形成的数字码：

8,20412,31205,41130,51,61,700021,8160810130645

该短报文的具体含义为：本次发送的数据为农产品物流过程中的监管数据。运输的农产品是水果猕猴桃。此时：车厢内的温度在零下5度，在正常范围内。车厢内的湿度在30度，在正常范围内。车厢车门处于关闭状态。车辆的发动机也处于启动状态。本次运输的农产品是水果猕猴桃。执行次次任务的物流车辆编号为21号车。本条数据发送时间2106年8月10日13时06分45秒。

判定码作为该类数据的标示，本发明中，可以将短报文分为四个大类，

分别用不同的判定码表示。

1农产品生产基地数据采集终端通过北斗卫星向农产品质量监管中心数据库的数据传输称之为“基地监管数据”。

2农产品在运输过程中，物流车辆数据采集终端通过北斗卫星向农产品质量监管数据中心的数据传输称之为“物流监管数据”。

以上两个类别为监管数据，是实施本发明所需的必须数据。

3农产品质量监管中心通过北斗卫星向农产品生产基地大田智能控制终端的数据传输称之为“基地远控数据”。

4农产品质量监管中心通过北斗卫星向物流车辆职能控制模块的数据传输称之为“物流远控数据”。

这两个类别为远端监控数据，依赖于生产基地和物流车辆是否具备相应的硬件，为本发明的一个优选实施方式。

例如一个基地监管数据，以判定码9作为该类数据的标示，一个具体实施方式可以为：

第一序段（判定码）+第二序段（农产品监管设备终端序段）+第三序段（农产品种类的编码序段）+第四序段（监管农产品生产基地气象数据）+第五序段（农产品基地种养数据）+第六序段（数据发送时间）

按照以上规则所定义形成的数字码：

9,262070325,30404,4(115,212,3138,450,5000,6121000),5(21128,22075,31085,3225,3340),6160810162338所表示的含义可以为：

本次发送的数据为农产品生产基地的监管数据。监管设备安放在我国西南的四川省遂宁市射洪县，其设备编号是射洪县的第25号设备。监管的农产品种类为是苹果。此时生产基地的气象条件是:风速15公里每秒、风向东南风、空气温度38度、空气湿度50度、没有雨水、光照121000Lx）。此时农产品基地的植株种养情况是：土壤温度零上28度，土壤湿度75度，果球直径85毫米，茎秆直径25毫米，叶面湿度40。本条数据发送时间2106年8月10日16时23分38秒。

本发明采用上述具体信息分类，涵盖了农产品生产和物流过程中的全部关键信息，利用若干个有限长度的数字字符串，能够一次发射足够对农产品生长和运输状态进行判断的信息，从而为农产品从生产到物流全过程的监控和状态储存的低成本解决提供了一个可行方案。

间隔编码为将各个短编码间隔，以方便编码的区分和编写，在译码时，系统只要读到间隔编码，在下一位即可开始定义读写新的短编码，间隔编码作为短编码的标志性开头字符，方便译码时的软件编写和操作。间隔编码可以是数字、字母或特殊字符。叙段编码中的判定码和识别码信息量和分类数较少，判定码和识别码和间隔编码通常只设置一个字节以节省字节数。

由于本发明中短报文信息由终端发出，在信息的编译解析过程中容易出现误码，从而影响后端对内容的正确理解。

本发明中，优选采取两种措施对误码进行识别，其中第一种为针对发射设备编码，在接收端，可以事先储存每一发射设备的地理坐标，在发射的信息码中包括有发射设备编码，同时携带地理坐标信息，当该发射设备编码与地理坐标不一致时，接收端识别出以后，即可认定该发射设备编码有误。

另一种为在输入信息的特定部位插入验证码，该位置可以事先设定，例如每个输入信息的最后，或特定的位数如十的整数倍，第10、20、30...位等，并设定一个函数，使该验证码与其前后的全部数字编码符合该函数关系。例如对于一个设定在第十位验证码的20位编码，1234567891 9876543211，可以设定第十位编码为前面九位数相加和的尾数，与后十位数字相加和的尾数，二者取差值的绝对值。该例中，前九位数和为45，尾数为5，后十位数和为46，尾数为6，差值的绝对值为1，即第十位验证码应为1。该函数也可以取其他任意函数，但一般为减少运算量，尽量选择加减法等较简单的运算，从而提高解码判断速度。

在农产品的物流过程中，物流运输车通常处于密封或冷藏状态，在从始发地到目的地的运输过程中，运输车的运输箱车门通常不允许打开，打开则意味着运载货品的品质、状态、甚至数量都可能受到影响，对于普通消费者，显然“一站到底”的运输状态更容易令消费者放心。同时，在运输过程中，如农产品在物流过程中的温度、湿度不在合格范围。可以利用北斗卫星短报文的双向通讯功能，远程发出指令代码，启动物流车辆内的温度和湿度调节控制器。确保农产品在物流过程中的品质保证。

结合短编码信息的发送时间和随附的地理坐标信息，在后台运用一定的软件处理或其他技术手段，从而可以清晰的掌握农产品的生长过程、物流轨迹等标识农产品特性的重要信息。这些信息可以采用关联的方式与农产品包装上显示的条形码、二维码、物联网等现有技术结合，使购买者通过扫码获取关联信息，了解农产品的生长物流过程，从而对农产品的价值作出判断。

对于安装了智能农业设施的农产品基地。农产品生产企业通过掌握大田的监控数据，还可以利用北斗卫星短报文的双向通讯功能，远程发出指令信息短报文，调节农业生产的各种参数，实现大田或基地的自动水肥精准喷灌、光线的远程自动增减，从而实现远程控制农业生产。

农产品的生产信息通常包括对农产品生长环境的空气、土壤的温度、湿度、水文数据、风力数据的采集发送。对于正常天气状态下，相邻几天的天气状态通常是变化不大的，因此信息采集不必每日进行，一般间隔时间在1-6天范围内，根据天气变化情况而定，天气变化剧烈则间隔时间短，天气状态平稳则间隔时间较长。但在一个信息采集日内，信息采集发送过程应至少三次，采集时间包括最高温度时间点、最低温度时间点，以及其他任意点，例如最高温度时间点和最低温度时间点之间的若干点，从而能够得到一天的较完整信息。

在同一终端连续发出多条输入信息时，为避免长报文发射过程中北斗卫星短报文接收受到天气变化造成报文的终端定位信息缺失，可以每间隔若干条输入信息插入一条地理坐标信息，从而保证长报文的完整发送。为保证信息传递安全性，可以在卫星短报文的发送接收过程中进行加密解密处理，避免农产品信息外泄，采用统一的加密解密协议，也有利于提高产品信息系统的封闭性和专业性。

采用本发明所述的基于北斗卫星短报文管控农产品质量的数据传输方法，借助物联网、互联网技术，以严格控制农产品质量安全为目的，对优质农产品通过北斗全程溯源和质量安全监管，在农产品供侧进行严格的质量控制和提升，实现优质安全农产品的价值凸显，同时形成农产品安全体系建设的良性循环。

前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。