基于物联网的智能农业机械系统的更新方法及系统与流程

本发明涉及农业机械技术领域，特别是涉及一种基于物联网的智能农业机械系统的更新方法及系统。

背景技术：

我国是农业大国，但是多数农业生产基本靠人力劳动完成，如多数乡村中播种，施肥，灌溉及收割等操作，主要依靠纯人力劳动，这样不但效率低，而且影响农作物的生长和收成。即使有些地方实现了机械化播种和收割，通常也需要人力配合，而播种和收割等机械化操作彼此独立，没有合理的联系在一起，也影响了农业机械作业的效率和生产周期。随着物联网技术的发展和对建设现代农业的需求，将物联网与农业机械作业有机的结合起来，对于提高农业机械作业的效率与产量具有重要意义。但是我国农业生产环境多变，农业生产过程分散，生产主体复杂，需求千变万化等困难。对智能农机实时传输采集参数信息的要求较高。

目前，农机物联网系统主要包括作为下位机的智能农机和作为上位机的服务器。智能农机中装有多种传感参数的电子设备和控制系统，这些电子设备的正常使用离不开软件，只有软件处于最新的版本状态才能使电子设备以及控制系统处于最优运行状态，实现最多功能，因此需要对软件进行实时更新。常用的智能农业机械的软件更新方法和私家车内控制软件的更新方法相似，都是召回智能农业机械，回厂烧好程序之后再发回用户。这种更新程序的方法周期长、成本高并且消耗大量人力资源，农忙季节如果召回产品会给用户带来不可估量的损失。

为了解决上述缺陷，如果设置远程服务器，通过农业机械内的远程通讯设备与远程服务器通讯下载并安装更新程序。这种方式也存在问题：第一，智能农机在作业时不能运行更新程序，因为会占用GPRS通讯模块，使智能农机上的多种传感参数的电子设备的实时检测参数无法及时上传。第二，智能农机如果不在作业时运行更新程序的话，不在作业状态时，智能农机一般都会熄火，而更新程序需要系统上电，所以如专利号为：“201310544228.2”的“车辆中软件的更新方法、系统和服务器”其解决方法就是在上位机发送更新程序请求时，车辆如果在行驶状态则会发送延迟下载请求，并发送预定延迟的时间，上位机收到该预定延迟的时间后会通过定时器设定一个定时，到达该定时的时候，上位机发送更新程序给车辆，这时车辆一定是在不行驶且可以更新的状态，车辆自动点火，更新完毕之后自动熄火。

作为上述专利来说，第一，程序更新的周期比较长，即使程序占时无法更新，也不会影响汽车的使用。第二，上述专利“201310544228.2”的“车辆中软件的更新方法、系统和服务器”主要是私家车，私家车的停车位置多数在信号较强的市区或者城镇，且基站多、通讯信号较强，不会出现通讯过程中信号中断的情况。第三，即使是单台车辆无法更新版本，也不会影响服务器数据处理。

智能农业机械更新程序如果在上述现有技术基础上改进存在以下待解决的技术问题：

第一，有些分布在比较偏远的平原田间或者山区盆地，通讯基站少、信号弱、如果智能农业机械的运行面积远离基站通讯覆盖面积，又或存在山岭等障碍物遮挡，智能农业机械很可能通讯信号受阻，很难实现熄火后更新(熄火更新农机是原地更新，如果接收不到信号的话，会一直获取信号，直到接收数据完毕为止)。

第二，智能农业机械的上位机如果需要采集一项新数据或者是执行一项新功能，作为上位机服务器的云数据的统计需要，必须使该上位机所覆盖的所有的智能农业机械(或某一省内所有农业机械、或某一市内所有农业机械、或全国内所有农业机械)全部更新完毕且使用该更新版本之后，上位机才能统一采集该新功能数据或统一执行一项新功能并接收执行该新功能的反馈数据、进而实现新功能云数据采集、分析、处理和存储，如果该片区域内有部分智能农业机械由于没有通讯信号等原因无法更新版本，会造成整个上位机的云数据采集不准、分析误差大等后果。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于物联网的智能农业机械系统的更新方法，第一，解决了分布在比较偏远的平原田间或者山区盆地，通讯基站少、信号弱、如果智能农业机械的运行面积远离基站通讯覆盖面积，又或存在山岭等障碍物遮挡，智能农业机械很可能通讯信号受阻无法更新的情况。第二，能实现某一区域内所有智能农业机械版本统一更新，大大减小了上位机新功能数据采集或执行新功能数据反馈的统计误差、降低了上位机数据分析的出错概率。第三，本申请方法更新版本时所耗流量少、更新周期短、更新速度快，能够满足物联网大数据统计的需要。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于物联网的智能农业机械系统的更新方法，包括以下步骤：

S01：在上电状态下，智能农业机械的智能终端每间隔5～30分钟发送一次采集数据包至上位机，上位机接收到该采集数据包之后，回复采集数据应答包；

S02：当有版本更新时，上位机会定时连续发送版本更新请求包，该版本更新请求包内包括版本号、版本大小、版本预定启用时间；

S03：智能农业机械的智能终端接收到版本更新请求包之后，对比智能终端使用的版本号与版本更新请求包版本号；若智能终端使用的版本号与版本更新请求包版本号相同，则发送拒绝更新应答，并记录拒绝更新原因；若智能终端使用的版本号小于版本更新请求包版本号，则发送确认更新应答，所述确认更新应答内包括该智能终端实时的上行速度、下行速度和内存状态；

S04：上位机根据该智能终端的采集数据包发送频率、通信传输速度、更新包大小和该智能终端内存状态确定版本更新包最适合的分包大小，并将版本更新包分成可以在一次采集数据包发送间隔时间内下行完成的大小的分包；上位机在完成上述动作之后最近一次接收到该智能终端发送的采集数据包时发送第一版本更新分包；

S05：智能农业机械的智能终端接收到第一版本更新分包之后，智能终端检测该版本更新分包地址映射到Flash地址是否存在数据；若有数据，则擦除已有数据；若没有数据，则直接将该第一版本更新分包写入映射到的该Flash地址；写入完成之后，智能终端发送第一版本更新分包应答包，所述第一版本更新分包应答包内包括该分包的分包序号；

S06：上位机接收到第一版本更新分包应答包之后，若上位机自发送第一版本更新分包为起始时间至接收到第一版本更新分包应答包为终止时间的该段时间长度大于或等于智能终端发送采集数据包的时间间隔，则上位机调整没有发送的剩余版本更新分包的分包数、分包序号以及分包大小；若上位机自发送第一版本更新分包为起始时间至接收到第一版本更新分包应答包为终止时间的该段时间长度小于智能终端发送采集数据包的时间间隔，则由上位机判断自发送第一版本更新分包为起始时间至接收到第一版本更新分包应答包为终止时间的该段时间长度与智能终端发送采集数据包的时间间隔之间的比例；若该比例小于1/2，则上位机发送第二版本更新分包；若该比例大于1/2，则上位机降低发送版本更新包的优先级并提升采集数据应答包和其他下行数据包的优先级；

S07：将步骤S06中的第一版本更新分包、第一版本更新分包应答包按照分包序号后移并替换，每替换一次重复步骤S06，直至上位机接收到最后一个分包序号对应版本更新分包应答包；上位机确认该智能农业机械的智能终端版本更新包下载完毕，并发送启动安装请求；

S08：智能农业机械的智能终端接收到发送启动安装请求包之后，核对Flash地址内版本更新包的分包序号，若分包序号连续无误，则安装该下载好的版本更新包；若缺少一个或几个分包序号，则记录这些分包序号，并向上位机发送重新下载这些分包序号对应的版本更新分包的请求，上位机接收到重新下载这些分包序号对应的版本更新分包的请求之后，按照分包序号修改并替换步骤S04～S06中的版本更新分包和版本更新分包应答包，并循环步骤S04～S06，直至Flash地址内版本更新包的分包序号连续无误之后，安装该下载好的版本更新包。

进一步地，还包括步骤S09，所述每台智能农业机械的智能终端控制器内均设有短程无线通讯装置，智能终端内还设置有短程无线通讯装置启动的差值阈值，若上位机在版本预定启用时间减去实时时间大于短程无线通讯装置启动的差值阈值，则智能农业机械的智能终端继续与上位机通讯；若上位机在版本预定启用时间减去实时时间小于或等于短程无线通讯装置启动的差值阈值，则启动短程无线通讯装置，短程无线通讯装置采用蓝牙、WiFi、红外线或Zigbee协议连接至局域网内版本更新包接收完毕的智能农业机械的智能终端，通过短程无线通讯装置进行版本更新包传输，优选地，采用Zigbee协议。

进一步地，还包括步骤S10，所述短程无线通讯装置内包括以设定好的通讯速度阈值，若某一短程无线通讯装置连接到的智能终端已与其他的短程无线通讯装置连接且下行传输通讯速度低于通讯速度阈值，则该短程无线通讯装置重新搜索局域网范围内的其他智能终端。

进一步地，还包括短程无线通讯装置，所述每台智能农业机械的智能终端控制器内均设有短程无线通讯装置，智能终端内还设置有短程无线通讯装置启动的差值阈值，若上位机在版本预定启用时间减去实时时间大于短程无线通讯装置启动的差值阈值，则智能农业机械的智能终端继续与上位机通讯；若上位机在版本预定启用时间减去实时时间小于或等于短程无线通讯装置启动的差值阈值，则启动短程无线通讯装置，短程无线通讯装置采用蓝牙、WiFi、红外线或Zigbee协议连接至局域网内版本更新包接收完毕的智能农业机械的智能终端，通过短程无线通讯装置进行版本更新包传输，优选地，采用Zigbee协议。

进一步地，所述短程无线通讯装置内包括以设定好的通讯速度阈值，若某一短程无线通讯装置连接到的智能终端已与其他的短程无线通讯装置连接且下行传输通讯速度低于通讯速度阈值，则该短程无线通讯装置重新搜索局域网范围内的其他智能终端。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

第一，解决了分布在比较偏远的平原田间或者山区盆地，通讯基站少、信号弱、如果智能农业机械的运行面积远离基站通讯覆盖面积，又或存在山岭等障碍物遮挡，智能农业机械很可能通讯信号受阻无法更新的情况。第二，能实现某一区域内所有智能农业机械版本统一更新，大大减小了上位机新功能数据采集或执行新功能数据反馈的统计误差、降低了上位机数据分析的出错概率。第三，本申请方法更新版本时所耗流量少、更新周期短、更新速度快，能够满足物联网大数据统计的需要。第四，本申请的版本更新包发送是采用分包发送的方式，且发送时间选择在采集数据包发送的间隔时间，这样不会影响GPRS通讯模块延时接收采集数据应答包以及上位机下行的其他指令包，提高了智能终端与上位机的通讯效率，在发送采集数据包的同时可以兼顾版本更新包的下载，不用如专利号：“201310544228.2”公开的文献采用熄火后更新，克服了现有技术的技术偏见，在同样的能耗情况下，提高了生产效率，降低了制造成本。第五，本申请的版本更新包分包发送的方式，可以降低单个智能终端下载版本更新包时消耗的流量问题，本申请将版本更新包按照数据传输速度和分包大小确定分包数量，并将每个分包标记序号，每下载一个分包，均回传版本更新分包应答包并回传序号，即使丢包，智能终端可以通过检查已下载的分包的分包序号，将缺失的分包序号上传至上位机重复下载，避免版本更新分包在下行传输过程中丢包的情况。第六，短程无线通讯装置的设置，满足在单个智能终端在长时间无信号的状态下，(智能终端发送的应答数据包通常只有几个字节，数据量很小，但是版本更新包的数据量巨大)通过智能农业机械相互之间的局域网互相传递版本更新数据，解决了经常无信号、版本更新包过大时，单一智能农业机械无法及时版本更新的问题。

附图说明

图1是本发明的流程框图。

图2是本发明的步骤6的流程框图。

图3是本发明的步骤8的流程框图.

图4是本发明的步骤9和步骤10的流程框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式：

参见图1～图4，基于物联网的智能农业机械系统的更新方法，包括以下步骤：

S01：在上电状态下，智能农业机械的智能终端每间隔5～30分钟发送一次采集数据包至上位机，上位机接收到该采集数据包之后，回复采集数据应答包；

S02：当有版本更新时，上位机会定时连续发送版本更新请求包，该版本更新请求包内包括版本号、版本大小、版本预定启用时间；

S03：智能农业机械的智能终端接收到版本更新请求包之后，对比智能终端使用的版本号与版本更新请求包版本号；若智能终端使用的版本号与版本更新请求包版本号相同，则发送拒绝更新应答，并记录拒绝更新原因；若智能终端使用的版本号小于版本更新请求包版本号，则发送确认更新应答，所述确认更新应答内包括该智能终端实时的上行速度、下行速度和内存状态；

S04：上位机根据该智能终端的采集数据包发送频率、通信传输速度、更新包大小和该智能终端内存状态确定版本更新包最适合的分包大小，并将版本更新包分成可以在一次采集数据包发送间隔时间内下行完成的大小的分包；上位机在完成上述动作之后最近一次接收到该智能终端发送的采集数据包时发送第一版本更新分包；

S05：智能农业机械的智能终端接收到第一版本更新分包之后，智能终端检测该版本更新分包地址映射到Flash地址是否存在数据；若有数据，则擦除已有数据；若没有数据，则直接将该第一版本更新分包写入映射到的该Flash地址；写入完成之后，智能终端发送第一版本更新分包应答包，所述第一版本更新分包应答包内包括该分包的分包序号；

S06：上位机接收到第一版本更新分包应答包之后，若上位机自发送第一版本更新分包为起始时间至接收到第一版本更新分包应答包为终止时间的该段时间长度大于或等于智能终端发送采集数据包的时间间隔，则上位机调整没有发送的剩余版本更新分包的分包数、分包序号以及分包大小；若上位机自发送第一版本更新分包为起始时间至接收到第一版本更新分包应答包为终止时间的该段时间长度小于智能终端发送采集数据包的时间间隔，则由上位机判断自发送第一版本更新分包为起始时间至接收到第一版本更新分包应答包为终止时间的该段时间长度与智能终端发送采集数据包的时间间隔之间的比例；若该比例小于1/2，则上位机发送第二版本更新分包；若该比例大于1/2，则上位机降低发送版本更新包的优先级并提升采集数据应答包和其他下行数据包的优先级；

S07：将步骤S06中的第一版本更新分包、第一版本更新分包应答包按照分包序号后移并替换，每替换一次重复步骤S06，直至上位机接收到最后一个分包序号对应版本更新分包应答包；上位机确认该智能农业机械的智能终端版本更新包下载完毕，并发送启动安装请求；

S08：智能农业机械的智能终端接收到发送启动安装请求包之后，核对Flash地址内版本更新包的分包序号，若分包序号连续无误，则安装该下载好的版本更新包；若缺少一个或几个分包序号，则记录这些分包序号，并向上位机发送重新下载这些分包序号对应的版本更新分包的请求，上位机接收到重新下载这些分包序号对应的版本更新分包的请求之后，按照分包序号修改并替换步骤S04～S06中的版本更新分包和版本更新分包应答包，并循环步骤S04～S06，直至Flash地址内版本更新包的分包序号连续无误之后，安装该下载好的版本更新包。

进一步地，还包括步骤S09，所述每台智能农业机械的智能终端控制器内均设有短程无线通讯装置，智能终端内还设置有短程无线通讯装置启动的差值阈值，若上位机在版本预定启用时间减去实时时间大于短程无线通讯装置启动的差值阈值，则智能农业机械的智能终端继续与上位机通讯；若上位机在版本预定启用时间减去实时时间小于或等于短程无线通讯装置启动的差值阈值，则启动短程无线通讯装置，短程无线通讯装置采用蓝牙、WiFi、红外线或Zigbee协议连接至局域网内版本更新包接收完毕的智能农业机械的智能终端，通过短程无线通讯装置进行版本更新包传输，优选地，采用Zigbee协议。

进一步地，还包括步骤S10，所述短程无线通讯装置内包括以设定好的通讯速度阈值，若某一短程无线通讯装置连接到的智能终端已与其他的短程无线通讯装置连接且下行传输通讯速度低于通讯速度阈值，则该短程无线通讯装置重新搜索局域网范围内的其他智能终端。

进一步地，还包括短程无线通讯装置，所述每台智能农业机械的智能终端控制器内均设有短程无线通讯装置，智能终端内还设置有短程无线通讯装置启动的差值阈值，若上位机在版本预定启用时间减去实时时间大于短程无线通讯装置启动的差值阈值，则智能农业机械的智能终端继续与上位机通讯；若上位机在版本预定启用时间减去实时时间小于或等于短程无线通讯装置启动的差值阈值，则启动短程无线通讯装置，短程无线通讯装置采用蓝牙、WiFi、红外线或Zigbee协议连接至局域网内版本更新包接收完毕的智能农业机械的智能终端，通过短程无线通讯装置进行版本更新包传输，优选地，采用Zigbee协议。

进一步地，所述短程无线通讯装置内包括以设定好的通讯速度阈值，若某一短程无线通讯装置连接到的智能终端已与其他的短程无线通讯装置连接且下行传输通讯速度低于通讯速度阈值，则该短程无线通讯装置重新搜索局域网范围内的其他智能终端。