一种区域性水肥综合管控系统及方法与流程

本发明实施例涉及农业信息化领域，尤其涉及一种区域性水肥综合管控系统及方法。

背景技术：

我国水资源严重短缺，各地分布不均，农业用水在全国总用水量中所占比重大；同时，为追求高产，过量的肥料施用已经引起了土壤面源污染等不可回避的问题。因此，为了倡导农业节水灌溉，合理施肥，水肥一体化灌溉这种国内外公认的高效节水节肥新技术在全国范围内大面积推广，得到了广泛应用。

然而，这种水肥一体化灌溉设备在安装后，由于温室环境高温高湿、以及系统内置的灌溉策略不符合当地生产情况，再加上操作人员使用不当及系统本身鲁棒性差等原因，导致在实际使用过程中，需要专业的技术人员不定期对其进行维护。而目前的推广现状是，设备数量呈逐年上升趋势，但后期专业维护跟不上(尤其是较为偏远的地区)，导致很多园区推广出去的水肥一体灌溉设备使用频率较低，甚至处于闲置状态。一方面影响用户体验，另一方面，也没有达到国家重点支持的效果，节水节肥依然还是口号，没有落实到实处。而一些正在使用水肥一体灌溉设备的园区，是否真正做到了节水省肥，园区每年的实际用水量到底是多少，依然不得而知。同时，每个施肥机独立在本地运行，缺乏一种批量管理方法和系统，导致无法统筹评估不同地区的灌溉策略与产量关系，不便于形成适用于区域性的决策支持系统。

因此，现在亟需一种区域性水肥综合管控系统及方法解决灌溉方式不合理的问题。

技术实现要素：

本发明实施例为解决现有技术未对水肥灌溉进行综合管控而导致的灌溉方式不合理的缺陷，提供了一种区域性水肥综合管控系统及方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种区域性水肥综合管控系统，包括远程监控终端、数据服务器、无线通讯模块和现场终端，其中：

所述远程监控终端，用于发送远程控制指令到所述现场终端，所述远程控制指令携带目标灌溉方式的执行信息，以控制所述现场终端的灌溉方式；

所述数据服务器，用于存储所述现场终端上传的数据信息，以供所述远程监控终端根据所述数据信息评估得到所述远程控制指令；

所述无线通讯模块，用于传输所述数据信息和所述远程控制指令；

所述现场终端，用于执行本地控制指令和/或所述远程控制指令。

第二方面，本发明实施例提供了一种区域性水肥综合管控方法，包括：

获取现场终端的数据信息，所述数据信息中携带用水量信息和施肥量信息；

根据所述数据信息进行评估，生成远程控制指令，所述远程控制指令携带目标灌溉方式的执行信息；

发送所述远程控制指令到所述现场终端，以供所述现场终端执行所述目标灌溉方式。

第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第二方面所述的区域性水肥综合管控方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如第二方面所述的区域性水肥综合管控方法。

本发明实施例提供的一种区域性水肥综合管控系统及方法，通过将现场的灌溉数据远程发送到服务器进行评估分析，从而决策出基于此区域目标灌溉方式，再通过向现场发送携带有目标灌溉方式的远程控制指令，从而实现了水肥的综合管控，带来了节水节肥的效果。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例提供的区域性水肥综合管控系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的区域性水肥综合管控系统显示装置的示意图；

图3为本发明实施例提供的区域性水肥综合管控系统的监控示意图；

图4为本发明实施例提供的区域性水肥综合管控方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的电子设备结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

图1为本发明实施例提供的区域性水肥综合管控系统的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供了一种区域性水肥综合管控系统，包括远程监控终端101、数据服务器102、无线通讯模块103和现场终端104，其中：

所述远程监控终端101，用于发送远程控制指令到所述现场终端104，所述远程控制指令携带目标灌溉方式的执行信息，以控制所述现场终端104的灌溉方式；

所述数据服务器102，用于存储所述现场终端104上传的数据信息，以供所述远程监控终端101根据所述数据信息评估得到所述远程控制指令；

所述无线通讯模块103，用于传输所述数据信息和所述远程控制指令；

所述现场终端104，用于执行本地控制指令和/或所述远程控制指令。

在本发明实施例中，现场终端104设置在需要进行水肥灌溉的园区或者温室内，具体位置根据实际需求进行设置，本发明实施例不作具体限定。在现场终端104的灌溉过程中，将用水量信息和施肥量信息作为数据信息，同时，通过传感器采集园区温室内的空气温度、湿度和光照等数据信息，将采集到的信息连同数据信息通过无线通讯模块103向数据服务器102发送。此外，现场终端104也会将存储的园区作物的种类、苗龄、灌溉记录和视频图片数据等信息连同数据信息一并发送到数据服务器102，数据服务器102将采集的数据存储在相应数据库中。当需要对目标区域园区进行综合管控时，远程监控终端101从数据服务器102中查询目标区域园区的数据信息，并通过远程监控终端101中配置的专家库对数据信息进行评估，从而决策出目标灌溉方式，再根据目标灌溉方式生成对应的远程控制指令，远程监控终端101将远程控制指令发送到现场终端104后，现场终端104根据远程控制指令，执行相应的灌溉方式，例如，在规定时刻开启或关闭供水阀门。需要说明的是，远程监控终端101可以根据决策出的目标灌溉方式自行向现场终端104发送远程控制指令，也可以通过让操作远程监控终端101的工作人员选择是否执行。

本发明实施例设置远程监控终端，通过将现场的灌溉数据远程采集到服务器进行评估分析，从而决策出基于此区域目标灌溉方式，再通过向现场发送目标灌溉方式的远程控制指令，从而实现了水肥的综合管控，带来了节水节肥的效果。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述系统还包括数据接口，所述数据接口设置在所述无线通讯模块上，用于接收所述现场终端发送的所述数据信息以及所述远程监控终端发送的所述远程控制指令，以供所述无线通讯模块进行传输。

在本发明实施例中，数据接口设置在无线通讯模块上，包括采集接口和控制接口，采集接口用于采集现场终端通过无线通讯模块传输的数据信息，并将数据信息发送到数据服务器中；控制接口用于接收远程监控终端发送远程控制指令，并通过无线通讯模块将远程控制指令传输到相应的现场终端，以供现场终端执行相应的目标灌溉方法。

通过设置数据接口采集数据信息以及发送现场终端的远程控制指令，能够准确进行数据传输，提供数据传输的成功率，同时也降低了传输时延。

在上述实施例的基础上，所述远程监控终端包括数据展示单元、设备远程控制单元、视频回放单元、评估单元、综合数据统计单元和显示装置，其中：

所述数据展示单元，用于展示所述现场终端的历史数据，所述历史数据根据存储在所述数据服务器中的所述数据信息得到；

所述设备远程控制单元，用于根据所述评估单元决策出的所述目标灌溉方式，制定所述远程控制指令；

所述视频回放单元，用于展示所述现场终端的视频信息；

所述评估单元，用于对所述数据信息进行评估，根据评估结果决策出目标灌溉方式；

所述综合数据统计单元，用于对所述数据信息中进行综合统计；

所述显示装置，用于显示各单元的相关图表或数据。

在本发明实施例中，远程监控终端上设置有显示装置，图2为本发明实施例提供的区域性水肥综合管控系统显示装置的示意图，如图2所示，通过显示装置，可以将监控园区的相应数据或者图表形象的展示给用户。数据展示单元用于展示所述现场终端的历史数据，其中，历史数据是通过调取数据服务器中存储的园区灌溉的相关数据，从而生产相应的数据表或者图形展示给用户，例如，当用户需要查看a园区夏季灌溉相关数据时，通过在数据展示单元上设置条件筛选，系统从数据服务器中调取相应的数据信息，并通过显示装置展现a园区的气象监控数据、灌溉监测数据和设备运行监测信息等；此外，当用户需要查看现场终端的视频数据时，通过设置视频回放单元，选择目标园区的视频监控数据，并通过显示装置展示相应的监控视频，另外，根据用户需求，视频回放单元除了调取数据服务器中的监控视频的相应数据信息，也可以通过数据接口采集实时监控视频数据，为用户提供相应的监控需求；综合数据统计单元根据数据服务器中存储的作物种类，统计用水量、施肥量、作物产量和农事农情投入量，并根据作物的销售单价，计算投入和产出的回报率，同时，将这些相关数据通过显示装置展示在远程监控终端上。

进一步地，远程监控终端上的评估单元用于对所述数据信息进行评估，根据评估结果决策出目标灌溉方式，例如，远程监控终端通过数据服务器调取了b园区某作物的数据信息中的用水量信息，并生成该作物各生育期的用水量报表，并与同地区同作物的其他种植户进行比较，并通过存储在远程监控终端的专家库中的评估系统，评估b园区的灌溉节水效果是否合理。当园区的灌溉接收效果的评估结果较差时，远程监控终端会根据专家库中相似或相同环境下的同类作物的优选灌溉方式，设备远程控制单元通过优选灌溉方式制定远程控制指令，其中，远程控制指令中包括现场终端各阀门等设施的开关或按钮的启停控制指令。

本发明实施例设置的评估单元和设备远程控制单元，通过远程监控终端对园区的各项数据信息进行分析评估，从而为园区作物制定相应的灌溉方式，实现远程控制园区现场终端节水节肥的效果，除此之外，将各项数据信息通过显示装置展示给用户，更加直观的为用户提供了数据信息，为水肥的综合管控提供了更好的数据支持与分析。

在上述实施例的基础上，所述数据服务器包括水肥数据库、视频数据库、用水量数据库和信息数据库，其中：

所述水肥数据库，用于存储所述现场终端的现场数据；

所述视频数据库，用于存储所述现场终端的视频数据；

所述用水量数据库，用于存储所述现场终端的用水量数据；

所述信息数据库，用于存储管理数据信息和生产数据信息。

在本发明实施例中，水肥数据存储了来自现场终端的现场数据，现场数据包括了环境信息和灌溉信息，其中，环境信息包含有温度信息、湿度信息和光辐射度信息等；灌溉信息包含有阀门启动时间、灌溉时长、灌溉流量、灌溉液ec值和阀门停止时间等。视频数据库中存储了现场监控设备监控现场终端的视频数据，其中，视频数据包括历史视频数据和实时采集的视频数据，并且采用压缩图片格式的方式进行视频传输。用水量数据库用于存储现场终端的用水量监测数据，当灌溉开始执行时，现场终端通过电子水表获取到用水量初始值，并将用水量初始值发送到用水量数据库，并实时将用水量的数据发送到用水量数据库，在完成灌溉后，再将电子水表上的用水量终止值发送到用水量数据库，以供用水量数据库统计每一次的灌溉量。此外，信息数据库用于存储园区本地的管理数据信息和生产数据信息，以供远程监控终端获取该园区的前期水肥管控方式，从而结合专家库中的数据进行评估。

本发明实施例设置的不同类型的信息数据库，通过将现场终端的数据信息分类存储在数据服务器中，使得远程监控终端调取的相应数据信息更加准确。

在上述实施例的基础上，所述现场终端包括水肥一体化设备终端、视频监控终端、用水量监测终端和上位控制终端，其中：

所述水肥一体化设备终端，用于执行所述上位控制终端发送的所述本地控制指令，或执行所述远程监控终端发送的所述远程控制指令；

所述视频监控终端，用于对所述现场终端进行视频监控；

所述用水量监测终端，设置在本地灌溉主管路上，用于监测及记录本地灌溉用水量；

所述上位控制终端，用于控制本地灌溉方式，并将所述数据信息进行存储。

在本发明实施例中，现场终端包括水肥一体化设备终端、视频监控终端、用水量监测终端和上位控制终端。其中，水肥一体化设备终端用于在本地温室或园区自动或手动进行水肥自动供给，在远程监控终端发送远程控制指令之前，水肥一体化设备终端通过本地内置的灌溉方式进行灌溉，当现场终端接收到远程控制指令后，水肥一体化设备终端根据远程控制指令携带的目标灌溉方式执行信息实施灌溉，在完成灌溉后，将相关数据信息发送到数据服务器；视频监控终端用于监控本地温室作物生长情况和生产管理情况，并通过无线通讯模块将视频数据发送到数据服务器进行存储，同时，远程监控终端可以通过视频监控终端，实现实时监控现场视频的功能；用水量监测终端用于监控园区或温室的用水量，通过在本地灌溉主管路上安装电子水表，从而达到用水量监控的功能；上位控制终端用于管理本地灌溉施肥，并在本地录入管理数据和生产数据。在本发明实施例中，水肥一体化设备终端、视频监控终端、用水量监测终端和上位控制终端将各自的数据信息发送到数据服务器，远程监控终端根据存储在数据服务器的数据信息进行评估，从而得出目标灌溉方法，并按目标灌溉方法生成对应的远程控制指令发送到现场终端执行。

本发明实施例通过将现场终端集成的多种管控终端进行分工配置，实现了多种数据信息的精准上传，提高了水肥综合管控的评估准确性。

在上述实施例的基础上，优选地，所述远程监控终端通过互联网布置远程管控云平台。

在本发明实施例中，通过互联网将远程监控终端布置成远程管控云平台，使得管控范围根据管控需求，构成由小至大的不同层次不同规模的云平台，例如，管控范围可以是一个园区管控或一个区域的多个园区管控，也可以是乡镇管控、县级管控、区级管控、市级管控或省级管控，还可以面向全国管控或全球管控。图3为本发明实施例提供的区域性水肥综合管控系统的监管示意图，如图3所示，例如，以全国管控为例，区域性水肥综合管控云平台在访问服务器时，采用http请求，当请求的url为：http://区域性水肥统一监管平台：端口号/data?sid＝2018031202&deviceid＝01时，管控平台所展示的数据为来自序列号2018031202dtu的，设备id为1号设备的数据信息，远程监控终端通过评估决策出目标灌溉方式后，将远程控制指令下发至该相应现场终端。例如，区块1将远程控制指令发送至园区1，使园区1执行目标灌溉方式，同时区块1上一层的乡镇1通过区域性水肥综合管控云平台实现远程管控区块1，另外，上层管控系统也可以跨区管控，上述的乡镇1可以通过调取区域1中存储的园区1的数据信息或者直接调取园区1的数据信息，评估决策出园区1的远程控制指令，实现乡镇1直接管控园区1的远程操作。

本发明实施例将远程监控终端通过互联网布置成远程管控云平台，扩大了水肥综合管控的覆盖范围，也使得提供的管控相应数据信息更加全面和准确，保证了农业部门清晰查看不同区域范围内农业灌溉的分布情况，实现了集中统一管理的模式。

在上述实施例的基础上，优选地，所述无线通讯模块包括gprs、4g、lora或nb-lot。

在本发明实施例中，无线通讯模块采用传输距离不受限制、可跨区域跨地区远距离数据无线传输通讯方式，包括gprs、4g、lora及nb-lot。优选地，使用nb-lotdtu模块进行构架，相比传统的gprsdtu模块，nb-lotdtu模块网络覆盖范围更强，允许接入的设备数量更大，并且具有低功耗低成本的特点。

具体地，现场终端中的水肥一体化设备终端和用水量监测终端与nb-lotdtu模块之间采用rs-485总线方式进行通信；视频监控终端与nb-lotdtu模块之间采用tcp方式通信；上位控制终端的接口直接传输管理数据和生产数据到nb-lotdtu模块。另外，根据现场终端的安装日期、安装序号以及园区所在省、市或县等，对无线通讯模块设置唯一的序列号，例如，设置10位序列号sid＝2018031202，并向远程监控终端发送注册信息，远程监控终端通过数据服务器的tcp连接根据序列号判断相应园区对应的nb-lotdtu模块，以完成数据信息的上传下行。

本发明实施例通过设置传输距离不受限制，可跨区域跨地区远距离无线传输通讯模块，使得水肥综合管控的网络覆盖范围更大，接入的现场终端数量更多，并且具有低功耗低成本的特点。

图4为本发明实施例提供的区域性水肥综合管控方法的流程示意图，如图4所示，本发明实施例提供了一种基于上述区域性水肥综合管控系统的区域性水肥综合管控方法，包括：

步骤401，获取现场终端的数据信息，所述数据信息中包括用水量信息和施肥量信息；

步骤402，根据所述数据信息进行评估，生成远程控制指令，所述远程控制指令携带目标灌溉方式的执行信息；

步骤403，发送所述远程控制指令到所述现场终端，以供所述现场终端执行所述目标灌溉方式。

在本发明实施例中，通过现场终端获取到的数据信息包括用水量信息和施肥量信息，进一步地，通过传感器采集园区温室内的空气温度、湿度和光照等数据信息，以及现场终端内的园区作物的种类、苗龄、灌溉记录和视频图片数据等信息均作为数据信息发送到数据服务器，数据服务器将采集的数据存储在相应数据库中。然后，远程监控终端从数据服务器中查询目标区域园区的数据信息，并通过远程监控终端中配置的专家库对数据信息进行评估，从而决策出目标灌溉方式，再根据目标灌溉方式生成对应的远程控制指令，远程监控终端将远程控制指令发送到现场终端后，现场终端根据远程控制指令，执行相应的灌溉方式。

本发明实施例通过将现场的灌溉数据远程发送到服务器进行评估分析，从而决策出基于此区域目标灌溉方式，再通过向现场发送目标灌溉方式的远程控制指令，从而实现了水肥的综合管控，带来了节水节肥的效果。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述方法还包括：

获取无线通讯模块的注册信息，所述注册信息中携带所述无线通讯模块的唯一序列号，以供无线通讯模块传输相应的所述数据信息。

在本发明实施例中，通过nb-lotdtu模块进行说明，具体无线通讯模块的类型不作具体限定。在进行nb-lotdtu构架时，预先给每个nb-lotdtu模块设置唯一序列号(sid)，用于区分nb-lotdtu模块所在地区(省、市、县、区)及园区，当现场终端联网后，向数据服务器发送注册信息，数据服务器通过tcp连接，根据序列号判断nb-lotdtu模块对应的地理位置，并完成数据的上传下行。

本发明实施例通过将不同的无线通讯模块设置唯一的序列号，使得在远程管控的园区时，数据信息传输更加准确，管控相关指令发送更加精准。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述获取无线通讯模块的注册信息，包括：

获取所述现场终端的下位机id信息；

将位于相同区域内的下位机设备id信息匹配到同一个所述无线通讯模块，以供所述现场终端上传相应的所述数据信息。

在本发明实施例中，当一个nb-lotdtu模块连接现场终端多个同类型下位机时，在上传的数据信息前，首先对现场终端中不同的下位机设备设置唯一的下位机设备id(deviceid)，并将这些下位机设备id和对应的nb-lotdtu模块序列号同步注册到数据服务器，使得远程监控终端在获取数据信号或者发送远程控制指令时，能够向对应的现场终端进行相应的操作，便于信息的精准传送。此外，通过区域性水肥综合管控云平台对现场终端发送远程控制指令时，可采用由rest服务下发，并控制对应现场终端的设备。另外，区域性水肥综合管控系统可采用http传输请求，例如，系统地址为http://区域性水肥统一管控平台：端口号/data?sid＝xxxxxx&deviceid＝xx。

本发明实施例通过对现场终端的多个下位机设备设置唯一id，结合每个园区或地区的无线通讯模块对应的序列号，使得数据信息和远程控制指令传输的更加精准。

图5为本发明实施例提供的电子设备结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)501、通信接口(communicationsinterface)502、存储器(memory)503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信。处理器501可以调用存储器503中的逻辑指令，以执行如下方法：获取现场终端的数据信息，所述数据信息中包括用水量信息和施肥量信息；根据所述数据信息进行评估，生成远程控制指令，所述远程控制指令携带目标灌溉方式的执行信息；发送所述远程控制指令到所述现场终端，以供所述现场终端执行目标灌溉方式。

此外，上述的存储器503中的逻辑指令可以通过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取存储介质中。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(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取现场终端的数据信息，所述数据信息中包括用水量信息和施肥量信息；根据所述数据信息进行评估，生成远程控制指令，所述远程控制指令携带目标灌溉方式的执行信息；发送所述远程控制指令到所述现场终端，以供所述现场终端执行目标灌溉方式。

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储服务器指令，该计算机指令使计算机执行上述实施例所提供的区域性水肥综合管控方法，例如包括：获取现场终端的数据信息，所述数据信息中包括用水量信息和施肥量信息；根据所述数据信息进行评估，生成远程控制指令，所述远程控制指令携带目标灌溉方式的执行信息；发送所述远程控制指令到所述现场终端，以供所述现场终端执行目标灌溉方式。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。