一种基于物联网的农作物生长监测平台及其监测方法与流程

本发明涉及农业信息化技术领域，尤其涉及一种基于物联网的农作物生长监测平台及其监测方法。

背景技术：

目前，我国的农作物种植面积广阔，由于基建设备投入过少和技术的落后，农作物种植过程主要依赖人力进行耕种和管理，很多农田种植的地区经济条件差、地理环境恶劣，而且管理比较分散，自动化程度不高，工作效率非常低，例如，农作物生长期施肥过程智能化监测和管理的程度较低，基本上靠人们的经验来判断农作物生长过程中所需追加的肥料，从而不能保证农作物在最佳的环境中生长。大多数地方都是采用人工进行监测，不能对农作物的生长全过程进行全面的实时监控和管理，这样不仅效率低下，而且还耗费人工，给农作物生长管理和产量带来一定的影响。因此，为了保持农作物的高产量，必须对农作物生长全过程进行智能监控，仅靠人工测量农作物生长的环境数据，工作量大，效率低下，监测的数据缺乏实时性。农作物生长过程中的环境变化及土壤里各种养分的变化、设定农作物适宜的施肥时间、施肥量以及农作物的合理适宜灌溉等问题，对其生长和产量有很大的影响，因此，实现农作物生长全过程智能监控系统具有重要意义，目前，各类农作物的各类病虫害、生长状况、产量、质量与施药、施肥、种植、销售的生长监测平台研究较少，也无法满足消费者对其农作物种植过程进行的实时追踪和查询以及对监测数据收集和分析。因此，农作物在大面积种植的全过程中我们不能更好实施科学指导与防控，由于缺少现代化的信息采集与网络处理平台，农业种植技术领域研究的深度和广度都受到很大制约。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于物联网的农作物生长监测平台及其监测方法，根据本发明的监测系统能对水稻生长的环境进行监测，并将所监测的各项气象数据或生长指标数据进行远程输送分析，为了实现上述目的，本发明采用以下技术效果：

根据本发发明的一个方面，提供了一种基于物联网的农作物生长监测平台，包括N个远程数据采集站点、至少1个远程数据发送终端、远程数据存储服务器、农作物生长监控中心和监测数据浏览终端，N为大于等于1的自然数；

所述远程数据采集站点通过有线或无线方式与所述远程数据发送终端连接，该远程数据发送终端将远程数据采集站点所采集农作物生长的环境信息数据上传至远程数据存储服务器；

所述远程数据存储服务器用于建立登陆访问服务，该远程数据存储服务器分别与农作物生长监控中心、监测数据浏览终端之间具有通信连接，所述农作物生长监控中心用于创建用户监控数据库平台且通过互联网从远程数据存储服务器获取环境信息数据，分析处理所接收到的环境信息数据并通过远程数据存储服务器向远程数据采集站点、监测数据浏览终端发送控制指令；所述监测数据浏览终端用于访问远程数据存储服务器的Web服务并获取农作物生长的环境信息数据，同时通过远程数据存储服务器在农作物生长监控中心创建用户监控数据库平台，该用户监控数据库平台与所述远程数据存储服务器中心进行数据交互。

优选的，N个所述远程数据采集站点布局于农作物生长区域，所述用户监控数据库平台与所述远程数据存储服务器中心进行数据交互，该用户监控数据库平台包括数据查看单元、控制设置单元、监测预警单元、报表生成单元、任务执行单元和信息交流单元；

所述数据查看单元用于查看农作物生长区域的远程数据采集站点所采集的环境信息数据；所述控制设置单元将获取当前的环境信息数据进行临界设置；所述监测预警单元用于监测农作物生长区域当前环境信息数据并判断进入临界状况时，则发出预警消息；所述报表生成单元对监测预警单元当前发出的预警消息生成报表数据，并通过数据查看单元进行查看；所述任务执行单元根据报表生成单元生成的报表数据下发农作物种植任务报表并进行实时监控任务的完成情况；所述信息交流单元用于根据报表数据或任务报表进行评价，以及上传附件或图片以及按顺序进行显示当前信息交流对话信息。

优选的，所述远程数据采集站点所采集农作物生长的环境信息数据包括采集农作物生长区域的图像数据、光照强度、温度、湿度、风速、风向雨雪、雨量、土壤酸碱度、土壤含盐量和空气内PM2.5含量，该远程数据采集站点每间隔1min～3min采集一次农作物生长区域环境信息数据，且每隔1min～3min上传或反馈一次所采集的环境信息数据。

优选的，所述远程数据存储服务器至少包括用户端接入服务子模块、用户端数据存取服务子模块、数据存储服务子模块、数据处理服务子模块、数据查询服务子模块和数据筛选子模块并运行于远程数据存储服务器环境下；用户通过用户端接入服务子模块或用户端数据存取服务子模块上传用户身份信息；所述远程数据存储服务器用于建立登录访问服务并为其用户端接入服务子模块、用户端数据存取服务子模块提供用户接入登录访问管理服务；所述数据查询服务子模块对存储数据进行查询、分析和导出，所述数据存储服务子模块用于存储用户监控数据库平台的数据信息，并同时执行生成数据列表供用户查询和筛选；所述用户端数据存取服务子模块包括用户端登录管理和用户端连接管理；所述用户端登录管理和用户端连接管理通过Socket通信实现身份认证，所述用户通过用户端登录管理或用户端连接管理登录访问数据查询服务子模块、数据筛选子模块并对用户监控数据库平台的数据信息进行存储和筛选，所述数据处理服务子模块获取存储的数据信息从而控制数据存储服务子模块存储的数据信息、数据查询服务子模块的查询数据信息和数据筛选子模块的筛选数据信息结果来确定农作物长势情况，并对所种植的农作物产品进行系统化管理。

优选的，所述数据查询服务子模块对存储数据进行查询、分析和导出的输出结果传送至所数据筛选子模块，该数据筛选子模块将接收到的数据进行协议解析、异常值判断，并通过ADO.NET接口将数据传至数据存储服务子模块。

优选的，所述监测数据浏览终端为智能手机终端、IPTV终端、平板电脑、个人PC机终端中的一种或多种。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于物联网的农作物生长监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：在作物生长信息监测节点分布设置N个远程数据采集站点，并将N个所述远程数据采集站点与至少1个远程数据发送终端、远程数据存储服务器、农作物生长监控中心和监测数据浏览终端进行组网；

步骤二：用户远程登录远程数据存储服务器创建用户监控数据库平台，并通过Socket通信实现身份认证，为用户通过远程数据存储服务器、农作物生长监控中心和监测数据浏览终端提供数据交互提供服务端口；

步骤三：启动远程数据采集站点实时采集农作物生长区域环境信息数据并上传至远程数据存储服务器，每隔间隔1min～3min采集一次农作物生长区域环境信息数据，且每隔1min～3min上传或反馈一次所采集的环境信息数据；

步骤四：用户通过用户监控数据库平台与所述远程数据存储服务器中心进行数据交互，读取远程数据存储服务器接收到上传或反馈的环境信息数据，述远程数据存储服务器中心对上传或反馈的环境信息数据每隔30min进行查询、分析、筛选和导出操作，得农作物长势情况，重复上述步骤，实现实时远程监测。

优选的，所述步骤一中，N个所述远程数据采集站点与至少1个远程数据发送终端、远程数据存储服务器、农作物生长监控中心和监测数据浏览终端通过单跳或多跳方式进行组网，以实现环境信息数据的上传或反馈。

优选的，所述步骤二中，为所述用户通过远程数据存储服务器、农作物生长监控中心和监测数据浏览终端提供数据交互提供服务端口为Socket服务端口，以实现远程发送操作命令连接。

优选的，所述Socket服务端口当连续监听到发送操作命令连接请求时，通过建立多路径并行工作模式开始接收环境信息数据，接收环境信息数据完毕后，断开多路径并行工作模式。

综上所述，本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

(1)、本发明实时监测农作物生长过程中的各项气象数据和生长指标数据，包括可有效采集光照度、温度、湿度、风速、风向、土壤酸碱度、土壤含盐量、降雨量和空气内PM2.5含量，并将所监测的各项气象数据或生长指标数据进行筛选、分析和生产数据报表，节省了种植人员在水稻田间的管理时间，所监测的数据更加及时和准确，有利于种植人员合理分析作物生长特性，配置与农作物和环境更加适宜的配方肥料，有效提升作物产量，极大的提高了农业生产的信息化水平、监测水平、预警能力以及生产效率；以获得农作物生长期的分析数据，达到科学分析并预估农作物绿色种植分析的数据。

(2)、本发明的农作物生长监测平台通过物联网对农作物生长的环境进行监测，将监测采集到的数据进行统一处理实现通过智能手机终端、IPTV终端、平板电脑、个人PC机终端进行浏览查看，种植人员能够随时随地直观的对环境变化进行观察和读取测的数据，随时随地进行数据上传和交流互动，有利于对农作物生长情况进行准确的数据分析。

(3)、用户可以随时登录远程数据存储服务器创建建立用户监控数据库平台，实现与远程数据存储服务器、农作物生长监控中心进行数据交互，实时掌握大量的农作物生长量数据信息，对维护农作物生长的监测不再受地域和气象条件限制，实现了农作物监测数据的共享，从而达到从农作物耕种、生长和销售监测进行一体化监测的目的，方便精准地了解和掌握农作物的生长环境，从而适时适宜的调控，优化农作物生长环境，提高农业生产的效益。

附图说明

图1是本发明一种基于物联网的农作物生长监测平台的原理图；

图2是本发明的农作物生长监控中心的系统原理；

图3是本发明的远程数据存储服务器的系统原理图；

图4是本发明的气温度报表数据曲线图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

如图1和图2所示，根据本发明的一种基于物联网的农作物生长监测平台，包括N个远程数据采集站点、至少1个远程数据发送终端、远程数据存储服务器、农作物生长监控中心和监测数据浏览终端，N为大于等于1的自然数；所述远程数据采集站点通过有线或无线方式与所述远程数据发送终端连接，该远程数据发送终端将远程数据采集站点所采集农作物生长的环境信息数据上传至远程数据存储服务器；所述远程数据存储服务器用于建立登陆访问服务，该远程数据存储服务器分别与农作物生长监控中心、监测数据浏览终端之间具有通信连接，所述农作物生长监控中心用于创建用户监控数据库平台且通过互联网从远程数据存储服务器获取环境信息数据，分析处理所接收到的环境信息数据并通过远程数据存储服务器向远程数据采集站点、监测数据浏览终端发送控制指令；所述监测数据浏览终端用于访问远程数据存储服务器的Web服务并获取农作物生长的环境信息数据，同时通过远程数据存储服务器在农作物生长监控中心创建用户监控数据库平台，该用户监控数据库平台与所述远程数据存储服务器中心进行数据交互。在本发明中，所述远程数据采集站点所采集农作物生长的环境信息数据包括采集农作物生长区域的图像数据、光照强度、温度、湿度、风速、风向雨雪、雨量、土壤酸碱度、土壤含盐量和空气内PM2.5含量，该远程数据采集站点每间隔1min～3min采集一次农作物生长区域环境信息数据，且每隔1min～3min上传或反馈一次所采集的环境信息数据，使采集的环境信息数据更加具有实时性，以确保采集的参数正确性和减少误差；所述远程数据采集站点所采用的部件为高清晰摄像头、光照传感器、温湿度传感器、风速与方向传感器、雨量传感器、pH值传感器、土壤盐分传感器和PM2.5传感器；所述监测数据浏览终端为智能手机终端、IPTV终端、平板电脑、个人PC机终端中的一种或多种。

在本发明中，如图2所示，N个所述远程数据采集站点布局于农作物生长区域，所述用户监控数据库平台与所述远程数据存储服务器中心通过通过Socket端口进行数据交互，该用户监控数据库平台包括数据查看单元、控制设置单元、监测预警单元、报表生成单元、任务执行单元和信息交流单元；所述数据查看单元用于查看农作物生长区域的远程数据采集站点所采集的环境信息数据；所述控制设置单元将获取当前的环境信息数据进行临界设置；所述监测预警单元用于监测农作物生长区域当前环境信息数据并判断进入临界状况时，则发出预警消息；农作物生长过程中需要在一定的光照强度、温度、湿度、风速、风向雨雪、雨量、土壤酸碱度、土壤含盐量和空气内PM2.5含量环境下才能更好的生长，达到绿色种植的调节，因此需要设置光照强度、温度、湿度、风速、风向雨雪、雨量、土壤酸碱度、土壤含盐量和空气内PM2.5含量的临界值，并对所设置的临界值进行预警监测；如图3所示，在数据查看单元中选择空气温度图标，打开空气温度报表，可查看每个时间段的平均温度，也可以根据需要选择一个或多个不同的监测站点、不同环境的温度传感器，也可以选择选择的多个温度传感器的报表同时显示在报表曲线中，同理可选择高清晰摄像头、光照传感器、雨量传感器等查看单元，从而实现有效控制传感器现场水稻病虫害种类及数量的多少，水稻的营养成分及环境的温度、湿度和水分等。所述报表生成单元对监测预警单元当前发出的预警消息生成报表数据，并通过数据查看单元进行查看，同时可以向监测数据浏览终端发出预警信息以免发生意外情况。所述任务执行单元根据报表生成单元生成的报表数据下发农作物种植任务报表并进行实时监控任务的完成情况，用户领取任务(不限于农作物播种任务、施肥任务、浇水任何、农作物销售任务等)并接受实时监控任务的完成情况，并实时上传任务执行情况；所述信息交流单元用于根据报表数据或任务报表进行评价，以及上传附件或图片以及按顺序进行显示当前信息交流对话信息，以方便进行实时的文字浏览、图片浏览、视频浏览并进行文字、图片、语音、视讯等互动，用于通过文字、图片、语音、录制视频、实时视讯等一种或多种方式展示农作物的种植情况；根据用户输入的指令信息对农产品整个生产过程进行计划管理，并对监测农作物生长全程进行记录，主要包括施肥量记录、环境监测记录、农作物质量检测记录以及农作物销售统计记录，为农作物建立的身份档，完成农作物从种植到销售全过程进行监控，为农作物建立的相应的身份档案；通过农作物生长监控中心与监测数据浏览终端的用户进行互动交流、数据交互与共享，用户可在权限范围内查看农作物的生长环境、生长情况、报表数据等信息。

在本发明中，如图4所示，所述远程数据存储服务器至少包括用户端接入服务子模块、用户端数据存取服务子模块、数据存储服务子模块、数据处理服务子模块、数据查询服务子模块和数据筛选子模块并运行于远程数据存储服务器环境下；用户通过用户端接入服务子模块或用户端数据存取服务子模块上传用户身份信息；所述远程数据存储服务器用于建立登录访问服务并为其用户端接入服务子模块、用户端数据存取服务子模块提供用户接入登录访问管理服务；实现了不同用户身份以便获得相应权限对系统进行访问及操作。所述数据查询服务子模块对存储数据进行查询、分析和导出，所述数据查询服务子模块对存储数据进行查询、分析和导出的输出结果传送至所数据筛选子模块，该数据筛选子模块将接收到的数据进行协议解析、异常值判断；例如判断光照强度、温度、湿度、风速、风向雨雪、雨量、土壤酸碱度、土壤含盐量和空气内PM2.5含量的临界值，并通过ADO.NET接口将数据传至数据存储服务子模块；所述数据存储服务子模块用于存储用户监控数据库平台的数据信息，并同时执行生成数据列表供用户查询和筛选；所述用户端数据存取服务子模块包括用户端登录管理和用户端连接管理；所述用户端登录管理和用户端连接管理通过Socket通信实现身份认证，所述用户通过用户端登录管理或用户端连接管理登录访问数据查询服务子模块、数据筛选子模块并对用户监控数据库平台的数据信息进行存储和筛选，所述数据处理服务子模块获取存储的数据信息从而控制数据存储服务子模块存储的数据信息、数据查询服务子模块的查询数据信息和数据筛选子模块的筛选数据信息结果来确定农作物长势情况，并对所种植的农作物产品进行系统化管理；在本发明中，数据处理服务子模块需要对农作物每个生长阶段的数据进行筛选和存储控制，筛选和存储的数据包括数据点、数据类型、数据值和数据格式，并生成数据列表供用户查询和分析，用于指导农作物科学种植。每个用户登录访问后建立自己的账号进行授权登记，实现身份认证成功后进行创建用户监控数据库平台，可实现用户监控数据库平台与所述远程数据存储服务器中心进行数据交，用户监控数据库平台采用SQL Serve为数据库平台；此时选择一个或多个任务等待的请求任务连接，然后进入数据信息查询等待队列并上传农作物种植任务。用户将实时接收数据处理服务子模块所处理的农作物种植区域农作物的生长信息，分析农作物的收成情况、盈利情况、以及光照强度、温度、湿度、化肥、种子等对产品质量的影响，但也不限于农作物病虫害、生长状况、环境温湿度等信息，数据处理服务子模块将处理时查询和更新农作为生长信息并发布生长状况预测防控方案，用于指导指导施药、施肥、施料和科学耕作；从而真正实现农作物生长环境实时监测、远程自动控制、信息动态显示、智能预警、智能数据分析、农作物产品安全溯源等等，全方位获取数据信息，并分析处理接收的环境数据信息从而进行智能监测和管理。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于物联网的农作物生长监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：在作物生长信息监测节点分布设置N个远程数据采集站点，并将N个所述远程数据采集站点与至少1个远程数据发送终端、远程数据存储服务器、农作物生长监控中心和监测数据浏览终端进行组网；组网方式是通过单跳或多跳方式进行组网，以实现环境信息数据的上传或反馈；

步骤二：用户远程登录远程数据存储服务器创建用户监控数据库平台，并通过Socket通信实现身份认证，为用户通过远程数据存储服务器、农作物生长监控中心和监测数据浏览终端提供数据交互提供服务端口；服务端口为Socket服务端口，以实现远程发送操作命令连接；当Socket服务端口当连续监听到发送操作命令连接请求时，通过建立多路径并行工作模式开始接收环境信息数据，接收环境信息数据完毕后，断开多路径并行工作模式

步骤三：启动远程数据采集站点实时采集农作物生长区域环境信息数据并上传至远程数据存储服务器，每隔间隔1min～3min采集一次农作物生长区域环境信息数据，且每隔1min～3min上传或反馈一次所采集的环境信息数据；

步骤四：用户通过用户监控数据库平台与所述远程数据存储服务器中心进行数据交互，读取远程数据存储服务器接收到上传或反馈的环境信息数据，述远程数据存储服务器中心对上传或反馈的环境信息数据每隔30min进行查询、分析、筛选和导出操作，得农作物长势情况，重复上述步骤，实现实时远程监测多个监测站点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。