本發明涉及溫室大棚監控系統技術領域，具體涉及一種溫室大棚智能數據傳輸與控制的方法及裝置。

背景技術：

溫室大棚是實現設施農業和工廠化農業的基礎設施，是作物生長環境人工調節的基本設施。通過溫室大棚可長期為作物創造最佳的生長條件，避免外界惡劣環境的影響，達到調節作物產期、促進作物生長發育、防治病蟲害及調高產量和品質等目的。溫室大棚種植為提高人們的生活水平帶來了極大的便利，得到了迅速的推廣和應用。

傳統的大棚管理是基于菜農的身體感知和最基本的例如溫度計、濕度計等分立式傳感器對大棚內環境進行判斷，然后結合經驗進行管理控制。后期開發出一些傳感器和控制器相結合的寬泛的閉環控制設備，這類控制設備一定程度上實現了對大棚的一些最基本的自動化管理和控制。

現有的這兩種控制方式都有比較明顯的缺點，對于第一種結合經驗進行管理控制的方式，由于受到菜農自身條件和經驗的影響非常大，是否具備豐富的經驗將直接影響其判斷，進而影響控制操作；第二種自動化管理和控制方式是基于廣泛經驗的一種閾值判斷方法，但是它的孤立性非常強，沒用聯動，缺乏預判，而且仍然會受到人為因素判斷的影響。由于經驗積累過程和傳播手段的影響，以及控制設備自身的局限性這些問題的解決有很大困難，因此，如何實現對溫室大棚的智能自動化控制，克服主觀判斷和孤立控制的弊端，達到科學合理種植的要求，已成了急需解決的技術問題。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發明提供一種溫室大棚智能數據傳輸與控制的方法及裝置，能夠有效的利用海量數據進行宏觀與微觀并行的精準判斷和迅捷控制。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種溫室大棚智能數據傳輸與控制的方法，其特征在于，該方法包括：

S201，近程數據傳輸模塊采集現場數據和設備狀態信息，遠端數據傳輸模塊獲取專家數據，基礎環境數據中包括獲取到的現場數據和設備狀態信息；

S202，中央運行控制單元從近程數據傳輸模塊獲取基礎環境數據，從遠端數據傳輸模塊獲取專家數據，并判斷現場數據與設備狀態是否吻合，若是，則返回步驟S201，若否則執行步驟S203；

S203，中央運行控制單元根據獲取到的基礎環境數據和專家數據進行計算，并確定控制目標及其控制策略；

S204，中央運行控制單元根據確定的控制策略，向設備運行控制模塊輸出控制命令；

S205，設備運行控制模塊執行控制命令，中央運行控制單元對執行的結果進行檢驗，若已實現控制目標，則返回步驟S201，若未實現控制目標，則返回步驟S203。

優選地，在步驟S203，當獲得了專家數據和環境數據以后，中央運行控制單元使用既有的邏輯和算法來判斷當前環境狀態是否需要進行控制介入，并且預測未來環境變化的趨勢。

優選地，如果當前環境狀態及未來變化趨勢是或者正在趨近于大棚內作物的最佳生長環境，那么中央運行控制單元將命令設備運行控制模塊維持當前的控制狀態；否則將改變控制狀態。

在步驟S205，在設備運行控制模塊執行控制命令的同時，中央運行控制單元將繼續通過近程數據傳輸模塊獲取當前棚內的環境數據，并根據環境數據結合專家數據進行邏輯判斷，決定何時進行何種控制策略的改變，以使當前環境成為或者趨近于棚內作物的最佳生長環境。

一種溫室大棚智能數據傳輸與控制的裝置，該裝置包括：近程數據傳輸模塊、遠端數據傳輸模塊，設備運行控制模塊以及中央運行控制單元，其特征在于：

近程數據傳輸模塊，與中央運行控制單元連接，用于獲取現場的基礎環境數據，并將獲取到的數據發送給中央運行控制單元；

遠端數據傳輸模塊，與中央運行控制單元連接，用于獲取專家數據；

中央運行控制單元，分別與近程數據傳輸模塊，遠端數據傳輸模塊，設備運行控制模塊連接，用于統一調度控制；

設備運行控制模塊，與中央運行控制單元連接，用于接收并執行控制命令。

優選地，中央運行控制單元從近程數據傳輸模塊接收獲取到的現場的基礎環境數據，并從遠端數據傳輸模塊獲得用于判斷和執行的專家數據，根據獲得的專家數據和環境數據，中央運行控制單元確定控制策略，并向設備運行控制模塊發送控制命令。

優選地，中央運行控制單元使用既有的邏輯和算法來判斷當前環境狀態是否需要進行控制介入，并且預測未來環境變化的趨勢。

優選地，中央運行控制單元判斷如果當前環境狀態及未來變化趨勢是或者正在趨近于大棚內作物的最佳生長環境，則中央運行控制單元命令設備運行控制模塊維持當前的控制狀態；否則將改變控制狀態。

優選地，在設備運行控制模塊執行控制命令的同時，中央運行控制單元將繼續通過近程數據傳輸模塊獲取當前棚內的環境數據，并根據環境數據結合專家數據進行邏輯判斷，決定何時進行何種控制策略的改變，以使當前環境成為或者趨近于棚內作物的最佳生長環境。

本發明的優點在于：能夠有效的利用海量數據進行宏觀與微觀并行的精準判斷和迅捷控制，減少人為判斷和孤立處理的不確定性和偶發性，可多點、高密集度、同步采集和傳輸多路數據，能夠集中判斷和處理。對復雜邏輯進行大數據支持，有利于進行溯源和前瞻處理及預測性判斷。對并發時間進行聯合邏輯判斷和集中處置。

附圖說明

通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本發明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

附圖1示出了該智能數據傳輸與控制的裝置的功能結構示意圖；

附圖2示出了該智能數據傳輸與控制的方法的控制流程示意圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。

該智能數據傳輸與控制的裝置的功能結構示意圖如圖1所示。該智能數據傳輸與控制的裝置中包括近程數據傳輸模塊(1)、遠端數據傳輸模塊(2)，設備運行控制模塊(3)以及中央運行控制單元(4)。

近程數據傳輸模塊(1)，與中央運行控制單元連接，用于獲取現場的基礎環境數據，并將獲取到的數據發送給中央運行控制單元。

遠端數據傳輸模塊(2)，與中央運行控制單元連接，用于獲取專家數據。

中央運行控制單元(4)，分別與近程數據傳輸模塊(1)，遠端數據傳輸模塊(2)，設備運行控制模塊(3)連接，用于統一調度控制。中央運行控制單元(4)從近程數據傳輸模塊(1)接收獲取到的現場的基礎環境數據，并從遠端數據傳輸模塊(2)獲得用于判斷和執行的專家數據。根據獲得的專家數據和環境數據，中央運行控制單元(4)向設備運行控制模塊(3)發送控制命令。

設備運行控制模塊(3)，與中央運行控制單元連接，用于接收并執行控制命令。

該智能數據傳輸與控制的方法的控制流程示意圖如圖2所示。該智能數據傳輸與控制的方法獲得專家數據和環境數據后中央運行控制單元(4)使用既有的邏輯和算法判斷當前環境狀態是否需要進行控制介入，并且預測未來環境變化的趨勢。如果當前環境狀態及未來變化趨勢是或者正在趨近于棚內作物的最佳生長環境，那么中央運行控制單元(4)將命令設備運行控制組(3)維持當前的控制狀態；否則將改變控制狀態。在設備運行控制組(3)執行控制命令的同時，中央運行控制單元(4)將繼續通過近程數據傳輸模塊(1)獲取當前棚內的環境數據，并根據環境數據結合專家數據進行邏輯判斷，決定何時進行何種控制策略的改變，以使當前環境成為或者趨近于棚內作物的最佳生長環境。具體方法包括：

S201，近程數據傳輸模塊采集現場數據和設備狀態信息，遠端數據傳輸模塊獲取專家數據，基礎環境數據中包括獲取到的現場數據和設備狀態信息；

S202，中央運行控制單元從近程數據傳輸模塊獲取基礎環境數據，從遠端數據傳輸模塊獲取專家數據，并判斷現場數據與設備狀態是否吻合，若是，則返回步驟S201，若否則執行步驟S203；

S203，中央運行控制單元根據獲取到的基礎環境數據和專家數據進行計算，并確定控制目標及其控制策略；

S204，中央運行控制單元根據確定的控制策略，向設備運行控制模塊輸出控制命令；

S205，設備運行控制模塊執行控制命令，中央運行控制單元對執行的結果進行檢驗，若已實現控制目標，則返回步驟S201，若未實現控制目標，則返回步驟S203。

在優選實施例中,所述近程數據傳輸模塊包括溫室大棚內部的溫度傳感器、光強傳感器、濕度傳感器、二氧化碳傳感器等實時獲取大棚內數據的傳感器。

在步驟S201，在既定時刻(例如每整點時刻，或者每半點時刻)或者在根據用戶指令的任意時刻，中央運行控制單元從近程數據傳輸模塊接收現場的溫度、光強、濕度、二氧化碳濃度等信息，同時從遠端數據傳輸模塊獲得溫度、光強、濕度、二氧化碳濃度等既定信息。

在步驟S202，中央運行控制單元將上述收集到的溫度、光強、濕度、二氧化碳濃度等現場信息和從遠端數據傳輸模塊獲得的溫度、光強、濕度、二氧化碳濃度等既定信息進行數據處理，在優選實施例中，邏輯算法包括計算溫度、光強、濕度、二氧化碳濃度等現場信息和溫度、光強、濕度、二氧化碳濃度等相應既定信息的差值，當現場信息和既定信息的溫度差值ΔT是正值且小于閾值T1或者是負值且其絕對值小于閾值T2時，則判斷溫度差數據與狀態相吻合；當現場信息和既定信息的光強差值ΔL是正值且小于閾值L1或者是負值且其絕對值小于閾值L2時，則判斷光強差數據與狀態相吻合；當現場信息和既定信息的濕度差值ΔM是正值且小于閾值M1時或者是負值且其絕對值小于閾值M2時，則判斷濕度差數據與狀態相吻合。在吻合狀態下，則返回S201，否則，進入S203。

在步驟S203、S204，根據獲得的專家數據和環境數據，確定控制策略，使用邏輯算法來判斷當前環境狀態是否需要進行控制介入，向設備運行控制模塊發送控制命令。在優選實施例中，控制命令包括開啟升溫裝置、關閉升溫裝置、開啟卷簾、關閉卷簾、開啟噴水裝置、關閉噴水裝置等。

具體地，在步驟S203，進一步判斷溫度、光強、濕度、二氧化碳濃度等現場信息和溫度、光強、濕度、二氧化碳濃度等相應既定信息的差值，在優選實施例中，在特定的季節和特定的環境中，現場信息和既定信息的溫度差值ΔT,當其是正值且大于一定閾值T1時，關閉升溫裝置(步驟S204)，當其是負值且小于一定閾值T2時，開啟升溫裝置(步驟S204)，其現場信息和既定信息的光強差值是正值且大于一定閾值L1時，關閉卷簾(步驟S204)，現場信息和既定信息的光強度差值是負值且小于一定閾值L2時，開啟卷簾(步驟S204)，現場信息和既定信息的濕度差值是正值且大于一定閾值M1時，關閉噴水裝置(步驟S204)，現場信息和既定信息的濕度差值是負值且小于一定閾值M2時，開啟噴水裝置(步驟S204)。

在步驟S205，在下一個既定時刻(例如每整點時刻，或者每半點時刻)或者在根據用戶指令的任意時刻，中央運行控制單元根據從近程數據傳輸模塊接收到的當前的溫度、光強、濕度、二氧化碳濃度等信息，實時計算得出溫度、光強、濕度、二氧化碳濃度等現場信息和溫度、光強、濕度、二氧化碳濃度等相應既定信息的差值，作出橫軸為時間縱軸為相應信息差值的曲線，對曲線求導，當導數為負值或零值時，則當前環境狀態的未來變化趨勢正在趨近于大棚內作物的最佳生長環境，則中央運行控制單元命令設備運行控制模塊維持當前的控制狀態，返回步驟S201；當導數為正值時，則返回S203，根據實時獲得的專家數據和環境數據，使用邏輯算法重新判斷當前環境狀態是否需要進行控制介入。

其中，中央運行控制單元與設備運行控制模塊、近程數據傳輸模塊、遠端數據傳輸模塊之間的信息傳輸方式為z igbee/NB-loT/3G/4G/wifi傳輸。

其中，設備運行控制模塊包括溫控裝置、卷簾裝置、噴水裝置等的運行控制模塊。

其中，從遠端數據傳輸模塊(比如云端服務器)獲得的溫度、光強、濕度、二氧化碳濃度等既定信息(即專家數據)來自作物生長數據庫，該數據庫中的數據包括不同作物種類在不同時令、不同時刻、不同緯度、不同大棚結構下能夠獲得最佳生長狀態的溫度、光強、濕度、二氧化碳濃度等信息。

本發明的裝置具有自我學習、遠程可控、數據和控制動作可追溯、數據采集與運行控制動作聯動、控制策略與算法遠程更新的特點。該裝置采用非閾值算法，關注棚內環境數據的變化趨勢，在棚內環境變化的過程中進行動態調整。調整不僅有控制動作，還有控制算法，能夠實現多數據源，多控制終端，多過程的復雜算法自更新，能夠有效的利用海量數據進行宏觀與微觀并行的精準判斷和迅捷控制。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。