基于Ｍ２Ｍ架構的農業大棚遠程監測和智能控制系統及方法技術方案

一種基于Ｍ２Ｍ架構的農業大棚遠程監測和智能控制系統及方法。所述系統包括信息采集、Ｍ２Ｍ網絡傳輸、業務監控、專家決策、系統展示、遠程控制模塊。所述方法首先在溫室大棚內部署多個環境參數的傳感器以采集關鍵信息，然后通過Ｍ２Ｍ模式經互聯網或３Ｇ網絡送到集中平臺，接著在集中平臺內進行數據的存儲、展示和分析，結合作物模型和專家系統輸出決策信息，并通過互聯網或３Ｇ網絡下發控制指令。本發明專利技術擺脫普通溫室大棚本地自動控制系統的局限性，實現在一個平臺上支撐異地多個大棚的生產，從而具備很好的擴展性，支持規模應用；提供在互聯網和手機終端上查看系統并發布指令的手段，具備便捷性；依托寬帶互聯網和３Ｇ通信網來進行信息傳輸。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及農業溫室大棚的環境信息采集、分析和遠程控制，用于設施農業溫室 大棚的信息化建設及提供作物專家服務，屬于農業大棚遠程監測和智能控制系統極方法的

技術介紹
隨著中央十七屆三中全會將規模農業和設施農業列入重點扶持對象，以及國家在 近兩年出臺的一系列推進下一代互聯網技術應用發展和電子信息產業振興的激勵政策，啟 動和發展有關下一代互聯網與現代農業科研、生產示范融合應用的時機已成熟。溫室遠程 控制是集農業科技上的高、精、尖技術和計算機自動控制技術于一體的最先進的農業生產 設施，是現代農業科技向產業轉化的物質基礎。它能營造相對獨立的作物生長環境，徹底擺 脫傳統農業對自然環境的高度依賴。智能化溫室監測是我國在可持續發展戰略指導下開辟 的農業新方向。國際上傳感網絡技術在農業中的應用雖不普及，但在諸多國家有不乏應用的亮 點。目前農業方面的傳感技術應用主要在一些高校和研究所的試驗田，及個別珍稀種苗培 育基地，而且傳感數據相對單一(比如只是對溫度和濕度進行采集)，且對獲取的數據還需 進行手工統計和分析，缺乏智能化的數據管理和分析平臺，更未做到災害預警和應對聯動。 本專利技術則提出了建設集傳感、存儲、分析、聯動與一體的智能農業系統的技術方法，才真正 解決農業現代化的需求，是目前國內外農業應用的發展趨勢。
技術實現思路
本專利技術的目的是為農業作業者提供對大棚內作物精確監測、科學管理的手段。本 專利技術致力于結合傳感技術、網絡技術和農業專家系統，創造遠程監控和智能控制的集中平 臺，提供農業科技的高效率工具。從作物產量角度來看，它通過科學種植，提高單位面積產 出值；從勞動力角度來看，它有助于實現溫室大棚無人值守，以及農業科學通過專家系統實 現對生產的指導，克服農業科技工作者人手不足的缺陷。因此，本專利技術的使用和推廣可以帶 來很好的經濟和社會效益。本專利技術為實現上述目的，采用如下技術方案本專利技術基于M2M架構的農業大棚遠程監測和智能控制系統，包括信息傳感模塊、M2M 網絡傳輸模塊、業務監控模塊、專家決策模塊、遠程控制模塊和系統展示模塊，其中信息傳 感模塊的輸出端接M2M網絡傳輸模塊的信息輸入端，M2M網絡傳輸模塊的信息輸出端接業 務監控模塊的輸入端，專家決策模塊和業務監控模塊的輸出端分別接系統展示模塊的輸入 端，專家決策模塊和業務監控模塊雙向連接，專家決策模塊的控制輸出端接M2M網絡傳輸 模塊的控制輸入端，M2M網絡傳輸模塊的控制輸出端接遠程控制模塊的輸入端?；贛2M架構的農業大棚遠程監測和智能控制系統的控制方法，通過信息傳感模 塊獲取農業大棚的環境參數和作物生長和繁殖情況，通過業務監控模塊實現信息的存儲、分析、告警，通過專家決策模塊對棚內作物生產和繁殖情況進行建模、對接專家系統并輸出 決策信息，通過遠程控制模塊實現對農業大棚環境參數的調節，通過M2M網絡傳輸模塊完 成信息傳感模塊與業務監控模塊的連接，及專家決策模塊和遠程控制模塊的連接，通過系 統展示模塊實現基于互聯網和系統在線展示和手機端的在線展示。優選地，所述信息傳感模塊包括在農業大棚里部署監測棚內環境參數的傳感器以 及攝像頭，包括光照傳感器、氣體溫度傳感器、氣體濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤濕度 傳感器和二氧化碳含量傳感器，實現采集日射量、氣溫、地溫、濕度及C02濃度等環境要素 的功能；部署視頻攝像頭來實現作物生產狀態的采集。優選地，所述M2M網絡傳輸模塊將信息傳感模塊將采集的實時數據以指定的周期 (周期數值可以設置為1秒到86400秒之內任意數值，默認設置為60秒)采集到數據采集器 (RTU)，數據采集器(RTU)將模擬電信號量轉化成數字量，再通過基于CDMA EVDO制式的數 據通訊單元(DTU)接入互聯網；把專家決策模塊輸出的控制指令進行IP封裝，通過CDMA網 絡發送到大棚內的遠程控制模塊。優選地，所述業務監控模塊儲存和分析所采集的棚內環境參數數據和視頻數據， 并提供通信管理、傳感器管理、傳感數據查詢、閾值設置、報警聯動、帳號管理和日志管理。優選地，所述專家決策模塊利用機器學習和模式識別等人工智能技術建立作物生 長控制和管理的輔助決策體系，自動識別、整理和記錄溫室大棚管理專家的種植規則，按照 這個規則輸出決策結果，用以對調節大棚環境參數進行調節；系統設置直接采納專家決策 模塊的輸出建議(自動模式)，或者參考專家決策模塊的輸出(半自動模式)形成控制指令， 通過M2M網絡傳輸模塊向遠程的大棚發送。優選地，所述遠程控制模塊根據控制指令，控制風機、天窗、遮陽布、外遮陽、水簾、 灌溉等設施的開啟、關閉和運動；調節棚內攝像機的角度和焦距。優選地，所述系統展示模塊基于互聯網，采用B/S架構，在網頁上顯示大棚內的實 時視頻，顯示大棚的告警信息，顯示大棚核心環境參數的當前值和歷史曲線，顯示當日和三 天內的天氣預報；基于WAP協議在手機上顯示大棚當前的環境參數和告警信息，并加載環 境參數的歷史曲線、可以加載大棚的實時視頻，加載當日和三天內的天氣預報。本專利技術的優點1、規模性本專利技術的技術方法設計上，把個體生產和規?；a相結合，充分利用互 聯網和傳感技術技術，在一個平臺上支撐異地多個大棚的生產，從而既滿足不同地區個體 農民生產的需要，又滿足企業規模生產的需要。從而克服了普通溫室大棚本地自動控制系 統的局限性。2、科學性本專利技術引入了農業專家系統，對采集的數據進行智能運算和科學決策。 從而提升了生產的科學性，并有效解決農業科技下鄉人力不足的局面，加快科技興農。3、便捷性本專利技術在系統展示方面提供互聯網登錄后查看的手段，及通過手機上 網查看并發布指令的手段，極大提高管理的及時性和便捷性。4、先進性本專利技術中，系統不同模塊的通信采用先進的M2M架構設計，并依托寬帶 互聯網和3G通信網來進行信息傳輸，符合未來物聯網發展的技術趨勢。附圖說明圖1是本方法中各模塊的流程示意圖。圖2是M2M網絡傳輸模塊的結構拓撲圖。具體實施方式下面結合附圖對專利技術的技術方案作進一步詳細的說明如圖1所示，本專利技術提供一種基于M2M架構的農業大棚遠程信息采集和智能控制方法， 用于建設統一平臺(系統)，以實現對多個農業溫室大棚的遠程監測和智能控制。其技術路 線是在溫室大棚內部署多個環境參數的傳感器以采集關鍵信息，通過M2M模式經互聯網或 3G網絡送到集中平臺，集中平臺內進行數據的存儲、展示和分析，結合作物模型和專家系統 輸出決策信息，并通過互聯網或3G網絡下發控制指令，達到遠程控制調節溫室環境參數的 目的。下面，具體地介紹各模塊功能或工作方法。1、信息采集模塊和遠程控制模塊部署在溫室大棚內。信息采集模塊的工作方法是 在大棚里部署傳感器，采集到的日射量、氣溫、地溫、濕度及C02濃度等環境要素；并部署視 頻攝像頭和視頻編碼器，采集棚區的實時視頻流。遠程控制模塊的工作方法是根據接收到 的控制指令，通過PLC (可編程邏輯控制器)去觸發溫室大棚的風機、外遮陽、內遮陽、水簾、 側窗等設施的開啟、關閉，觸發水車的前后移動和噴水，從而調節棚內溫度、濕度、光照、土 壤的參數。2、業務監控模塊、專家決策模塊、系統展示模塊構成一個統一平臺，擁有固定IP 地址，集中式部署在互聯網上并托管于電信運營商的IDC機房。平臺可以同時接入多個溫 室大本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于Ｍ２Ｍ架構的農業大棚遠程監測和智能控制系統，其特征在于：包括信息傳感模塊、Ｍ２Ｍ網絡傳輸模塊、業務監控模塊、專家決策模塊、遠程控制模塊和系統展示模塊，其中信息傳感模塊的輸出端接Ｍ２Ｍ網絡傳輸模塊的信息輸入端，Ｍ２Ｍ網絡傳輸模塊的信息輸出端接業務監控模塊的輸入端，專家決策模塊和業務監控模塊的輸出端分別接系統展示模塊的輸入端，專家決策模塊和業務監控模塊雙向連接，專家決策模塊的控制輸出端接Ｍ２Ｍ網絡傳輸模塊的控制輸入端，Ｍ２Ｍ網絡傳輸模塊的控制輸出端接遠程控制模塊的輸入端。

【技術特征摘要】
1.一種基于M2M架構的農業大棚遠程監測和智能控制系統，其特征在于包括信息傳 感模塊、M2M網絡傳輸模塊、業務監控模塊、專家決策模塊、遠程控制模塊和系統展示模塊， 其中信息傳感模塊的輸出端接M2M網絡傳輸模塊的信息輸入端，M2M網絡傳輸模塊的信息 輸出端接業務監控模塊的輸入端，專家決策模塊和業務監控模塊的輸出端分別接系統展示 模塊的輸入端，專家決策模塊和業務監控模塊雙向連接，專家決策模塊的控制輸出端接M2M 網絡傳輸模塊的控制輸入端，M2M網絡傳輸模塊的控制輸出端接遠程控制模塊的輸入端。2.一種如權利要求1所述的基于M2M架構的農業大棚遠程監測和智能控制系統的控制 方法，其特征在于通過信息傳感模塊獲取農業大棚的環境參數和作物生長和繁殖情況，通過業務監控模 塊實現信息的存儲、分析、告警，通過專家決策模塊對棚內作物生產和繁殖情況進行建模、 對接專家系統并輸出決策信息，通過遠程控制模塊實現對農業大棚環境參數的調節，通過 M2M網絡傳輸模塊完成信息傳感模塊與業務監控模塊的連接，及專家決策模塊和遠程控制 模塊的連接，通過系統展示模塊實現基于互聯網和系統在線展示和手機端的在線展示。3.根據權利2要求所述的基于M2M架構的農業大棚遠程監測和智能控制系統方法，其 特征在于所述信息傳感模塊包括在農業大棚里部署監測棚內環境參數的傳感器以及攝像 頭，包括光照傳感器、氣體溫度傳感器、氣體濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器 和二氧化碳含量傳感器，實現采集日射量、氣溫、地溫、濕度及C02濃度等環境要素的功能； 部署視頻攝像頭來實現作物生產狀態的采集。4.根據權利2要求所述的基于M2M架構的農業大棚遠程監測和智能控制系統方法， 其特征在于所述M2M網絡傳輸模塊將信息傳感模塊所采集的實時數據以指定的周期采...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金羿，朱明，朱海，錢小聰，丁培培，
申請(專利權)人：江蘇鴻信系統集成有限公司，
類型：發明
國別省市：84[中國|南京]