一种基于物联网的智能监控大棚的方法及装置与流程

本发明涉及农业种植技术领域，具体为一种基于物联网的智能监控大棚的方法及装置。

背景技术：

温室大棚又称暖房，能透光、保温，用来栽培植物的设施，在不适宜植物生长的季节，能提供温室生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等，温室的种类多，依不同的屋架材料、采光材料、外形及加温条件等又可分为很多种类，温室大棚的类型包括种植温室、养殖温室、展览温室、实验温室、餐饮温室和娱乐温室等，温室系统的设计包括增温系统、保温系统、降温系统、通风系统、控制系统和灌溉系统，随着科技的不断发展，出现了许多智能化程度高的农业大棚，在大棚内安装多个环境指标采集设备和农作物信息采集设备进行远程监控，实现农作物的智能化大棚种植。

目前的农作物智能化大棚在进行智能化种植时，大多是在种植大棚与监控中心之间通过铺设大量电缆或电线进行各个智能化设备的连接，然而，这样只能适用于一些小型的智能大棚种植区域，而对于一些大型农场大棚种植区域，在进行智能化设备搭建时，由于大棚区域较大会花费大量的人力物力进行电线电缆的铺设，十分不利于智能化大棚的监控管理，不能实现对各个大棚之间进行无线区域数据传输和通讯，来减少大量电缆电线的使用，无法达到通过无线节点传输来实现对固定监控中心和远程移动终端同时进行很好的数据传输通讯的目的，不能实现在方便监控人员对智能大棚进行监控的同时，来节省智能大棚搭建成本，从而对农作物大棚种植企业的智能大棚监控管理工作十分不利。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于物联网的智能监控大棚的方法及装置，解决了现有智能大棚在对一些大型农场大棚种植区域进行智能化设备搭建时，由于大棚区域较大会花费大量的人力物力进行电线电缆的铺设，十分不利于智能化大棚的监控管理，不能实现对各个大棚之间进行无线区域数据传输和通讯，来减少大量电缆电线的使用，无法达到通过无线节点传输来实现对固定监控中心和远程移动终端同时进行很好的数据传输通讯的目的，不能实现在方便监控人员对智能大棚进行监控的同时，来节省智能大棚搭建成本的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于物联网的智能监控大棚的方法，具体包括以下步骤：

s1、大棚种植数据采集：首先可在每个大棚内安装相应的湿度传感器、温度传感器、图像采集器以及光强传感器，这些种植信息采集设备可对大棚内农作物的生长环境进行很好信息采集，并将采集的这些数据信息传送至每个大棚所对应大棚信息采集单元的信息采集节点内进行数据信息的整合：

s2、信息传输初始工况：先在大棚种植区域内搭建控制柜，再通过控制柜内的中间信息处理系统对大棚种植监控信息进行处理，并在整个大棚信息采集单元与中间信息处理系统之间通过p2p协议建立信息交换网络，中间信息处理系统开始工作时先进行系统初始化，使中央信息处理模块控制新信息链创建单元内先产生第一个信息链其实默认起始节点，并将默认起始节点内的起始指令通过共享信息广播模块广播到每个大棚内对应的信息采集节点，从而开始进行大棚种植信息的采集；

s3、信息节点推选传输：大棚信息采集单元可通过时间戳服务器识别出一个随机时间间隔，并通过共享信息收集模块将大棚信息采集单元中的每个信息采集节点收集的信息进行串联，再将串联出的信息进行大棚种植区域内共享广播，每一个信息采集节点都将收到的信息纳入节点信息块中；

s4、新信息链创建：此时中央信息处理模块可通过推举算法处理模块随机选举出优先节点，优先节点会通过共享信息收集模块对广播的新信息快进行收集，然后通过新信息链创建单元内的共享信息整合模块会对共享信息收集模块广播的共享信息进行整合，并将整合的共享信息通过信息链创建模块创建新信息链，新信息链创建单元内的信息链发送模块发送至中央信息处理模块；

s5、新信息链的验证与传输：再通过信息链有效性验证模块进行有效性验证，当且仅当包含在该信息链中的所有信息都是有效的且之前未存在过的，信息采集节点才认同该区块的有效性，最后通过无线网络通讯单元内的物联网通讯服务器和物联网通讯网关无线传送至外界的智能大棚监控终端；

s6、信息链的更新与存储：智能大棚监控终端内的智能监控中心终端和移动远程监控终端均可通过无线网络通讯单元接收到新建的信息链信息，并通过相应的解码模块进行解码转化即可得到大棚种植内农作物生长环境信息和农作物信息，同时信息链更新模块可通过预先设定的时间进行定时更新大棚信息数据，中间信息处理系统内的数据信息链存储单元可对各个信息进行备份存储。

本发明还公开了一种基于物联网的智能监控大棚的装置，包括种植大棚本体和控制柜，所述种植大棚本体的内部固定安装有大棚信息采集单元，且大棚信息采集单元是由n个信息采集节点组成，所述控制柜的内部分别固定连接有中央信息处理模块、新信息链创建单元、时间戳服务器、共享信息收集模块、共享信息广播模块、信息链有效性验证模块、信息链更新模块、推举算法处理模块和数据信息链存储单元。

优选的，所述中央信息处理模块、新信息链创建单元、时间戳服务器、共享信息收集模块、共享信息广播模块、信息链有效性验证模块、信息链更新模块、推举算法处理模块和数据信息链存储单元组成中间信息处理系统。

优选的，所述中间信息处理系统通过p2p协议无线通讯与大棚信息采集单元实现双向连接，且中间信息处理系统通过无线与无线网络通讯单元实现双向连接，所述无线网络通讯单元通过无线与智能大棚监控终端实现双向连接。

优选的，所述无线网络通讯单元包括物联网通讯服务器和物联网通讯网关，所述物联网通讯服务器通过无线与物联网通讯网关实现双向连接，且物联网通讯服务器和物联网通讯网关均通过无线与中央信息处理模块实现双向连接。

优选的，所述智能大棚监控终端包括智能监控中心终端和移动远程监控终端。

优选的，所述新信息链创建单元包括共享信息整合模块、信息链创建模块和信息链发送模块，所述共享信息整合模块的输出端与信息链创建模块的输入端电性连接，且信息链创建模块的输出端与信息链发送模块的输入端电性连接。

优选的，所述新信息链创建单元、时间戳服务器、共享信息收集模块、共享信息广播模块、信息链有效性验证模块、信息链更新模块、推举算法处理模块和数据信息链存储单元均与中央信息处理模块实现双向电性连接。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于物联网的智能监控大棚的方法及装置。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该基于物联网的智能监控大棚的方法及装置，具体包括以下步骤：s1、大棚种植数据采集，s2、信息传输初始工况，s3、信息节点推选传输，s4、新信息链创建，s5、新信息链的验证与传输，s6、信息链的更新与存储，再通过大棚信息采集单元、信息采集节点、中央信息处理模块、新信息链创建单元、时间戳服务器、共享信息收集模块、共享信息广播模块、信息链有效性验证模块、推举算法处理模块、中间信息处理系统、无线网络通讯单元和智能大棚监控终端的配合设置，可实现对各个大棚之间进行无线区域数据传输和通讯，来减少大量电缆电线的使用，很好的达到了通过无线节点传输来实现对固定监控中心和远程移动终端同时进行很好的数据传输通讯的目的，实现在方便监控人员对智能大棚进行监控的同时，来节省智能大棚搭建成本，达到了不仅适用于小型的智能大棚种植区域，而且也适用于一些大型农场大棚种植区域的智能化设备搭建，很好的避免了由于大棚区域较大会花费大量的人力物力进行电线电缆的铺设的情况发生，从而对农作物大棚种植企业的智能大棚监控管理工作十分有益。

(2)、该基于物联网的智能监控大棚的方法及装置，通过在信息链更新模块与中央信息处理模块实现双向电性连接，可实现对每个时间段智能大棚采集的信息进行信息链的生成，且时间段可根据工作人员进行设定，从而使整个大棚监控系统使用更加灵活。

(3)、该基于物联网的智能监控大棚的方法及装置，通过在数据信息链存储单元与中央信息处理模块实现双向电性连接，可实现对对各个信息进行备份存储，当工作人员人员进行检查时，可与数据信息链存储单元进行连接提取，避免外设损坏信息丢失的情况发生，从而保证了信息的安全性。

附图说明

图1为本发明结构方法步骤流程图；

图2为本发明系统的结构原理框图；

图3为本发明中间信息处理系统和无线网络通讯单元的结构原理框图；

图4为本发明新信息链创建单元的结构原理框图；

图5为本发明种植大棚本体和控制柜的结构示意图；

图6为本发明图5中a处的局部放大图。

图中，1种植大棚本体、2控制柜、3大棚信息采集单元、4信息采集节点、5中央信息处理模块、6新信息链创建单元、61共享信息整合模块、62信息链创建模块、63信息链发送模块、7时间戳服务器、8共享信息收集模块、9共享信息广播模块、10信息链有效性验证模块、11信息链更新模块、12推举算法处理模块、13数据信息链存储单元、14中间信息处理系统、15无线网络通讯单元、151物联网通讯服务器、152物联网通讯网关、16智能大棚监控终端、161智能监控中心终端、162移动远程监控终端。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

请参阅图1-6，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于物联网的智能监控大棚的方法，具体包括以下步骤：

s1、大棚种植数据采集：首先可在每个大棚内安装相应的湿度传感器、温度传感器、图像采集器以及光强传感器，这些种植信息采集设备可对大棚内农作物的生长环境进行很好信息采集，并将采集的这些数据信息传送至每个大棚所对应大棚信息采集单元3的信息采集节点4内进行数据信息的整合：

s2、信息传输初始工况：先在大棚种植区域内搭建控制柜2，再通过控制柜2内的中间信息处理系统14对大棚种植监控信息进行处理，并在整个大棚信息采集单元3与中间信息处理系统14之间通过p2p协议建立信息交换网络，中间信息处理系统14开始工作时先进行系统初始化，使中央信息处理模块5控制新信息链创建单元6内先产生第一个信息链其实默认起始节点，并将默认起始节点内的起始指令通过共享信息广播模块9广播到每个大棚内对应的信息采集节点，从而开始进行大棚种植信息的采集；

s3、信息节点推选传输：大棚信息采集单元3可通过时间戳服务器7识别出一个随机时间间隔，并通过共享信息收集模块8将大棚信息采集单元3中的每个信息采集节点收集的信息进行串联，再将串联出的信息进行大棚种植区域内共享广播，每一个信息采集节点4都将收到的信息纳入节点信息块中；

s4、新信息链创建：此时中央信息处理模块5可通过推举算法处理模块12随机选举出优先节点，优先节点会通过共享信息收集模块8对广播的新信息快进行收集，然后通过新信息链创建单元6内的共享信息整合模块61会对共享信息收集模块8广播的共享信息进行整合，并将整合的共享信息通过信息链创建模块62创建新信息链，新信息链创建单元6内的信息链发送模块63发送至中央信息处理模块5；

s5、新信息链的验证与传输：再通过信息链有效性验证模块10进行有效性验证，当且仅当包含在该信息链中的所有信息都是有效的且之前未存在过的，信息采集节点4才认同该区块的有效性，最后通过无线网络通讯单元15内的物联网通讯服务器151和物联网通讯网关152无线传送至外界的智能大棚监控终端16；

s6、信息链的更新与存储：智能大棚监控终端16内的智能监控中心终端161和移动远程监控终端162均可通过无线网络通讯单元15接收到新建的信息链信息，并通过相应的解码模块进行解码转化即可得到大棚种植内农作物生长环境信息和农作物信息，同时信息链更新模块11可通过预先设定的时间进行定时更新大棚信息数据，中间信息处理系统14内的数据信息链存储单元13可对各个信息进行备份存储。

本发明还公开了一种基于物联网的智能监控大棚的装置，包括种植大棚本体1和控制柜2，种植大棚本体1的内部固定安装有大棚信息采集单元3，且大棚信息采集单元3是由n个信息采集节点4组成，控制柜2的内部分别固定连接有中央信息处理模块5、新信息链创建单元6、时间戳服务器7、共享信息收集模块8、共享信息广播模块9、信息链有效性验证模块10、信息链更新模块11、推举算法处理模块12和数据信息链存储单元13。

本发明中，中央信息处理模块5、新信息链创建单元6、时间戳服务器7、共享信息收集模块8、共享信息广播模块9、信息链有效性验证模块10、信息链更新模块11、推举算法处理模块12和数据信息链存储单元13组成中间信息处理系统14，信息链更新模块11可通过预先设定的时间进行定时更新大棚信息数据，数据信息链存储单元13可对各个信息进行备份存储。

本发明中，中间信息处理系统14通过p2p协议无线通讯与大棚信息采集单元3实现双向连接，p2p协议无线通讯为常规无线通讯区域网络协议，可进行数据之间的传输和控制指令的传输，且中间信息处理系统14通过无线与无线网络通讯单元15实现双向连接，无线网络通讯单元15通过无线与智能大棚监控终端16实现双向连接。

本发明中，无线网络通讯单元15包括物联网通讯服务器151和物联网通讯网关152，物联网通讯服务器151通过无线与物联网通讯网关152实现双向连接，且物联网通讯服务器151和物联网通讯网关152均通过无线与中央信息处理模块5实现双向连接。

本发明中，智能大棚监控终端16包括智能监控中心终端161和移动远程监控终端162。

本发明中，新信息链创建单元6包括共享信息整合模块61、信息链创建模块62和信息链发送模块63，共享信息整合模块61的输出端与信息链创建模块62的输入端电性连接，且信息链创建模块62的输出端与信息链发送模块63的输入端电性连接。

本发明中，新信息链创建单元6、时间戳服务器7、共享信息收集模块8、共享信息广播模块9、信息链有效性验证模块10、信息链更新模块11、推举算法处理模块12和数据信息链存储单元13均与中央信息处理模块5实现双向电性连接。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。