一種基于物聯網的農情監測診斷方法
【專利摘要】本發明提供了一種采用物聯網技術實現遠程農情監測與病蟲害診斷的基于物聯網的農情監測診斷方法，包括與集中器相連的現場數據采集端、服務器端和客戶端，所述客戶端包括監測咨詢終端和視頻監測端；所述現場數據采集端包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器和二氧化碳濃度傳感器；所述服務器端包括管理模塊、集群模塊、Jingle模塊、XML解析模塊、存儲模塊、通訊模塊和安全模塊；所述監測咨詢終端包括環境因子監控模塊、咨詢診斷模塊、視頻編解碼模塊、音頻編解碼模塊、XML編解碼模塊、Jingle模塊、通訊模塊和安全模塊；所述視頻監測端包括視頻編解碼模塊和音頻編解碼模塊。
【專利說明】一種基于物聯網的農情監測診斷方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種農情監測系統，尤其是一種基于物聯網的農情監測診斷方法。
【背景技術】
[0002]當前環境下農民對遠程農業技術培訓，對實時病蟲害診斷，對掌握合理澆水、施月巴、通風、打藥時間等需求十分迫切，而農業生產合作社、農業生產基地、農業生產企業也非常迫切需要專家的實時技術指導和通過信息技術手段來實現精細操作，從而減少生產成本提聞效益。
[0003]物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，其通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，將任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。目前，物聯網正越來越廣泛地應用到各個領域，受到各國關注。物聯網是發展現代農業的重要支撐，是加強農產品質量安全的有效舉措，其在農業領域的應用日益受到國家重視。

【發明內容】

[0004]本發明提供了一種基于物聯網的農情監測診斷方法，采用物聯網技術，將遠程雙向視頻咨詢診斷及科技培訓、農作物環境因子監測、農作物現場視頻監控等進行有機結合，形成統一的系統來實現遠程農情監測與病蟲害診斷。
[0005]實現本發明目的的一種基于物聯網的農情監測診斷方法，包括與集中器相連的現場數據采集端、服務器端和客戶端，所述客戶端包括監測咨詢終端和視頻監測端；
[0006]所述現場數據采集端包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器和二氧化碳濃度傳感器；
[0007]所述服務器端包括管理模塊、集群模塊、Jingle模塊、XML解析模塊、存儲模塊、通訊模塊和安全模塊；
[0008]所述監測咨詢終端包括環境因子監控模塊、咨詢診斷模塊、視頻編解碼模塊、音頻編解碼模塊、XML編解碼模塊、Jingle模塊、通訊模塊和安全模塊；
[0009]所述視頻監測端包括視頻編解碼模塊和音頻編解碼模塊。
[0010]本發明的一種基于物聯網的農情監測診斷方法的有益效果如下:
[0011]本發明的一種基于物聯網的農情監測診斷方法，基于XML語言，擴展性、標準化、穩定性都很強，能夠很好地在互聯網和3G移動平臺上應用。在示范應用過程中，該系統能夠指導生產基地做到及時、準確地澆水、施肥和打藥，節約了生產成本，提高了產品品質；其遠程專家咨詢診斷功能能夠幫助降低農業生產事故的發生率。
[0012]本發明的一種基于物聯網的農情監測診斷方法提供實時監控、生產決策和咨詢服務；主要包括環境因子監測子系統、智能決策子系統和專家遠程科技咨詢服務子系統等三大功能子系統。環境因子監測子系統主要針對農業生產中的溫度、濕度、光照、二氧化碳等環境因子的監測和生產現場的視頻監控；智能決策子系統對監控的相關數據進行數據分析，并根據情況進行報警和自動調控，從而提醒生產者準確把握澆水、施肥、病蟲害防治等合適時機，幫助實現農業生產精細化；專家遠程科技咨詢服務子系統，實現農戶與專家遠程面對面地咨詢和交流，隨時解決農業生產中碰到的問題；進行實時的病蟲害診斷，減少農業損失；還可以根據需要開展遠程教育培訓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的一種基于物聯網的農情監測診斷方法的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，本發明的一種基于物聯網的農情監測診斷方法，包括與集中器相連的現場數據采集端、服務器端和客戶端，所述客戶端包括監測咨詢終端和視頻監測端；
[0015]所述現場數據采集端包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器和二氧化碳濃度傳感器；
[0016]所述服務器端包括管理模塊、集群模塊、Jingle模塊、XML解析模塊、存儲模塊、通訊模塊和安全模塊；
[0017]所述監測咨詢終端包括環境因子監控模塊、咨詢診斷模塊、視頻編解碼模塊、音頻編解碼模塊、XML編解碼模塊、Jingle模塊、通訊模塊和安全模塊；
[0018]所述視頻監測端包括視頻編解碼模塊和音頻編解碼模塊。
[0019]本發明的一種基于物聯網的農情監測診斷方法的工作原理如下:
[0020](I)現場數據采集端主要采集環境因子諸如溫度、濕度、光照、二氧化碳等環境因子以及現場視頻數據。它采用H.264媒體編碼技術、G.723.1、AMR (Adaptive Multi_Rate)編碼技術和XMPP協議實現視頻數據的采集；采用智能傳感器、CAN總線和RS-485總線相結合的方式采集溫度、濕度、光照、二氧化碳等環境因子:現場的環境因子數據由各傳感器進行采集，通過485總線或CAN總線傳輸到集中器，集中器上的XML編解碼器把數據轉換成XML格式的數據，通過網絡傳輸到服務器端；采集視頻數據的攝像頭直接連接在電腦上，通過網絡與客戶端相連，所有的數據受服務器端的多點控制單元(MCU)控制，服務器端的指令為XML格式，也通過集中器上的XML編解碼器轉換成各設備能識別的指令。
[0021](2)服務器端主要負責信息交換、信息管理、指令調度、數據保存、信令中轉、數據存儲、安全保障、群集、終端管理、用戶管理等。它采用XMPP協議、群集技術、組合認證技術，完成主從服務器、通訊、用戶認證、用戶管理和咨詢室管理等功能；服務器端是整個系統的控制中心，它主要包括管理模塊、集群模塊、Jingle模塊、XML解析模塊、存儲模塊、通訊模塊和安全模塊。管理模塊主要實現用戶管理、客戶端管理、指令管理等功能Jingle模塊、XML解析模塊和通訊模塊實現指令的發收、音視頻的調度，存儲模塊實現設置信息、用戶信息等相關信息的存儲功能。
[0022](3)客戶端主要實現咨詢診斷、視頻監測、環境因子監測等功能。它采用H.264媒體編碼技術、G.723.UAMR(Adaptive Multi_Rate)編碼技術、XMPP協議、組合認證技術。不僅可以實現對各類環境因子及現場視頻的監控，還可以實現與專家進行音頻、視頻、圖片、文字交流，實現遠程雙向視頻咨詢診斷。客戶端主要包括環境因子監控模塊、咨詢診斷模塊、視頻監測端、視頻編解碼模塊、音頻編解碼模塊、XML編解碼模塊、Jingle模塊、通訊模塊和安全模塊。環境因子監控模塊、咨詢診斷模塊、視頻監測端是客戶端與用戶交互的界面，用戶通過環境因子監控模塊遠程監控農作物生產現場溫度、濕度、光照、二氧化碳等環境因子；通過視頻監控模塊遠程監控現場的視頻，咨詢診斷模塊讓用戶與專家遠程溝通，并把作物特征視頻和圖片(如病蟲害的葉片、植株等)傳給專家，供專家參考。視頻編解碼模塊、音頻編解碼模塊、XML編解碼模塊、Jingle模塊、通訊模塊是客戶端支撐模塊，所有的信令都以XMPP協議進行傳送，音頻和視頻通過Jingle協議進行傳輸。
[0023]遠程雙向視頻咨詢診斷是在音視頻通信技術的基礎上發展起來的，目前主要有兩大技術，一種是ITU-T的H.323建議與實時傳輸協議(RTP)、資源預留協議(RSVP)等配合，實現音視頻傳送；另一種是Jabber協議與實時傳輸協議(RTP)、資源預留協議(RSVP)等配合，實現音視頻傳送。第一種目前技術比較成熟、支持的廠家比較多；第二種基于XML，其擴展性和標準化強，越來越受到廠家的青睞，同時，由于XML的標準化和通用性，很容易擴展功能，易于移植到3G網絡上。遠程雙向視使得農業遠程病蟲害診斷成為可能。
[0024]對農作物生長進行視頻監測，對預防農作物自然災害、人為災害、病蟲害，以及評估農作物生長態勢，進行合理化生產有著重要的意義，目前基于網絡的視頻監測技術已經相當成熟。在農作物環境因子中水、光、氣、溫等傳感器比較成熟，數據傳輸方式，也從原來的232、485方式發展到總線方式。80年代后期，提出了智能型傳感器的概念，即把微控制器(MCU)、數字信號處理器(DSP)或專用集成電路(ASIC)技術與傳統的傳感器結合起來，也可以說是計算機技術與傳感器技術相結合。環境因子監控中用得最多、技術最成熟的是集散控制系統(DCS distributed Control System)。中心機房的PC機(上位機)與各個溫室的自動控制器(下位機)之間利用CAN總線相連，各個溫室的自動控制器(下位機)通過RS-485總線與采集器相連，同時，現在智能溫室測控系統與Internet相連接，實現控制網和信息網絡的無縫結合。
[0025]本發明系統的性能指標:
[0026](I)實現遠程對農業環境因子的實時監測。
[0027](2)實現遠程對農業生產環境的實時視頻監控。
[0028](3)實現智能決策報警。
[0029](4)實現對農業環境因子數據的分析查詢。
[0030](5)實現專家遠程雙向視頻咨詢診斷。
[0031](6)采用MCU技術，符合H.323等標準，支持H.323v2以上版本。可由管理中心完成級聯控制，最大級聯數為5級，具有多分屏功能，支持四畫面功能。最大能支持8分屏，支持速率適配能力。
[0032](7)數據通訊技術，用戶通訊速率為128Kb / s_4096Kb / S，支持音視頻對稱傳輸和不對稱傳輸；
[0033](8)音頻技術，支持G.711、G.722、G.723，具有自動唇音同步、音視頻延遲<40ms ;具有混音、消除回音功能；
[0034](9)數據中心管理技術，實現文字聊天、應用程序共享、電子白板、靜態圖像傳輸、文件交換、主席控制、語音控制和診斷方式等控制。
[0035](10)考慮到系統的擴展移植、整合視頻、數據庫維護等相關因素，Web部分采用C#開發，數據庫采用sql server 2005。數據采集、傳輸部分采用Visual C++。[0036](11)基于GPRS的接收程序，用于接收GPRS的遠程傳輸集中器，并實時存入sqlserver 2005 數據庫。
[0037]上面所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神前提下，本領域普通工程技術人員對本發明技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種基于物聯網的農情監測診斷方法，包括與集中器相連的現場數據采集端、服務器端和客戶端，所述客戶端包括監測咨詢終端和視頻監測端； 所述現場數據采集端包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器和二氧化碳濃度傳感器； 所述服務器端包括管理模塊、集群模塊、jingle模塊、XML解析模塊、存儲模塊、通訊模塊和安全模塊； 所述監測咨詢終端包括環境因子監控模塊、咨詢診斷模塊、視頻編解碼模塊、音頻編解碼模塊、XML編解碼模塊、Jingle模塊、通訊模塊和安全模塊； 所述視頻監測端包括視頻編解碼模塊和音頻編解碼模塊。
【文檔編號】G05B19/418GK103558811SQ201310362687
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】欒汝朋, 于峰, 張倩, 李剛, 劉新, 孫素芬, 張峻峰 申請人:北京市農林科學院, 北京智農天地網絡技術有限公司