一种基于物联网的农情监测诊断方法
【专利摘要】本发明提供了一种采用物联网技术实现远程农情监测与病虫害诊断的基于物联网的农情监测诊断方法，包括与集中器相连的现场数据采集端、服务器端和客户端，所述客户端包括监测咨询终端和视频监测端；所述现场数据采集端包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器和二氧化碳浓度传感器；所述服务器端包括管理模块、集群模块、Jingle模块、XML解析模块、存储模块、通讯模块和安全模块；所述监测咨询终端包括环境因子监控模块、咨询诊断模块、视频编解码模块、音频编解码模块、XML编解码模块、Jingle模块、通讯模块和安全模块；所述视频监测端包括视频编解码模块和音频编解码模块。
【专利说明】一种基于物联网的农情监测诊断方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种农情监测系统，尤其是一种基于物联网的农情监测诊断方法。
【背景技术】
[0002]当前环境下农民对远程农业技术培训，对实时病虫害诊断，对掌握合理浇水、施月巴、通风、打药时间等需求十分迫切，而农业生产合作社、农业生产基地、农业生产企业也非常迫切需要专家的实时技术指导和通过信息技术手段来实现精细操作，从而减少生产成本提闻效益。
[0003]物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。目前，物联网正越来越广泛地应用到各个领域，受到各国关注。物联网是发展现代农业的重要支撑，是加强农产品质量安全的有效举措，其在农业领域的应用日益受到国家重视。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种基于物联网的农情监测诊断方法，采用物联网技术，将远程双向视频咨询诊断及科技培训、农作物环境因子监测、农作物现场视频监控等进行有机结合，形成统一的系统来实现远程农情监测与病虫害诊断。
[0005]实现本发明目的的一种基于物联网的农情监测诊断方法，包括与集中器相连的现场数据采集端、服务器端和客户端，所述客户端包括监测咨询终端和视频监测端；
[0006]所述现场数据采集端包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器和二氧化碳浓度传感器；
[0007]所述服务器端包括管理模块、集群模块、Jingle模块、XML解析模块、存储模块、通讯模块和安全模块；
[0008]所述监测咨询终端包括环境因子监控模块、咨询诊断模块、视频编解码模块、音频编解码模块、XML编解码模块、Jingle模块、通讯模块和安全模块；
[0009]所述视频监测端包括视频编解码模块和音频编解码模块。
[0010]本发明的一种基于物联网的农情监测诊断方法的有益效果如下:
[0011]本发明的一种基于物联网的农情监测诊断方法，基于XML语言，扩展性、标准化、稳定性都很强，能够很好地在互联网和3G移动平台上应用。在示范应用过程中，该系统能够指导生产基地做到及时、准确地浇水、施肥和打药，节约了生产成本，提高了产品品质；其远程专家咨询诊断功能能够帮助降低农业生产事故的发生率。
[0012]本发明的一种基于物联网的农情监测诊断方法提供实时监控、生产决策和咨询服务；主要包括环境因子监测子系统、智能决策子系统和专家远程科技咨询服务子系统等三大功能子系统。环境因子监测子系统主要针对农业生产中的温度、湿度、光照、二氧化碳等环境因子的监测和生产现场的视频监控；智能决策子系统对监控的相关数据进行数据分析，并根据情况进行报警和自动调控，从而提醒生产者准确把握浇水、施肥、病虫害防治等合适时机，帮助实现农业生产精细化；专家远程科技咨询服务子系统，实现农户与专家远程面对面地咨询和交流，随时解决农业生产中碰到的问题；进行实时的病虫害诊断，减少农业损失；还可以根据需要开展远程教育培训。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明的一种基于物联网的农情监测诊断方法的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，本发明的一种基于物联网的农情监测诊断方法，包括与集中器相连的现场数据采集端、服务器端和客户端，所述客户端包括监测咨询终端和视频监测端；
[0015]所述现场数据采集端包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器和二氧化碳浓度传感器；
[0016]所述服务器端包括管理模块、集群模块、Jingle模块、XML解析模块、存储模块、通讯模块和安全模块；
[0017]所述监测咨询终端包括环境因子监控模块、咨询诊断模块、视频编解码模块、音频编解码模块、XML编解码模块、Jingle模块、通讯模块和安全模块；
[0018]所述视频监测端包括视频编解码模块和音频编解码模块。
[0019]本发明的一种基于物联网的农情监测诊断方法的工作原理如下:
[0020](I)现场数据采集端主要采集环境因子诸如温度、湿度、光照、二氧化碳等环境因子以及现场视频数据。它采用H.264媒体编码技术、G.723.1、AMR (Adaptive Multi_Rate)编码技术和XMPP协议实现视频数据的采集；采用智能传感器、CAN总线和RS-485总线相结合的方式采集温度、湿度、光照、二氧化碳等环境因子:现场的环境因子数据由各传感器进行采集，通过485总线或CAN总线传输到集中器，集中器上的XML编解码器把数据转换成XML格式的数据，通过网络传输到服务器端；采集视频数据的摄像头直接连接在电脑上，通过网络与客户端相连，所有的数据受服务器端的多点控制单元(MCU)控制，服务器端的指令为XML格式，也通过集中器上的XML编解码器转换成各设备能识别的指令。
[0021](2)服务器端主要负责信息交换、信息管理、指令调度、数据保存、信令中转、数据存储、安全保障、群集、终端管理、用户管理等。它采用XMPP协议、群集技术、组合认证技术，完成主从服务器、通讯、用户认证、用户管理和咨询室管理等功能；服务器端是整个系统的控制中心，它主要包括管理模块、集群模块、Jingle模块、XML解析模块、存储模块、通讯模块和安全模块。管理模块主要实现用户管理、客户端管理、指令管理等功能Jingle模块、XML解析模块和通讯模块实现指令的发收、音视频的调度，存储模块实现设置信息、用户信息等相关信息的存储功能。
[0022](3)客户端主要实现咨询诊断、视频监测、环境因子监测等功能。它采用H.264媒体编码技术、G.723.UAMR(Adaptive Multi_Rate)编码技术、XMPP协议、组合认证技术。不仅可以实现对各类环境因子及现场视频的监控，还可以实现与专家进行音频、视频、图片、文字交流，实现远程双向视频咨询诊断。客户端主要包括环境因子监控模块、咨询诊断模块、视频监测端、视频编解码模块、音频编解码模块、XML编解码模块、Jingle模块、通讯模块和安全模块。环境因子监控模块、咨询诊断模块、视频监测端是客户端与用户交互的界面，用户通过环境因子监控模块远程监控农作物生产现场温度、湿度、光照、二氧化碳等环境因子；通过视频监控模块远程监控现场的视频，咨询诊断模块让用户与专家远程沟通，并把作物特征视频和图片(如病虫害的叶片、植株等)传给专家，供专家参考。视频编解码模块、音频编解码模块、XML编解码模块、Jingle模块、通讯模块是客户端支撑模块，所有的信令都以XMPP协议进行传送，音频和视频通过Jingle协议进行传输。
[0023]远程双向视频咨询诊断是在音视频通信技术的基础上发展起来的，目前主要有两大技术，一种是ITU-T的H.323建议与实时传输协议(RTP)、资源预留协议(RSVP)等配合，实现音视频传送；另一种是Jabber协议与实时传输协议(RTP)、资源预留协议(RSVP)等配合，实现音视频传送。第一种目前技术比较成熟、支持的厂家比较多；第二种基于XML，其扩展性和标准化强，越来越受到厂家的青睐，同时，由于XML的标准化和通用性，很容易扩展功能，易于移植到3G网络上。远程双向视使得农业远程病虫害诊断成为可能。
[0024]对农作物生长进行视频监测，对预防农作物自然灾害、人为灾害、病虫害，以及评估农作物生长态势，进行合理化生产有着重要的意义，目前基于网络的视频监测技术已经相当成熟。在农作物环境因子中水、光、气、温等传感器比较成熟，数据传输方式，也从原来的232、485方式发展到总线方式。80年代后期，提出了智能型传感器的概念，即把微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)或专用集成电路(ASIC)技术与传统的传感器结合起来，也可以说是计算机技术与传感器技术相结合。环境因子监控中用得最多、技术最成熟的是集散控制系统(DCS distributed Control System)。中心机房的PC机(上位机)与各个温室的自动控制器(下位机)之间利用CAN总线相连，各个温室的自动控制器(下位机)通过RS-485总线与采集器相连，同时，现在智能温室测控系统与Internet相连接，实现控制网和信息网络的无缝结合。
[0025]本发明系统的性能指标:
[0026](I)实现远程对农业环境因子的实时监测。
[0027](2)实现远程对农业生产环境的实时视频监控。
[0028](3)实现智能决策报警。
[0029](4)实现对农业环境因子数据的分析查询。
[0030](5)实现专家远程双向视频咨询诊断。
[0031](6)采用MCU技术，符合H.323等标准，支持H.323v2以上版本。可由管理中心完成级联控制，最大级联数为5级，具有多分屏功能，支持四画面功能。最大能支持8分屏，支持速率适配能力。
[0032](7)数据通讯技术，用户通讯速率为128Kb / s_4096Kb / S，支持音视频对称传输和不对称传输；
[0033](8)音频技术，支持G.711、G.722、G.723，具有自动唇音同步、音视频延迟<40ms ;具有混音、消除回音功能；
[0034](9)数据中心管理技术，实现文字聊天、应用程序共享、电子白板、静态图像传输、文件交换、主席控制、语音控制和诊断方式等控制。
[0035](10)考虑到系统的扩展移植、整合视频、数据库维护等相关因素，Web部分采用C#开发，数据库采用sql server 2005。数据采集、传输部分采用Visual C++。[0036](11)基于GPRS的接收程序，用于接收GPRS的远程传输集中器，并实时存入sqlserver 2005 数据库。
[0037]上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种基于物联网的农情监测诊断方法，包括与集中器相连的现场数据采集端、服务器端和客户端，所述客户端包括监测咨询终端和视频监测端； 所述现场数据采集端包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器和二氧化碳浓度传感器； 所述服务器端包括管理模块、集群模块、jingle模块、XML解析模块、存储模块、通讯模块和安全模块； 所述监测咨询终端包括环境因子监控模块、咨询诊断模块、视频编解码模块、音频编解码模块、XML编解码模块、Jingle模块、通讯模块和安全模块； 所述视频监测端包括视频编解码模块和音频编解码模块。
【文档编号】G05B19/418GK103558811SQ201310362687
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】栾汝朋, 于峰, 张倩, 李刚, 刘新, 孙素芬, 张峻峰 申请人:北京市农林科学院, 北京智农天地网络技术有限公司