本发明专利技术公开了一种自动灌溉控制系统的数据传输实时性能测试方法,所述方法包括以下步骤：第一步，测试设计，针对不同的数据传输过程制定系统延时测试方案，以获取数据在整个传输过程中的耗时数据；第二步，性能测试结果与分析。本发明专利技术的自动灌溉控制系统的数据传输实时性能测试方法，大幅提高了系统实时性能，为系统实施精确的灌溉控制提供了保障。
A real time performance test method for data transmission of automatic irrigation control system
The present invention discloses a real-time performance testing method for data transmission in an automatic irrigation control system. The method includes the following steps: first, test design is designed and a system delay test scheme is formulated for different data transmission processes to obtain time consuming data in the whole transmission process; the second step, performance test node. Fruit and analysis. The real-time performance test method of the data transmission of the automatic irrigation control system has greatly improved the real-time performance of the system, and provided a guarantee for the accurate irrigation control of the system.
【技术实现步骤摘要】
一种自动灌溉控制系统的数据传输实时性能测试方法
本专利技术涉及一种自动灌溉控制系统的数据传输实时性能测试方法，属于农业互联网
技术介绍
作为互联网技术的典型应用之一，自动灌溉控制系统不仅为设施农业灌溉和城市绿化灌溉等领域节约了大量水资源，也为根据作物和花木的需水特性进行个性化灌溉和用水精准计量提供了基础；自动灌溉控制系统由硬件和软件两个部分组成，硬件部分包括灌溉控制器、电磁阀和传感器，软件安装运行于工控机_卜并与硬件部分相连，是人机交互人口和控制中心，根据监测数据和灌溉模型进行自动伴自动的灌溉控制；自动灌溉方式主要有两种：一种是建立周期性的灌溉方案，进行定时灌溉；另一种是以土壤水分监测数据和气象数据为输入，通过灌溉决策模型计算灌溉时间和灌水量，实现按需灌溉。实时性对于自动灌溉控制系统至关重要，传感器数据采集的实时性也决定了灌溉决策的时效性，同时，灌溉控制指令也必须实时地传输到电磁阀，保证灌水量的精确控制；网络环境和系统架构是影响实时性的主要因素，通常在一定的工程条件下，网络传输速度是确定的，此时系统架构对实时性起着决定性作用；当前的灌溉控制软件系统主要是基于客户端/服务器(C/S)结构开发的桌面应用程序，客户端软件与数据库之间通讯效率很高，且网络结构简单，因此系统实时性能够得到有效保障；但是，由于C/S结构程序必须运行于特定的软硬件平台，无法实现多种设备平台的覆盖，适用范围非常有限，而针对所有可能平台进行开发在多数情况下并不可行；另外，C/S结构程序升级维护成本较高，同时难以实现多个项目集中管理。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出了一种自动灌溉控制系统的数据传输实时性能测试方法，大幅提高了系统实时性能，为系统实施精确的灌溉控制提供了保障。本专利技术的自动灌溉控制系统的数据传输实时性能测试方法，所述方法包括以下步骤：第一步，测试设计，针对不同的数据传输过程制定系统延时测试方案，以获取数据在整个传输过程中的耗时数据；在局域网环境下，通过浏览器访问系统进行测试，数据采集过程无需人工操作，系统自动获取最新数据并更新界面显示，控制过程需要人工通过客户端程序执行设备控制操作；数据拉取模式分别采用0.25、1.00、10.00s的拉取间隔进行测试，其分别代表极高频率、高频率和正常频率的数据拉取操作；测试前，对系统中硬件设备和软件平台的系统时钟进行同步，然后分别对数据推送模式和不同间隔的拉取模式进行10次采集和控制测试，并采用下述方案计算软件系统各节点的数据传输平均延时；a.从传感器到客户端程序的采集数据传输延时采用以下方案进行测量：控制器在一定时间范围内，采用随机方式进行传感器数据读取，并将数据值与数据采集时间发送至数据库，在数据库、Web服务器和客户端程序分别记录接收到更新数据的时间，与数据采集时间相减得到数据到达各部分的延时；b.对于控制数据传输的延时采用以下方案进行测量：在客户端程序中执行打开或关闭阀门操作，并记录操作时间，当数据发送至电磁阀后，电磁阀开闭状态发生改变，之后再将更新的状态数据返回到客户端程序，记录控制指令发送过程和控制结果返回过程中数据库、Web服务器和客户端程序收到更新数据的时间，与用户界面上操作的时间相减，获得控制数据和返回数据到达各部分的延时；第二步，性能测试结果与分析，在数据采集过程中，拉取模式从设备发出数据到客户端接收单向传输的总延时为1676ms，其中数据通讯模块将硬件数据发送至数据库耗时1552ms，占总延时的92.6%，主要来自短信传输耗时；从数据库到客户端程序的平均耗时等于到达客户端与到达数据库的平均延时之差为124ms；主要来自计算和网络传输耗时，这一结果表明通过数据推送的设计与实现，软件系统内的延时已经被极大地消减；采用数据拉取模式达到延时124ms，数据拉取间隔至少要达到248ms，与0.25s间隔拉取模式测试的访问频率接近，此时拉取模式从数据库导客户端的平均耗时为228ms，大于推送模式的延时，且系统1s内需要执行4次数据查询，在多客户端访问的情况下，业务系统将承受巨大的访问压力，影响系统的稳定运行；当拉取模式的拉取间隔增大至1s和10s，总延时达到2231ms和6641ms，此时从数据库到达客户端程序的平均耗时为588ms和5079ms，可以看出延时随着拉取间隔延长，平均延时大大增加，甚至远超硬件系统与软件系统之间的通讯延时；在控制过程中，推送模式从客户端发出操作指令到接收返回操作结果的总延时为3378ms，单向平均为总延时的1/2，即1689ms，其中数据通讯模块中的总传输时间为控制结果到达数据库与控制指令到达数据库延时之差为3260-127=3133ms，占总延时的92.7%，控制指令数据从客户端程序到数据库的延时为127ms；设备状态数据从数据库到客户端程序的平均耗时等于到达客户端与达到数据库的平均延时差为3378-3260=118ms，结果同样表明软件系统内的延时已经接近于计算和网络延时的极限，数据推送机制对于提高实时性能效果显著；拉取模式中，0.25、1.00、10.00s拉取间隔下控制指令从客户端发送至数据库的延时分别为138、122、120s，与推送模式下的127s接近，这是由于在不同的访问模式中，控制指令发送过程都相同的请求/响应过程，且与拉取间隔无关；但在控制结果返回过程中，0.25、1.00、10.00s拉取间隔下设备状态数据从数据库到客户端程序的平均耗时达到256、749、4918ms，延时随着拉取间隔增大而增大，与数据采集过程类似。进一步地，所述第二步的性能测试结果与分析中推送模式下设备与客户端程序之间的单向数据传输平均延时都在2s以内，基本能够满足自动灌溉控制的需求；而拉取模式存在着实时性和服务器访问压力之间的矛盾，要提高实时性必然会成倍增加服务器量，同时带来更多的带宽和流量资源消耗；以上结果是在局域网络环境下测试所得，当通过互联网或4G无线网络访问系统时，受连接速度影响系统延时可能会增加，通常延时在102ms级别，对系统实时性影响不大。本专利技术与现有技术相比较，本专利技术的自动灌溉控制系统的数据传输实时性能测试方法，解决基于Web的自动灌溉控制系统中数据传输实时性的间题，通过在软件系统的数据传输过程中设计并实现观察者模式，形成实时数据推送机制，在没有带来更多带宽和计算资源消耗的前提下，数据采集和控制过程平均延时为1676ms和3378ms，其中软件系统内数据库至客户端的数据传输平均延时仅为124ms和118ms，大幅提高了系统实时性能，为系统实施精确的灌溉控制提供了保障。具体实施方式本专利技术的自动灌溉控制系统的数据传输实时性能测试方法，所述方法包括以下步骤：第一步，测试设计，针对不同的数据传输过程制定系统延时测试方案，以获取数据在整个传输过程中的耗时数据；在局域网环境下，通过浏览器访问系统进行测试，数据采集过程无需人工操作，系统自动获取最新数据并更新界面显示，控制过程需要人工通过客户端程序执行设备控制操作；数据拉取模式分别采用0.25、1.00、10.00s的拉取间隔进行测试，其分别代表极高频率、高频率和正常频率的数据拉取操作；测试前，对系统中硬件设备和软件平台的系统时钟进行同步，然后分别对数据推送模式和不同间隔的拉取模式进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自动灌溉控制系统的数据传输实时性能测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第一步，测试设计，针对不同的数据传输过程制定系统延时测试方案，以获取数据在整个传输过程中的耗时数据；在局域网环境下，通过浏览器访问系统进行测试，数据采集过程无需人工操作，系统自动获取最新数据并更新界面显示，控制过程需要人工通过客户端程序执行设备控制操作；数据拉取模式分别采用0.25、1.00、10.00s的拉取间隔进行测试，其分别代表极高频率、高频率和正常频率的数据拉取操作；测试前，对系统中硬件设备和软件平台的系统时钟进行同步，然后分别对数据推送模式和不同间隔的拉取模式进行10次采集和控制测试，并采用下述方案计算软件系统各节点的数据传输平均延时；a.从传感器到客户端程序的采集数据传输延时采用以下方案进行测量：控制器在一定时间范围内，采用随机方式进行传感器数据读取，并将数据值与数据采集时间发送至数据库，在数据库、Web服务器和客户端程序分别记录接收到更新数据的时间，与数据采集时间相减得到数据到达各部分的延时；b.对于控制数据传输的延时采用以下方案进行测量：在客户端程序中执行打开或关闭阀门操作，并记录操作时间，当数据发送至电磁阀后，电磁阀开闭状态发生改变，之后再将更新的状态数据返回到客户端程序，记录控制指令发送过程和控制结果返回过程中数据库、Web服务器和客户端程序收到更新数据的时间，与用户界面上操作的时间相减，获得控制数据和返回数据到达各部分的延时；第二步，性能测试结果与分析，在数据采集过程中，拉取模式从设备发出数据到客户端接收单向传输的总延时为1676 ms，其中数据通讯模块将硬件数据发送至数据库耗时1552ms，占总延时的92.6%，主要来自短信传输耗时；从数据库到客户端程序的平均耗时等于到达客户端与到达数据库的平均延时之差为124ms；主要来自计算和网络传输耗时，这一结果表明通过数据推送的设计与实现，软件系统内的延时已经被极大地消减；采用数据拉取模式达到延时124ms，数据拉取间隔至少要达到248ms，与0.25s间隔拉取模式测试的访问频率接近，此时拉取模式从数据库导客户端的平均耗时为228ms，大于推送模式的延时，且系统1s内需要执行4次数据查询，在多客户端访问的情况下，业务系统将承受巨大的访问压力，影响系统的稳定运行；当拉取模式的拉取间隔增大至1s和10s，总延时达到2231ms和6 641ms，此时从数据库到达客户端程序的平均耗时为588ms和5079ms，可以看出延时随着拉取间隔延长，平均延时大大增加，甚至远超硬件系统与软件系统之间的通讯延时；在控制过程中，推送模式从客户端发出操作指令到接收返回操作结果的总延时为3378ms，单向平均为总延时的1/2，即1689ms，其中数据通讯模块中的总传输时间为控制结果到达数据库与控制指令到达数据库延时之差为3260‑127=3133ms，占总延时的92.7%，控制指令数据从客户端程序到数据库的延时为127ms；设备状态数据从数据库到客户端程序的平均耗时等于到达客户端与达到数据库的平均延时差为3378‑3260=118ms，结果同样表明软件系统内的延时已经接近于计算和网络延时的极限，数据推送机制对于提高实时性能效果显著；拉取模式中，0.25、1.00、10.00s拉取间隔下控制指令从客户端发送至数据库的延时分别为138、122、120s，与推送模式下的127s接近，这是由于在不同的访问模式中，控制指令发送过程都相同的请求/响应过程，且与拉取间隔无关；但在控制结果返回过程中，0.25、1.00、10.00s拉取间隔下设备状态数据从数据库到客户端程序的平均耗时达到256、749、4918ms，延时随着拉取间隔增大而增大，与数据采集过程类似。...
【技术特征摘要】
1.一种自动灌溉控制系统的数据传输实时性能测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第一步，测试设计，针对不同的数据传输过程制定系统延时测试方案，以获取数据在整个传输过程中的耗时数据；在局域网环境下，通过浏览器访问系统进行测试，数据采集过程无需人工操作，系统自动获取最新数据并更新界面显示，控制过程需要人工通过客户端程序执行设备控制操作；数据拉取模式分别采用0.25、1.00、10.00s的拉取间隔进行测试，其分别代表极高频率、高频率和正常频率的数据拉取操作；测试前，对系统中硬件设备和软件平台的系统时钟进行同步，然后分别对数据推送模式和不同间隔的拉取模式进行10次采集和控制测试，并采用下述方案计算软件系统各节点的数据传输平均延时；a.从传感器到客户端程序的采集数据传输延时采用以下方案进行测量：控制器在一定时间范围内，采用随机方式进行传感器数据读取，并将数据值与数据采集时间发送至数据库，在数据库、Web服务器和客户端程序分别记录接收到更新数据的时间，与数据采集时间相减得到数据到达各部分的延时；b.对于控制数据传输的延时采用以下方案进行测量：在客户端程序中执行打开或关闭阀门操作，并记录操作时间，当数据发送至电磁阀后，电磁阀开闭状态发生改变，之后再将更新的状态数据返回到客户端程序，记录控制指令发送过程和控制结果返回过程中数据库、Web服务器和客户端程序收到更新数据的时间，与用户界面上操作的时间相减，获得控制数据和返回数据到达各部分的延时；第二步，性能测试结果与分析，在数据采集过程中，拉取模式从设备发出数据到客户端接收单向传输的总延时为1676ms，其中数据通讯模块将硬件数据发送至数据库耗时1552ms，占总延时的92.6%，主要来自短信传输耗时；从数据库到客户端程序的平均耗时等于到达客户端与到达数据库的平均延时之差为124ms；主要来自计算和网络传输耗时，这一结果表明通过数据推送的设计与实现，软件系统内的延时已经被极大地消减；采用数据拉取模式达到延时124ms...
【专利技术属性】
技术研发人员：马廷彦，
申请(专利权)人：哈尔滨派腾农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23
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