基于LoRa技术的智慧牧场管理系统、方法、装置及存储介质与流程

基于lora技术的智慧牧场管理系统、方法、装置及存储介质
技术领域
1.本发明涉及物联网应用技术领域，具体涉及基于lora技术的智慧牧场管理系统、方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.随着经济的快速发展，畜牧业已经成为经济产业结构的重要组成部分。然而传统畜牧业牧场的生产管理方式落后，生产效率相对低下，产品质量参差不齐，影响畜牧业整体发展，因此，传统的畜牧业牧场管理已经不能够满足当前的时代发展需求，虽然也有新的养殖管理技术和方法不断出现，但是研究成果转化率不高，不能切实地提高其养殖和畜牧的智能管理水平。
3.将畜牧养殖与物联网技术相结合，利用物联网技术，围绕设施化畜牧养殖场生产和管理环节，通过智能传感器在线采集养殖场环境信息，同时集成改造现有的牧场环境控制设备，实现畜牧养殖的智能生产与科学管理，能让养殖户在第一时间感知到养殖环境及牧畜的生长变化，使牲畜的生长环境一直保持在最佳状态，保证牲畜身体健康生长速度，且可实现远程监控，自动化控制，大大降低人工成本。因此，如何利用物联网技术对牲畜、牧场、环境进行监测与管理，达到提高畜牧业生产力，降低人工劳动强度、提高生产效率和水平，对牧场的管理具有重要的现实意义。
4.lora(long range radio，远距离无线电)技术作为低功耗广域网(lpwan)的一种长距离通信技术，具有高性能、远距离、低功耗的特点，在支持大规模组网，测距和定位等方面具有突出的特点。但是目前，lora技术在牲畜的信息管理、环境监控、设备监控、标识解析等应用方面没有形成完整的架构，缺乏完备的技术支撑。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明提供了基于lora技术的智慧牧场管理系统、方法、装置及存储介质，其应用时，可以利用lora物联网技术实现牧场的智慧化管理，降低人工劳动强度，提高畜牧养殖的管理效率。
6.第一方面，本发明提供基于lora技术的智慧牧场管理系统，包括用户终端、物联网云平台、lora物联网网关、健康监测子系统、环境监测子系统、自动控制子系统和自动定位子系统，所述物联网云平台分别与用户终端和lora物联网网关建立通信连接，所述lora物联网网关分别与健康监测子系统、环境监测子系统、自动控制子系统和自动定位子系统建立lora无线连接，其中：
7.健康监测子系统，用于采集畜牧的体征健康参数，并将体征健康参数传输至lora物联网网关；
8.环境监测子系统，用于采集牧场的环境监测参数，并将环境监测参数传输至lora物联网网关；
9.自动控制子系统，用于接收lora物联网网关发送的控制指令，并根据控制指令进
行牧场设备的自动化控制；
10.自动定位子系统，用于接收lora物联网网关发送的定位指令，并根据定位指令采集畜牧的定位参数，将定位参数反馈至lora物联网网关；
11.lora物联网网关，用于将接收的体征健康参数、环境监测参数和定位参数传输至物联网云平台，以及接收物联网云平台下发的控制指令和/或定位指令，将控制指令发送至自动控制子系统，将定位指令发送至自动定位子系统；
12.物联网云平台，用于对接收的体征健康参数、环境监测参数和定位参数进行分类标识解析，并将解析后的体征健康参数、环境监测参数和定位参数发送至用户终端，以及从用户终端接收或者按预定程序生成控制指令和/或定位指令，将控制指令和/或定位指令发送至lora物联网网关；
13.用户终端，用于分类展示解析后的体征健康参数、环境监测参数和定位参数，以及接收用户的操作指令，来生成控制指令和/或定位指令发送至物联网云平台。
14.基于上述发明内容，通过lora物联网网关分别对接健康监测子系统、环境监测子系统、自动控制子系统和自动定位子系统，来构建lora传输网络，利用lora技术轻量级、低功耗、广覆盖的特点，可以有效解决牧场网络化管理电源效率、远程部署、可扩展部署和成本效益等方面的问题；通过健康监测子系统、环境监测子系统和自动定位子系统可以分别监测采集畜牧的体征健康参数、牧场的环境监测参数和畜牧的定位参数，并通过lora网络上传给lora物联网网关，再由lora物联网网关通过有线或者无线网络传输至物联网云平台，通过物联网云平台对体征健康参数、环境监测参数和定位参数进行分类标识解析后发送给相应用户的用户终端，以供用户可以随时查看牧场和畜牧的情况，进行针对性地管理；同时，物联网云平台可以从用户终端接收或者按预定程序生成相应的控制指令和/或定位指令，将控制指令和/或定位指令发送至lora物联网网关，由lora物联网网关将控制指令发送至自动控制子系统，将定位指令发送至自动定位子系统，自动定位子系统根据定位指令采集畜牧的定位参数，自动控制子系统根据控制指令进行牧场设备的自动化控制，以帮助用户实现对牧场的智慧化管理。
15.在一个可能的设计中，所述健康监测子系统包括若干绑定在畜牧身上的智能终端，所述智能终端与lora物联网网关建立lora无线连接，用于采集畜牧的体征健康参数发送至lora物联网网关，所述体征健康参数包括体温监测信息、体重监测信息、计步信息、防疫信息和生长信息。
16.在一个可能的设计中，所述环境监测子系统包括若干用于牧场环境监测的传感器，所述传感器采集牧场的环境监测参数发送至lora物联网网关，所述环境监测参数包括有害气体信息、水质信息、温湿度信息以及光照信息。
17.在一个可能的设计中，所述自动控制子系统包括与lora物联网网关无线连接的控制器，所述控制器用于接收lora物联网网关发送的控制指令，并根据控制指令进行牧场设备的自动化控制，所述控制指令包括风机控制指令、卷帘控制指令、照明控制指令和水泵控制指令。
18.在一个可能的设计中，所述自动定位子系统包括与lora物联网网关通信连接的gps定位组和/或蓝牙定位组，所述gps定位组包括若干gps定位终端，所述蓝牙定位组包括若干蓝牙定位基站和定位信标。
19.在一个可能的设计中，所述物联网云平台包括数据资源管理模块、设备管理模块、连接管理模块、运维管理模块和系统接口模块，所述数据资源管理模块、设备管理模块、连接管理模块、运维管理模块和系统接口模块之间通过服务总线连接。
20.第二方面，本发明提供基于lora技术的智慧牧场管理方法，包括：
21.获取体征健康参数、环境监测参数和定位参数，所述体征健康参数、环境监测参数和定位参数均附带有唯一标识编码；
22.提取体征健康参数、环境监测参数和定位参数所附带的唯一标识编码；
23.根据唯一标识编码从预存的用户编码库检索出相匹配的用户身份信息，以及对应的用户终端；
24.向检索出的用户终端发送信息推送提示；
25.接收用户终端反馈的身份验证请求，根据用户身份信息对身份验证请求进行身份验证；
26.在身份验证通过后，将体征健康参数、环境监测参数和定位参数进行参数分类，并将分类后的参数发送至用户终端。
27.基于上述技术内容，通过设置相应的用户编码库，来将牧场监测数据的唯一标识编码与对应的用户身份信息及用户终端进行关联匹配，便于在获得体征健康参数、环境监测参数和定位参数后，通过提取体征健康参数、环境监测参数和定位参数所附带的唯一标识编码，来检索匹配到对应的用户身份信息及用户终端，可以实现多个牧场、多个用户的分别平行管理，通过推送提示及身份验证，可以有效提高牧场监测数据推送的安全可靠性。
28.在一个可能的设计中，所述体征健康参数、环境监测参数和定位参数均附带有分类号码，所述将体征健康参数、环境监测参数和定位参数进行参数分类，并将分类后的参数发送至用户终端，包括：
29.提取体征健康参数、环境监测参数和定位参数所附带的分类号码；
30.根据分类号码调取对应的数据展示模板文件，来将体征健康参数、环境监测参数和定位参数分别填入相应的数据展示模板文件内，生成体征健康参数展示文件、环境监测参数展示文件和定位参数展示文件；
31.将体征健康参数展示文件、环境监测参数展示文件和定位参数展示文件进行打包加密，生成加密文件包；
32.将加密文件包发送至对应的用户终端。
33.基于上述技术内容，通过对体征健康参数、环境监测参数和定位参数的分类处理，以生成不同模式的展示文件，迎合用户的审阅习惯，方便用户通过用户终端查看相应的体征健康参数、环境监测参数和定位参数可以更加一目了然；通过将体征健康参数展示文件、环境监测参数展示文件和定位参数展示文件进行打包加密，生成加密文件包再进行传输，可以有效保证牧场监测数据推送的安全可靠性。
34.第三方面，本发明提供基于lora技术的智慧牧场管理装置，所述装置包括：
35.获取单元，用于获取体征健康参数、环境监测参数和定位参数，所述体征健康参数、环境监测参数和定位参数均附带有唯一标识编码；
36.提取单元，用于提取体征健康参数、环境监测参数和定位参数所附带的唯一标识编码；
37.检索单元，用于根据唯一标识编码从预存的用户编码库检索出相匹配的用户身份信息，以及对应的用户终端；
38.提示单元，用于向检索出的用户终端发送信息推送提示；
39.核验单元，用于接收用户终端反馈的身份验证请求，根据用户身份信息对身份验证请求进行身份验证；
40.分类单元，用于在身份验证通过后，将体征健康参数、环境监测参数和定位参数进行参数分类，并将分类后的参数发送至用户终端。
41.第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述第二方面中任意一种所述的方法。
42.第五方面，本发明提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行上述第二方面中任意一种所述的方法。
43.本发明的有益效果为：
44.本发明通过lora物联网网关分别对接健康监测子系统、环境监测子系统、自动控制子系统和自动定位子系统，来构建lora传输网络，利用lora技术轻量级、低功耗、广覆盖的特点，可以有效解决牧场网络化管理电源效率、远程部署、可扩展部署和成本效益等方面的问题；通过健康监测子系统、环境监测子系统和自动定位子系统可以分别监测采集畜牧的体征健康参数、牧场的环境监测参数和畜牧的定位参数，并通过lora网络上传给lora物联网网关，再由lora物联网网关通过有线或者无线网络传输至物联网云平台，通过物联网云平台对体征健康参数、环境监测参数和定位参数进行分类标识解析后发送给相应用户的用户终端，以供用户可以随时查看牧场和畜牧的情况，进行针对性地管理；同时，物联网云平台可以从用户终端接收或者按预定程序生成相应的控制指令和/或定位指令，将控制指令和/或定位指令发送至lora物联网网关，由lora物联网网关将控制指令发送至自动控制子系统，将定位指令发送至自动定位子系统，自动定位子系统根据定位指令采集畜牧的定位参数，自动控制子系统根据控制指令进行牧场设备的自动化控制，以帮助用户实现对牧场的智慧化管理。
附图说明
45.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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
46.图1为本发明的系统架构示意图；
47.图2为物联网云平台的架构示意图；
48.图3为本发明第一种方法的流程示意图；
49.图4为本发明第二种方法的流程示意图；
50.图5为本发明的装置构成示意图。
具体实施方式
51.下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
52.应当理解，术语第一、第二等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
53.在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。
54.实施例1：
55.本实施例提供基于lora技术的智慧牧场管理系统，如图1所示，包括用户终端、物联网云平台、lora物联网网关、健康监测子系统、环境监测子系统、自动控制子系统和自动定位子系统，所述物联网云平台分别与用户终端和lora物联网网关建立通信连接，所述lora物联网网关分别与健康监测子系统、环境监测子系统、自动控制子系统和自动定位子系统建立lora无线连接，其中：
56.健康监测子系统，用于采集畜牧的体征健康参数，并将体征健康参数传输至lora物联网网关；
57.环境监测子系统，用于采集牧场的环境监测参数，并将环境监测参数传输至lora物联网网关；
58.自动控制子系统，用于接收lora物联网网关发送的控制指令，并根据控制指令进行牧场设备的自动化控制；
59.自动定位子系统，用于接收lora物联网网关发送的定位指令，并根据定位指令采集畜牧的定位参数，将定位参数反馈至lora物联网网关；
60.lora物联网网关，用于将接收的体征健康参数、环境监测参数和定位参数传输至物联网云平台，以及接收物联网云平台下发的控制指令和/或定位指令，将控制指令发送至自动控制子系统，将定位指令发送至自动定位子系统；
61.物联网云平台，用于对接收的体征健康参数、环境监测参数和定位参数进行分类标识解析，并将解析后的体征健康参数、环境监测参数和定位参数发送至用户终端，以及从用户终端接收或者按预定程序生成控制指令和/或定位指令，将控制指令和/或定位指令发送至lora物联网网关；
62.用户终端，用于分类展示解析后的体征健康参数、环境监测参数和定位参数，以及接收用户的操作指令，来生成控制指令和/或定位指令发送至物联网云平台。
63.所述健康监测子系统包括若干绑定在畜牧身上的智能终端，所述智能终端与lora物联网网关建立lora无线连接，用于采集畜牧的体征健康参数发送至lora物联网网关，所述体征健康参数包括体温监测信息、体重监测信息、计步信息、防疫信息和生长信息等。体
温监测信息可通过在智能终端设置体温传感装置获取，体重监测信息可通过在智能终端设置rfid读卡器，读取带rfid标签的体重秤来获得，计步信息可通过在智能终端设置计步器获得，防疫信息可通过智能终端设置的rfid读卡器读取防疫人员的rfid标签获得。
64.所述环境监测子系统包括若干用于牧场环境监测的传感器，所述传感器采集牧场的环境监测参数发送至lora物联网网关，所述环境监测参数包括有害气体信息、水质信息、温湿度信息以及光照信息等。通过各传感器进行24小时不间断的监测，有效保证畜牧养殖的智能生产与科学管理。
65.所述自动控制子系统包括与lora物联网网关无线连接的控制器，所述控制器用于接收lora物联网网关发送的控制指令，并根据控制指令进行牧场设备的自动化控制，所述控制指令包括风机控制指令、卷帘控制指令、照明控制指令和水泵控制指令。风机控制指令用于牧场相应场地内的内循环风机、通风风机等的开关控制，卷帘控制指令用于牧场相应场地内卷帘门的开关控制，照明控制指令用于牧场相应场地内的照明开关控制，水泵控制指令用于牧场相应场地内供水水泵、排水水泵、消毒水泵等的开关控制。
66.所述自动定位子系统包括与lora物联网网关通信连接的gps定位组和/或蓝牙定位组，所述gps定位组包括若干gps定位终端，所述蓝牙定位组包括若干蓝牙定位基站和定位信标，gps定位终端和/或定位信标可绑定在畜牧身上使用。gps定位终端可直接获取卫星定位信息发送至lora物联网网关；通过多个蓝牙定位基站可以对各定位信标进行蓝牙定位，定位信息传输至lora物联网网关。自动定位子系统可设置相应电子围栏，并根据设定的上报时间间隔自动上报畜牧定位参数，当监测到畜牧超过电子围栏边界时，向lora物联网网关发送告警信息，lora物联网网关将告警信息发送至物联网云平台，由物联网云平台发送至用户终端。
67.所述用户终端可以是pc端也可以是移动端。如图2所示，所述物联网云平台包括数据资源管理模块、设备管理模块、连接管理模块、运维管理模块和系统接口模块，所述数据资源管理模块、设备管理模块、连接管理模块、运维管理模块和系统接口模块之间通过服务总线连接。数据资源管理模块用于进行平台的数据管理，可包括数据全流程管理版块、数据访问安全版块、数据存储压缩版块、时序数据存储版块、数据分析版块和报表设计发布版块等；设备管理模块用于进行平台的相应设备信息管理，可包括设备基础管理版块、设备远程监控及异常告警版块、设备地图版块、设备模型版块、规则引擎版块和命令下达版块等；连接管理模块用于平台的相应连接管理，可包括统一连接管理版块、时间同步版块、标识管理版块和应用协议栈版块等；运维管理模块用于平台的日常运维管理，可包括组件自动化运维版块、吞吐量监控版块、系统日志版块和定时任务版块等；系统接口模块用于提供平台的相应系统接口，可包括设备api接口(application programming interface，应用程序接口)、数据api接口、命令api接口、规则api接口和安全api接口等；服务总线用于为平台各模块提供总线对接通道，可包含总线基础功能、业务数据清洗功能和etl(extract transform load，数据仓库)功能等。
68.实施例2：
69.本实施例提供基于lora技术的智慧牧场管理方法，如图3所示，包括以下步骤：
70.s101.获取体征健康参数、环境监测参数和定位参数，所述体征健康参数、环境监测参数和定位参数均附带有唯一标识编码；
71.s102.提取体征健康参数、环境监测参数和定位参数所附带的唯一标识编码；
72.s103.根据唯一标识编码从预存的用户编码库检索出相匹配的用户身份信息，以及对应的用户终端；
73.s104.向检索出的用户终端发送信息推送提示；
74.s105.接收用户终端反馈的身份验证请求，根据用户身份信息对身份验证请求进行身份验证；
75.s106.在身份验证通过后，将体征健康参数、环境监测参数和定位参数进行参数分类，并将分类后的参数发送至用户终端。
76.其应用时，通过设置相应的用户编码库，来将牧场监测数据的唯一标识编码与对应的用户身份信息及用户终端进行关联匹配，便于在获得体征健康参数、环境监测参数和定位参数后，通过提取体征健康参数、环境监测参数和定位参数所附带的唯一标识编码，来检索匹配到对应的用户身份信息及用户终端，可以实现多个牧场、多个用户的分别平行管理，通过推送提示及身份验证，可以有效提高牧场监测数据推送的安全可靠性。
77.在一个可能的设计中，所述体征健康参数、环境监测参数和定位参数均附带有分类号码，如图4所示，所述将体征健康参数、环境监测参数和定位参数进行参数分类，并将分类后的参数发送至用户终端，包括：
78.s201.提取体征健康参数、环境监测参数和定位参数所附带的分类号码；
79.s202.根据分类号码调取对应的数据展示模板文件，来将体征健康参数、环境监测参数和定位参数分别填入相应的数据展示模板文件内，生成体征健康参数展示文件、环境监测参数展示文件和定位参数展示文件；
80.s203.将体征健康参数展示文件、环境监测参数展示文件和定位参数展示文件进行打包加密，生成加密文件包；
81.s204.将加密文件包发送至对应的用户终端。
82.其应用时，通过对体征健康参数、环境监测参数和定位参数的分类处理，以生成不同模式的展示文件，迎合用户的审阅习惯，方便用户通过用户终端查看相应的体征健康参数、环境监测参数和定位参数可以更加一目了然；通过将体征健康参数展示文件、环境监测参数展示文件和定位参数展示文件进行打包加密，生成加密文件包再进行传输，可以有效保证牧场监测数据推送的安全可靠性。
83.实施例3：
84.本实施例提供基于lora技术的智慧牧场管理装置，如图5所示，所述装置包括：
85.获取单元，用于获取体征健康参数、环境监测参数和定位参数，所述体征健康参数、环境监测参数和定位参数均附带有唯一标识编码；
86.提取单元，用于提取体征健康参数、环境监测参数和定位参数所附带的唯一标识编码；
87.检索单元，用于根据唯一标识编码从预存的用户编码库检索出相匹配的用户身份信息，以及对应的用户终端；
88.提示单元，用于向检索出的用户终端发送信息推送提示；
89.核验单元，用于接收用户终端反馈的身份验证请求，根据用户身份信息对身份验证请求进行身份验证；
90.分类单元，用于在身份验证通过后，将体征健康参数、环境监测参数和定位参数进行参数分类，并将分类后的参数发送至用户终端。
91.在一个可能的设计中，所述体征健康参数、环境监测参数和定位参数均附带有分类号码，所述提取单元还用于提取体征健康参数、环境监测参数和定位参数所附带的分类号码，所述分类单元在将体征健康参数、环境监测参数和定位参数进行参数分类，并将分类后的参数发送至用户终端时，具体还用于：
92.根据分类号码调取对应的数据展示模板文件，来将体征健康参数、环境监测参数和定位参数分别填入相应的数据展示模板文件内，生成体征健康参数展示文件、环境监测参数展示文件和定位参数展示文件；
93.将体征健康参数展示文件、环境监测参数展示文件和定位参数展示文件进行打包加密，生成加密文件包；
94.将加密文件包发送至对应的用户终端。
95.实施例4：
96.本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行实施例2中所述的牧场管理方法。其中，所述计算机可读存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒(memory stick)等，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。
97.实施例5：
98.本实施例提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行实施例2中所述的牧场管理方法。其中，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机还可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行实施例2中的方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本技术一个或多个实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
99.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。