一种基于RFID的植物数据综合管理系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于RFID的植物数据综合管理系统。本发明专利技术以通过RFID技术所识别和标志的目标植物为单位，以对于海量多源异构数据具有包容性的数据结构为基础，对传感器和智能作业设施所产生的数据进行归一化的组织，并且建立了新的数据应用和管理体系，能够在数据属性、处理时效和系统负荷等方面满足种植业这一应用领域的特定要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于RFID的植物数据综合管理系统
本专利技术涉及种植业生产信息化领域，更具体地，涉及一种基于RFID的植物数据综合管理系统。
技术介绍
种植业是农业生产的核心。如果说机械化种植业相对于手工种植业的进步主要表现为规模化，那么，现代高科技的种植业相对于传统机械化种植业的进步则尤为突出地表现为信息化。通过信息化，可以针对各类作物开展定量的精细作业，有利于达到水、肥、光照等资源的优化配置，对于异常状况能够及时发现并解决，可以节约人力、设备等方面的成本投入，从而可以从根本上推动种植业向着科学、集约、环保的方向发展。作为种植业信息化的基础环节，需要对表示植物的自身状况、外部环境及人工作业等因素的综合数据进行采集和分析，特别是以计算机和通讯技术为支撑，实现自动化、智能化的数据采集和管理。为了满足这一需求，尤其是对于具有较大规模的农业生产基地来说，有必要在农田现场组建一套用于植物数据采集、传输、分析和处理的信息系统。RFID技术是一种非接触性、低硬件成本和适合规模化应用的信息采集和传输技术。RFID技术在目标物体上设置电子标签，利用无线射频信号在有效距离范围内读取电子标签内的数据，从而对目标物体进行识别和跟踪。对于信息化种植业来说，可以采用RFID技术来标识作为数据采集和分析对象的目标植物。同时，环境传感器系统可以针对目标植物采集相关的温度、湿度、土壤墒情、光照、酸碱度、风力、飞虫直至实况图像等数据，集成了自动控制和信息处理功能的智能化农用设施可以反馈与目标植物相关的农田作业信息(例如智能化灌溉喷头可以反馈每次自动给水的时间和供水量等数据)。信息系统的后台通过ZigBee等低成本的无线通信技术从上述现场设备中接收以上各方面的植物数据，从而为种植植物的生长状况分析、异常预警和农田作业管理提供支持。目前，应用于种植业的RFID信息系统正在被不断开发出来，其功能正在逐渐完善。然而，现有技术中此类信息系统的研究重点集中在位于整个系统前端的现场设备，主要的发展方向包括：提高用于采集农田环境数据的各种传感器的性能及改进布设方式，实现对各类农田作业设施的智能控制，以及基于自组织网络进行高速可靠的无线数据通信。但是，在信息化系统的后台，现有技术实际上只是沿用了现有的数据库，提供常规的数据保存、查询功能和基本的统计分析能力，这一点已经制约了现有的种植业信息系统向深入水平发展。事实上，为了实现高信息化水平的种植业，所需要应用的将是一套大规模和高复杂度的信息系统。在高信息化水平的种植业生产中，为了达到足够的信息采集覆盖率和采样密度，所应用的RFID单元、传感器及智能作业设施等前端节点将达到海量级，前端节点不断地产生并传输数据流，使系统的后台将会面对一系列复杂的数据分析处理问题。具体来说，在用于大规模种植业生产的信息系统中，其数据流表现为以下几个特点：首先，数据流具有多源异构性，不同的前端节点所产生的数据结构具有明显差别；例如RFID单元所采集的数据一般是表示目标植物编号的字符串型数据，各类环境传感器和智能作业设施则会产生不同结构的标量数据、矢量数据串甚至多媒体编码数据。其次，数据流具有各自不同的动态属性和生命周期。例如，反映酸碱度、土壤墒情等常态化指标的数据属于稳定型数据，而表示温度、湿度、风力、光照等指标的数据属于瞬态型数据，其有效生命周期也比较短暂。第三，以目标植物为对象，数据流之间具有不同的时间和空间相关性，例如光照、温度、湿度等数据在时间维度和空间维度上的坐标决定了这些数据与目标植物的关联程度，对于风力或飞虫等数据，其与目标植物在时空上的相关性则更为复杂多变。可见，对于以实现种植业的高水平信息化为目标的信息系统而言，其对海量异构的植物数据的处理、查询和分析能力是非常重要的，这需要整个系统建立在完善且易用的数据结构之上，并且具有适应性强的数据分析处理体系和机制。显然，现有技术虽然在系统前端进行了各种改进，能够有效和完整地采集数据，但在后台引用常规的数据库及其查询方式，无法满足高水平信息化的要求，导致现有系统的功能单一，不能对数据进行充分发掘应用，无法对复杂事件进行及时有效的应对，也经常出现数据过载而无法响应的状况。
技术实现思路
为了克服现有技术中的上述缺陷，本专利技术提供了一种基于RFID的植物数据综合管理系统。本专利技术以通过RFID技术所识别和标志的目标植物为单位，以对于海量多源异构数据具有包容性的数据结构为基础，对传感器和智能作业设施所产生的数据进行归一化的组织，并且建立了新的数据应用和管理体系，能够在数据属性、处理时效和系统负荷等方面满足种植业这一应用领域的特定要求。本专利技术所述的基于RFID的植物数据综合管理系统，其特征在于，包括：配置RFID标签的前端节点,用于采集和生成针对目标植物的原始数据序列，并且通过无线数据传输将所述原始数据序列周期性地上传；并且，所配置的RFID标签中存储了用于标识该前端节点所对应的目标植物的标识符；配置RFID读取器的中间数据集成节点，通过所述RFID读取器读取有效范围之内的前端节点配置的所述RFID标签中的标识符，并且通过所述无线数据传输接收前端节点上传的原始数据序列；所述中间数据集成节点用于从所述原始数据序列当中提取关键数据，并且以属性的形式将所述关键数据保存于以目标植物为描述对象的描述性统一数据结构；所述中间数据集成节点基于所述统一数据结构提供结构化查询索引和指令；数据管理中枢单元，用于调用所述结构化查询索引和指令而从所述中间数据集成节点获得反馈结果；所述数据管理中枢单元根据反馈结果计算并存储全局性数据。优选的是，所述中间数据集成节点包括：原始数据暂存队列，用于暂存至少一个前端节点所提供的原始数据序列；关键数据提取单元，用于按照预定算法从所述原始数据序列中选取或者计算关键数据；数据封装单元，用于将所述关键数据作为属性数组封装在所述描述性统一数据结构当中；数据接口单元，用于提供所述结构化查询索引和查询指令，并且响应并解析数据管理中枢单元下达的查询指令，在所述描述性统一数据结构当中进行查询，反馈查询结果。优选的是，所述描述性统一数据结构包括一个索引表单和至少一个属性表单，在所述索引表单中保存所述属性表单的标识符，并且以所述属性表单的标识符为索引建立表单项目，每个表单项目中对应保存指向属性表单的链接值，通过所述链接值访问所述属性表单；每个表单项目中还保存所述属性表单所提供的属性数组的类型列表；所述属性表单中以属性数组为单位保存所述关键数据，所述属性数组具有统一的数据格式；所述属性数组的数据格式包括属性数组自身的标识符，以及多维的属性参数值，基于所述关键数据对所述属性参数值进行赋值。优选的是，所述属性参数值包括：属性数据的类型值、属性数组的至少一个描述参数值、与属性数组相关联的前端节点的ID值或ID值列表、时间参数值以及关键数据数值。优选的是，所述属性表单还包括用于描述和存储所述中间数据集成节点对应区域的植物数据的属性数组，并对该属性数组进行人工赋值。优选的是，所述属性表单包括准静态属性表单和动态属性表单；所述准静态属性表单中所设置的属性数组的类型属于常量或者具有低更新频率的类型；所述动态属性表单中设置的属性数组的类型属于高更新频率的类型。优选的是，所述数据接口单元创建不同的线程来管理和操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于RFID的植物数据综合管理系统，其特征在于，包括：配置RFID标签的前端节点,用于采集和生成针对目标植物的原始数据序列，并且通过无线数据传输将所述原始数据序列周期性地上传；并且，所配置的RFID标签中存储了用于标识该前端节点所对应的目标植物的标识符；配置RFID读取器的中间数据集成节点，通过所述RFID读取器读取有效范围之内的前端节点配置的所述RFID标签中的标识符，并且通过所述无线数据传输接收前端节点上传的原始数据序列；所述中间数据集成节点用于从所述原始数据序列当中提取关键数据，并且以属性的形式将所述关键数据保存于以目标植物为描述对象的描述性统一数据结构；所述中间数据集成节点基于所述统一数据结构提供结构化查询索引和指令；数据管理中枢单元，用于调用所述结构化查询索引和指令而从所述中间数据集成节点获得反馈结果；所述数据管理中枢单元根据反馈结果计算并存储全局性数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于RFID的植物数据综合管理系统，其特征在于，包括：配置RFID标签的前端节点,用于采集和生成针对目标植物的原始数据，历次采集或者生成的原始数据按照时间顺序归集至相对应的一个原始数据序列，并且通过无线数据传输将所述原始数据序列周期性地上传；并且，所配置的RFID标签中存储了用于标识该前端节点所对应的目标植物的标识符；所述原始数据序列由若干个多元数组元素组成，该多元数组元素中包括原始数据的采样时间及前端节点的标识符，并用一个或多个value值表示原始数据的采样数值；配置RFID读取器的中间数据集成节点，通过所述RFID读取器读取有效范围之内的前端节点配置的所述RFID标签中的标识符，并且通过所述无线数据传输接收前端节点上传的原始数据序列；中间数据集成节点从获得的原始数据序列中提取表示原始数据的来源节点的标识符，与其所读取的RFID标签中的标识符进行比较，在匹配的情况下，将该原始数据纳入本中间数据集成节点的管理范围，否则即丢弃所述原始数据；所述中间数据集成节点用于从所述原始数据序列当中提取关键数据，并且以属性的形式将所述关键数据保存于以目标植物为描述对象的描述性统一数据结构；所述中间数据集成节点基于所述统一数据结构提供结构化查询索引和指令，响应查询指令而针对属性表单发起相应的查询线程，分配相应的资源；其中，所述描述性统一数据结构包括一个索引表单和至少一个属性表单；索引表单分为表头单元和负荷单元，表头单元中存储本中间数据集成节点以及本中间数据集成节点对应的种植区域相关的基本信息，负荷单元中保存所述属性表单的标识符，并且以所述属性表单的标识符为索引建立表单项目，每个表单项目中对应保存指向属性表单的链接值，通过所述链接值访问所述属性表单；每个表单项目中还保存所述属性表单所提供的属性数组的类型列表；索引表单本身不存储任何属性值，而是提供指向各个属性表单的链接值；所述属性表单中以属性数组为单位保存所述关键数据，所述属性数组具有统一的数据格式；所述属性数组的数据格式包括属性数组自身的标识符，以及多维的属性参数值，基于所述关键数据对所述属性参数值进行赋值；所述属性参数值包括属性数据的类型值、属性数组的至少一个描述参数值、与属性数组相关联的前端节点的ID值或ID值列表、时间参数值以及关键数据数值；所述属性表单还包括用于描述和存储所述中间数据集成节点对应区域的植物数据的属性数组，并对该属性数组进行人工赋值；所述属性表单包括准静态属性表单和动态属性表单；所述准静态属性表单中所设置的属性数组的类型属于常量或者具有低更新频率的类型；所述动态属性表单中设置的属性数组的类型...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈渝阳，朱旭华，
申请(专利权)人：浙江托普仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33