农田实验数据的自动采集与管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种农田实验数据的自动采集与管理系统，包括表现层，用于接收用户通过浏览器向系统提交的请求或发出的指令，通过处理用户请求，调用业务逻辑层相对应的业务逻辑处理模块，实现与业务逻辑层之间的交互，还用于将数据封装成数据模型；业务逻辑层，用于负责响应和处理表现层传来的用户服务请求，并将处理好的结果返回给表现层，呈现给用户，是连接表现层和数据层的纽带；数据层，用于接收业务逻辑层的处理结果，并负责数据的存储和检索，提供数据给业务逻辑层，业务逻辑层将数据反馈给表示层，响应用户的请求。本发明专利技术实现了农田实验数据的采集、查询、统计、分析、输入和输出等功能，还能对所采集的试验数据进行统一的管理与共享。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信息农业领域，具体涉及一种农田实验数据的自动采集与管理系统。
技术介绍
我国是一个农业大国，建国60年来，以占世界7％的耕地养活了占世界22％的人口，农业发展取得了举世瞩目的成就。然而，随着人口的增长和经济的稳步发展，农业耗水量持续增加，水资源严重不足已成为制约我国农业发展的主要因素之一。例如，由于我国农业水生产率低，灌溉农业粮食作物的水生产率不足1kg/m3，旱地农业面积占60％左右，其水生产率只有0.3kg/m3-0.4kg/m3。节水灌溉能大幅提高水资源利用率和农业水生产率，在水资源不变的情况下提高作物产量，实现优质高产，具有很好的经济效益、生态效益和社会效益，是解决我国农业水资源不足的出路所在。土壤墒情监测指连续监测和收集某一地区的土壤墒情数据，是研究和发展节水灌溉的数据基础，为灌溉决策的建立和实施提供了决策依据。但是，目前对土壤墒情等数据的采集、处理和控制手段存在许多问题。例如，传统的土壤墒情采集器大多采用模拟传感器实现，通过模数转换再利用串口通信将数据传输到PC机，但农田试验区现场湿度大、光照强等环境因素使得安装PC机的成本相对比较高。并且由于现场环境条件恶劣，增加了PC机的老化速度。此外，串口通信的传输速率有限，对于土壤墒情监测增加了难度。因此，土壤墒情数据的科学化、智能化采集已成为我国发展节水灌溉的关注热点之一。农业物联网是物联网技术在农业生产中的应用，也是农业信息化发展到现阶段的产物。它利用现代信息技术和信息系统为农业产、供、销提供更加丰富有效的信息支持、海量的数据服务及科学的生产管理，可以大大提高农业的综合生产力和经营管理效率。近年来，基于农业物联网的农田数据采集技术在农业生产领域不断开展，这不仅为实现农业信息化提供了可靠的保障，而且也将对中国传统产业升级起到巨大的推动作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种农田实验数据的自动采集与管理系统，基于遥感技术的宏观性、GPS精准定位的特点以及地理信息系统的空间性，结合无线通信、web等相关集成技术，借助专家决策系统的生产和管理决策并采用测坑数据采集系统中的嵌入式ARM开发板、数据转换模块及多类传感器等设备，实现了农田实验数据的采集、查询、统计、分析、输入和输出等功能。该专利技术不仅能够对测坑试验数据进行实时动态监控，还能对所采集的试验数据进行统一的管理与共享，从而为节水灌溉实践与相关科研工作提供数据支持。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：农田实验数据的自动采集与管理系统，包括表现层，用于接收用户通过浏览器向系统提交的请求或发出的指令，通过处理用户请求，调用业务逻辑层相对应的业务逻辑处理模块，实现与业务逻辑层之间的交互，还用于将用户传送的数据封装成数据模型；表现层页面样板框架包括标题栏、菜单栏、页脚和管理内容区，标题栏显示软件名称。菜单栏以树形结构给出了常用操作的快捷按钮，并具有模块切换的功能，管理内容区展示了各模块的具体功能细节，菜单栏和管理内容区依附于特定的业务模块，每个模块都由一个菜单栏和若干个内容区组成，用户可以通过操作菜单栏切换内容区，其页面布局主要采用JSF的增强功能-Facelets来提供样板框架；其优点可以使用类似Seam的依赖型注入模式组装页面，不必为每个页面都手动添加页眉、页脚、边框和内容区等组件。业务逻辑层：软件系统设计的核心，负责响应和处理表现层传来的用户服务请求，并将处理好的结果返回给表现层，呈现给用户，是连接表现层和数据层的纽带。业务逻辑层包括试验基地管理、个人业务管理、安防监控管理、运行维护管理四个功能模块。该层位于数据层和表现层之间，为上下两层数据交换起到了承上启下的作用，其实现主要由EJB3.0的SessionBean来完成，每个SessionBean应该至少有一个业务接口和一个实现类，业务接口中定义了处理用户请求的业务方法，实现类对这些方法进行实现，客户端不能直接访问Bean实现类，必须通过业务接口调用SessionBean中的业务方法；数据层：接收业务逻辑层的处理结果，并负责数据的存储和检索，同时提供数据给业务逻辑层，业务逻辑层将数据反馈给表示层，响应用户的请求；下位机代理是实际环境中下位机设备的映射，用户对设备的操作通过该类实体转化为针对下位机设备的具体操作；数据层的实现具体包括数据库访问连接实现，持久化对象定义和操作等。在搭建软件平台时，需要在MySQL数据库中创建数据表，并建立各表之间的联系；通过配置seam框架的xml文件来实现数据库连接。持久化对象(PersistentObject)主要负责与后台数据库进行交互，它是一个完全符合JavaBean规范的纯Java对象，其属性为私有属性，并提供相应的getter和setter方法，对外隐藏了内部实现的细节；数据持久化由EJB3.0的实体Bean完成，实体Bean和数据库数据表之间具有映射关系，表中的每一列对应一个属性，每个实体对应表中的一条记录。持久化对象操作功能通过JPA来实现；JPAEntityManager管理着关系数据库表与实体之间的映射，开发者使用注解@PersistenceContext，注入一个EntityManager实例；EntityManager.persist()方法将实体bean存为与之相对应数据表的一条记录，EntityManager.query()方法运行JPQL(Java持久化查询语言)查询语句从数据库中取回数据，这种数据具有实体bean对象集合的形式；测坑数据采集系统，用于进行侧坑数据的采集，并将采集到的数据发送到数据层。该系统采用嵌入式ARM开发板、数据转换模块及多种类传感器，搭建自动化的测坑数据采集硬件系统；首先，现场待采集的物理量通过传感器转变成电压、电流等形式的电信号。然后，通过数据转换模块获取电信号所对应的数据值，并组织为485通信数据包向上传递给采集器；采集器与上位机软件之间通过以太网实现数据的传输，上位机发送请求协议帧，采集器接到请求协议帧后，将对应的数据包以响应协议帧的形式反馈给上位机软件；数据库，用于储存所采集到的数据，数据库采用Linux环境下的MySQL5.1数据库，其设计将围绕软件功能展开，其中，测坑数据是软件系统数据库的主体，其他的数据还包括摄像头信息、摄像头配置信息、摄像头图片信息、文件信息、数据解析规则信息、用户信息、个人数据信息、农田小气象区数据、模拟降雨区数据、日志管理信息、系统配置信息。其中，所述业务逻辑层包括试验基地管理模块、个人业务管理模块、安防监控模块和运行维护模块，模块功能具体要求如下：(1)用户登录。用户登录软件时，需要对用户身份进行验证，只有用户名和密码一致才能登录成功。同时对用户进行角色划分，使不同的用户角色拥有不同的操作权限。用户登录成功后，系统根据分配的角色对用户进行判断，控制用户进入其拥有操作权限的业务界面。(2)试验基地管理。实时数据监控可以对测坑试验数据进行动态监控，并以页面控件的形式显示到监控界面上，同时也可以将采集的测坑试验数据定时的存储到后台数据库；数据统计可以对采集的数据进行统计处理，以chart图表的形式显示到监控界面上，使数据变化曲线能够更加直观的展现给用户；数据文件导入可以将模拟降雨区、农田小气候区数据上本文档来自技高网...

【技术保护点】
农田实验数据的自动采集与管理系统，其特征在于，包括表现层，用于接收用户通过浏览器向系统提交的请求或发出的指令，通过处理用户请求，调用业务逻辑层相对应的业务逻辑处理模块，实现与业务逻辑层之间的交互，还用于将用户传送的数据封装成数据模型；表现层页面样板框架包括标题栏、菜单栏、页脚和管理内容区，标题栏显示软件名称。菜单栏以树形结构给出了常用操作的快捷按钮，并具有模块切换的功能，管理内容区展示了各模块的具体功能细节，菜单栏和管理内容区依附于特定的业务模块，每个模块都由一个菜单栏和若干个内容区组成，用户可以通过操作菜单栏切换内容区，其页面布局主要采用JSF的增强功能‑Facelets来提供样板框架；业务逻辑层：负责响应和处理表现层传来的用户服务请求，并将处理好的结果返回给表现层，呈现给用户，是连接表现层和数据层的纽带。业务逻辑层包括试验基地管理、个人业务管理、安防监控管理、运行维护管理四个功能模块。该层位于数据层和表现层之间，为上下两层数据交换起到了承上启下的作用，其实现主要由EJB3.0的Session Bean来完成，每个Session Bean应该至少有一个业务接口和一个实现类，业务接口中定义了处理用户请求的业务方法，实现类对这些方法进行实现，客户端不能直接访问Bean实现类，必须通过业务接口调用Session Bean中的业务方法；数据层：接收业务逻辑层的处理结果，并负责数据的存储和检索，同时提供数据给业务逻辑层，业务逻辑层将数据反馈给表示层，响应用户的请求；下位机代理是实际环境中下位机设备的映射，用户对设备的操作通过该类实体转化为针对下位机设备的具体操作；数据层的实现具体包括数据库访问连接实现，持久化对象定义和操作；在搭建软件平台时，需要在MySQL数据库中创建数据表，并建立各表之间的联系；通过配置seam框架的xml文件来实现数据库连接。持久化对象(Persistent Object)主要负责与后台数据库进行交互，它是一个完全符合JavaBean规范的纯Java对象，其属性为私有属性，并提供相应的getter和setter方法，对外隐藏了内部实现的细节；数据持久化由EJB3.0的实体Bean完成，实体Bean和数据库数据表之间具有映射关系，表中的每一列对应一个属性，每个实体对应表中的一条记录。持久化对象操作功能通过JPA来实现；JPA EntityManager管理着关系数据库表与实体之间的映射，开发者使用注解@PersistenceContext，注入一个EntityManager实例；EntityManager.persist()方法将实体bean存为与之相对应数据表的一条记录，EntityManager.query()方法运行JPQL(Java持久化查询语言)查询语句从数据库中取回数据，这种数据具有实体bean对象集合的形式；测坑数据采集系统，用于进行侧坑数据的采集，并将采集到的数据发送到数据层。该系统采用嵌入式ARM开发板、数据转换模块及多种类传感器，搭建自动化的测坑数据采集硬件系统；首先，现场待采集的物理量通过传感器转变成电压、电流等形式的电信号。然后，通过数据转换模块获取电信号所对应的数据值，并组织为485通信数据包向上传递给采集器；采集器与上位机软件之间通过以太网实现数据的传输，上位机发送请求协议帧，采集器接到请求协议帧后，将对应的数据包以响应协议帧的形式反馈给上位机软件；数据库，用于储存所采集到的数据，数据库采用Linux环境下的MySQL5.1数据库，其设计将围绕软件功能展开，其中，测坑数据是软件系统数据库的主体，其他的数据还包括摄像头信息、摄像头配置信息、摄像头图片信息、文件信息、数据解析规则信息、用户信息、个人数据信息、农田小气象区数据、模拟降雨区数据、日志管理信息、系统配置信息。...

【技术特征摘要】
1.农田实验数据的自动采集与管理系统，其特征在于，包括表现层，用于接收用户通过浏览器向系统提交的请求或发出的指令，通过处理用户请求，调用业务逻辑层相对应的业务逻辑处理模块，实现与业务逻辑层之间的交互，还用于将用户传送的数据封装成数据模型；表现层页面样板框架包括标题栏、菜单栏、页脚和管理内容区，标题栏显示软件名称。菜单栏以树形结构给出了常用操作的快捷按钮，并具有模块切换的功能，管理内容区展示了各模块的具体功能细节，菜单栏和管理内容区依附于特定的业务模块，每个模块都由一个菜单栏和若干个内容区组成，用户可以通过操作菜单栏切换内容区，其页面布局主要采用JSF的增强功能-Facelets来提供样板框架；业务逻辑层：负责响应和处理表现层传来的用户服务请求，并将处理好的结果返回给表现层，呈现给用户，是连接表现层和数据层的纽带。业务逻辑层包括试验基地管理、个人业务管理、安防监控管理、运行维护管理四个功能模块。该层位于数据层和表现层之间，为上下两层数据交换起到了承上启下的作用，其实现主要由EJB3.0的SessionBean来完成，每个SessionBean应该至少有一个业务接口和一个实现类，业务接口中定义了处理用户请求的业务方法，实现类对这些方法进行实现，客户端不能直接访问Bean实现类，必须通过业务接口调用SessionBean中的业务方法；数据层：接收业务逻辑层的处理结果，并负责数据的存储和检索，同时提供数据给业务逻辑层，业务逻辑层将数据反馈给表示层，响应用户的请求；下位机代理是实际环境中下位机设备的映射，用户对设备的操作通过该类实体转化为针对下位机设备的具体操作；数据层的实现具体包括数据库访问连接实现，持久化对象定义和操作；在搭建软件平台时，需要在MySQL数据库中创建数据表，并建立各表之间的联系；通过配置seam框架的xml文件来实现数据库连接。持久化对象(PersistentObject)主要负责与后台数据库进行交互，它是一个完全符...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫海兰，尤晓玲，陈金平，洪梓榕，
申请(专利权)人：闫海兰，
类型：发明
国别省市：甘肃;62