一種基于NB?IoT的農情監控系統技術方案

本發明專利技術涉及農業信息化技術領域，具體地說是一種基于NB?IoT的農情監控系統。包括感知控制層、傳輸層、服務層、應用層。感知控制層包括現場監控器，現場監控器包括數據監測模塊、設備控制模塊、通信模塊、電池供電模塊、定位模塊；通信模塊包括連接NB?IoT網絡的NB?IoT單元；數據監測模塊監測農情數據并通過NB?IoT單元發送至服務層；傳輸層包括連接感知控制層和服務層的NB?IoT網絡。通訊服務模塊接收來自感知控制層的農情數據和位置數據，并通過數據服務模塊存儲至數據庫中。基于NB?IoT構建的農情監控系統，擁有的低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優勢能夠解決現有農情監控系統的難點與不足，為未來農業物聯網的發展提供很好的技術支撐，擴大應用范圍。

【技術實現步驟摘要】
一種基于NB-IoT的農情監控系統
本專利技術涉及農業信息化
，具體地說是一種基于NB-IoT的農情監控系統。
技術介紹
農業在中國國民經濟中占有重要地位，農情監控是實現農業高效可持續發展的重要基礎性工作。近年來隨著電子與通信技術的發展，以物聯網、云計算和大數據為代表的新一代信息技術，正在不斷地應用于農業的各個領域，推動農業現代化發展的步伐。現有的農情監控系統為保證實施效果，不管是有線網絡通信還是無線網絡通信，傳感器設備均無法使用電池續航工作，因而在系統建設期需要進行有線供電網絡的布設，或者配備太陽能發電裝置，建設周期長，投入成本高。規模越大，傳感器采集點越密集，則建設的綜合成本越高。基于目前這些技術方案的系統無論使用有線通信網絡，還是Zigbee、433MHz短距離無線、WiFi等無線局域網組網通信，要實現遠程監控，還需要在農業設施上建設光纖、機房、交換機、無線熱點等通信基礎設施，前期投入成本大，后期維護成本高。如果使用GPRS、3G、4G等運營商蜂窩網絡，由于這些網絡是基于手機寬帶應用設計，對于農情監測的傳感設備窄帶數據通信特點而言，不僅支持的節點數量受限制，而且通信信令繁瑣，網絡通信效率低，運行功耗大。另外，針對農情監測在土壤、水下、林區等采集應用環境下，寬帶蜂窩網絡覆蓋能力弱，空間應用范圍受限制。另外，在系統服務模式上，現有的農情監控系統僅僅停留在采集數據加人工查看分析（遠程專家）的模式上，沒有充分利用目前逐步成熟的云計算技術和大數據分析處理技術，整體的分析計算水平較低。軟件服務方式也是以傳統的PC端客戶軟件或Web方式為主，由于農業應用環境的特點，普通農戶和農業場所均不配備電腦和網絡設施，所以服務的到達率和效率均較低，在目前智能手機基本普及的情況下，急需升級到移動服務方式。
技術實現思路
本專利技術為了解決上述技術和應用問題，提供一種基于NB-IoT的農情監控系統，其特征在于：包括感知控制層、傳輸層、服務層以及應用層。所述感知控制層包括現場監控器，所述現場監控器包括數據監測模塊、設備控制模塊、通信模塊、電池供電模塊、定位模塊；所述通信模塊包括連接NB-IoT網絡的NB-IoT單元；所述數據監測模塊監測農情數據并通過所述NB-IoT單元發送至所述服務層；所述定位模塊檢測位置數據并通過所述NB-IoT單元發送至所述服務層；所述設備控制模塊通過所述NB-IoT單元接收來自所述服務層的設備控制指令并輸出控制信號。所述傳輸層包括連接所述感知控制層和所述服務層的所述NB-IoT網絡。所述服務層包括業務服務模塊、通訊服務模塊、連接數據庫的數據服務模塊，所述通訊服務模塊與所述數據服務模塊通過ESB總線通信，所述業務服務模塊與所述數據服務模塊通過ESB總線通信，所述數據服務模塊與所述通信模塊通過ESB總線通信；所述通訊服務模塊接收來自所述感知控制層的所述農情數據和位置數據，并通過所述數據服務模塊存儲至所述數據庫中；所述業務服務模塊包括終端控制單元，所述終端控制單元接收來自所述應用層的設備控制請求，并通過所述通訊服務模塊發送設備控制指令至所述感知控制層。所述應用層包括用戶訪問終端、Web應用服務模塊，所述用戶訪問終端通過運營商網絡與所述Web應用服務模塊相連；所述Web應用服務模塊與所述業務服務模塊通過ESB總線通信。作為優選，所述業務服務模塊包括部署在服務器集群中的數據檢測單元、趨勢分析單元和農情告警單元；所述數據檢測單元按照向訂閱檢測服務的用戶訪問終端推送農情檢測數據，所述農情檢測數據包括農情區域數據和農情分類數據。所述趨勢分析單元根據來自所述用戶訪問終端的趨勢分析請求向所述用戶訪問終端提供分析圖表、數據統計結果、數據分析結果，所述趨勢分析圖包括實時趨勢圖查看、農情分布圖、歷史同期對比趨勢圖、自定義圖表。所述農情告警單元在農情數據超出預設值時向訂閱告警服務的用戶訪問終端發送告警信息。作為優選，所述服務層包括輔助業務模塊，所述輔助業務模塊包括部署在服務器集群中的登陸認證單元、權限驗證單元、數據驗證單元、事務處理單元、異常處理單元、緩存管理單元、日志記錄單元；所述輔助業務模塊與所述數據服務模塊通過ESB總線通信，所述輔助業務模塊與所述Web應用服務模塊通過ESB總線通信。作為優選，所述終端控制單元在農情數據超出預設值時生成相應的設備控制指令，并通過所述通訊服務模塊將所述通訊服務模塊發送至所述感知控制層。作為優選，所述數據庫包括指令隊列；所述終端控制單元根據所述設備控制請求在所述指令隊列中添加相應的設備控制指令；通過所述通訊服務模塊發送所述指令隊列中的設備控制指令至所述感知控制層。作為優選，所述數據庫包括指令失敗隊列；所述通訊服務單元對發送不成功的設備控制指令進行重發，所述通訊服務單元將重發次數超過最大重發次數的設備控制指令存儲至所述指令失敗隊列中，并通知對應的所述用戶訪問終端。作為優選，所述現場監控器包括圖像監測模塊，所述通信模塊包括3G/4G單元；所述傳輸層包括圖像專用網絡；所述圖像監測模塊檢測圖像數據并通過所述3G/4G單元經所述圖像專用網絡發送至所述服務層。作為優選，所述傳感模塊包括氣候類傳感單元、空氣類傳感單元、土壤類傳感單元、水質類傳感單元中的一種或者多種。作為優選，所述設備控制模塊包括繼電器控制單元、電磁閥控制單元、模擬量輸出控制單元、RS485總線通信控制單元、CAN總線通信控制單元中的一種或者多種。作為優選，所述定位模塊包括GPS定位單元和北斗定位單元，所述GPS定位單元和所述北斗定位單元集成在一個組件中。本專利技術基于NB-IoT（窄帶物聯網，NarrowBandInternetofThings）構建的農情監控系統，擁有的低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優勢能夠解決現有農情監控系統的難點與不足，為未來農業物聯網的發展提供很好的技術支撐，擴大應用范圍。附圖說明圖1是本專利技術實施例的農情監控系統的系統架構。圖2是本專利技術實施例的農情監控系統的訪問互動方式示意圖。圖3是本專利技術實施例的農情監控系統的系統圖。圖4是本專利技術實施例的農情數據采集示意圖。圖5是本專利技術實施例的終端控制示意圖。圖6是本專利技術實施例的輔助業務示意圖。圖7是本專利技術實施例的現場監控器的示意圖。具體實施方式以下具體實施例僅僅是對本專利技術的解釋，其并不是對本專利技術的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本專利技術的權利要求范圍內都受到專利法的保護。實施例一如圖1所示，一種基于NB-IoT的農情監控系統，采用分層架構設計、分布式部署設計以及云計算設計，包括感知控制層、傳輸層、服務層以及應用層。感知控制層包括作為系統終端節點設備的現場監控器，主要包括防水殼體以及設置在防水殼體內的設備控制模塊、通信模塊、電池供電模塊、定位模塊、圖像監測模塊。現場監控器還包括數據監測模塊，數據監測模塊根據功能和應用方式的不同，可以內置在殼體中也可以外置，通過防水連接器連接至殼體內。數據監測模塊根據需要可以是氣候類傳感單元、空氣類傳感單元、土壤類傳感單元、水質類傳感單元中的一種或者多種。氣候監測傳感器組件可以是風速傳感器、風向傳感器、大氣壓力傳感器、降雨強度傳感器、光照強度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器的任一種傳感器或任本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于NB?IoT的農情監控系統，其特征在于：包括感知控制層、傳輸層、服務層以及應用層；所述感知控制層包括現場監控器，所述現場監控器包括數據監測模塊、設備控制模塊、通信模塊、電池供電模塊、定位模塊；所述通信模塊包括連接NB?IoT網絡的NB?IoT單元；所述數據監測模塊監測農情數據并通過所述NB?IoT單元發送至所述服務層；所述定位模塊檢測位置數據并通過所述NB?IoT單元發送至所述服務層；所述設備控制模塊通過所述NB?IoT單元接收來自所述服務層的設備控制指令并輸出控制信號；所述傳輸層包括連接所述感知控制層和所述服務層的所述NB?IoT網絡；所述服務層包括業務服務模塊、通訊服務模塊、連接數據庫的數據服務模塊，所述通訊服務模塊與所述數據服務模塊通過ESB總線通信，所述業務服務模塊與所述數據服務模塊通過ESB總線通信，所述數據服務模塊與所述通信模塊通過ESB總線通信；所述通訊服務模塊接收來自所述感知控制層的所述農情數據和位置數據，并通過所述數據服務模塊存儲至所述數據庫中；所述業務服務模塊包括終端控制單元，所述終端控制單元接收來自所述應用層的設備控制請求，并通過所述通訊服務模塊發送設備控制指令至所述感知控制層；所述應用層包括用戶訪問終端、Web應用服務模塊，所述用戶訪問終端通過運營商網絡與所述Web應用服務模塊相連；所述Web應用服務模塊與所述業務服務模塊通過ESB總線通信。...

【技術特征摘要】
1.一種基于NB-IoT的農情監控系統，其特征在于：包括感知控制層、傳輸層、服務層以及應用層；所述感知控制層包括現場監控器，所述現場監控器包括數據監測模塊、設備控制模塊、通信模塊、電池供電模塊、定位模塊；所述通信模塊包括連接NB-IoT網絡的NB-IoT單元；所述數據監測模塊監測農情數據并通過所述NB-IoT單元發送至所述服務層；所述定位模塊檢測位置數據并通過所述NB-IoT單元發送至所述服務層；所述設備控制模塊通過所述NB-IoT單元接收來自所述服務層的設備控制指令并輸出控制信號；所述傳輸層包括連接所述感知控制層和所述服務層的所述NB-IoT網絡；所述服務層包括業務服務模塊、通訊服務模塊、連接數據庫的數據服務模塊，所述通訊服務模塊與所述數據服務模塊通過ESB總線通信，所述業務服務模塊與所述數據服務模塊通過ESB總線通信，所述數據服務模塊與所述通信模塊通過ESB總線通信；所述通訊服務模塊接收來自所述感知控制層的所述農情數據和位置數據，并通過所述數據服務模塊存儲至所述數據庫中；所述業務服務模塊包括終端控制單元，所述終端控制單元接收來自所述應用層的設備控制請求，并通過所述通訊服務模塊發送設備控制指令至所述感知控制層；所述應用層包括用戶訪問終端、Web應用服務模塊，所述用戶訪問終端通過運營商網絡與所述Web應用服務模塊相連；所述Web應用服務模塊與所述業務服務模塊通過ESB總線通信。2.根據權利要求1所述的一種基于NB-IoT的農情監控系統，其特征在于：所述業務服務模塊包括部署在服務器集群中的數據檢測單元、趨勢分析單元和農情告警單元；所述數據檢測單元向訂閱檢測服務的用戶訪問終端推送農情檢測數據，所述農情檢測數據包括農情區域數據和農情分類數據；所述趨勢分析單元根據來自所述用戶訪問終端的趨勢分析請求向所述用戶訪問終端提供分析圖表、數據統計結果、數據分析結果，所述趨勢分析圖包括實時趨勢圖查看、農情分布圖、歷史同期對比趨勢圖、自定義圖表；所述農情告警單元在農情數據超出預設值時向訂閱告警服務的用戶訪問終端發送告警信息。3.根據權利要求2所述的一種基于NB-IoT的農情監控系統，其特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周建，汪鋒，李春華，吳凱，
申請(專利權)人：湖州中科星農科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江,33