一种基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉系统及方法技术方案

本发明专利技术属于现代农林业智能灌溉领域，公开了一种基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉系统及方法；包括：硬件平台、软件平台。硬件平台包括：网关、控制器、采集器、光伏控制器、远程监控电脑、现场控制器；软件平台包括：底层驱动模块、应用节能灌溉管理系统平台模块。本发明专利技术采用工业专用数据采集和控制器，数传可靠性高且配置灵活，多路接口扩展增加更加方便。本发明专利技术基于workerman技术，可以轻松实现PHP长连接，有效实现无线/有线传感接入网络。支持几千甚至几万的高并发连接，嵌入式系统多进程则可支持数十万甚至上百万的并发连接。本发明专利技术具有无线通信的长距离可靠性传输功能和应用层协议接口多样性特点。

A Photovoltaic Intelligent Water-saving Irrigation System and Method for Agroforestry Based on Internet of Things Technology

The invention belongs to the field of modern agriculture and forestry intelligent irrigation, and discloses a photovoltaic intelligent water-saving irrigation system and method based on Internet of Things technology, including hardware platform and software platform. The hardware platform includes gateway, controller, collector, photovoltaic controller, remote monitoring computer and field controller, and the software platform includes bottom driver module and application of energy-saving irrigation management system platform module. The invention adopts industrial special data acquisition and control device, which has high reliability of data transmission and flexible configuration, and more convenient expansion of multi-channel interface. Based on workerman technology, the invention can easily realize long PHP connection and effectively realize wireless/wired sensor access network. Supporting thousands or even tens of thousands of high concurrent connections, multi-process embedded systems can support hundreds of thousands or even millions of concurrent connections. The invention has the characteristics of long-distance reliable transmission function of wireless communication and diversity of application layer protocol interface.

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉系统及方法
本专利技术属于现代农林业智能灌溉领域，尤其涉及一种基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉系统及方法。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：我国是世界上人口最多和粮食消耗量最大的国家，同时是世界上人均水资源量最为贫乏的国家之一，人均占有水资源量仅为世界平均水平的25％。随着人口的快速增长、城镇化建设和全球化经济的快速发展，当前水资源利用率和缺水现象问题越发突出。其中，农业用水量占我国基础用水总量大约百分之七十。当前，农业用水浪费现象非常严重，主要体现在：农业灌溉利用率低下，大约45％的效用；同时，因自然降水无存储措施，灌溉利用率仅仅达到46％；从而导致整个农业用水的效率不高，其中农田灌溉水的利用效率仅有1.0kg/m2左右；初步改造的节水灌溉工程面积仅占全国灌溉面积的30％，因此，发展节水农业势在必行。国外的智能灌溉系统起步较早。美国、日本等农业比较发达的国家，在灌溉系统决策、控制策略等方面进行了全面、系统的研究，并形成了相应的技术体系。目前流行的灌溉系统大多直接采用定时控制。美国雨鸟公司是世界上著名的灌溉设备生产商，该公司生产的节水灌溉(喷灌)系统也是基于时间控制，可以长时间的自动开关水泵或是按一定的顺序轮流灌溉，该系统会建立运行档案为改进管理和监测系统运行提供依据，还具有智能气象站和自动ET值的灌溉管理方式。类似的美国托罗、科雨和亨特公司都有不少智能灌概的产品。水利部西北科研所和陕西三原现代节水灌溉设备公司联合研制的“多功能节水精细灌溉机”就是支持定时灌溉和手动灌溉切换的。集抽水、加压、施肥于一体的微型移动式节水灌溉系统。此类系统设计简单可靠，但需要人为操作，灌溉效果受人影响较大且在不同的环境下灌溉参数需要重新设定。由于影响作物灌溉因子众多，且各因子之间存在一定的耦合。上述系统多针对某些特定类型的灌溉，而对于偏远且市电难以供给的灌溉地区，缺乏相应的节水灌溉设施及系统级的灌溉决策。针对我国农林业灌溉现状，将光伏系统与灌溉系统融合在一起。开展了环境无线测控网络、网络中多传感器信息融合、土壤环境信息处理及调控效果预测模型、多尺度的环境调控优化、太阳能电池板最大功率和蓄电池充放电算法优化、智能节水灌溉管理系统开发等进行了系统地研究。传统的PHP容器很难与客户端保持长连接，很多偏远的农场或者耕地并没有覆盖蜂窝网络，更不用说4G/LTE了，同时，传统的应用层协议接口比较单一。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)传统的PHP容器很难与客户端保持长连接。(2)很多偏远的农场或者耕地并没有覆盖蜂窝网络。(3)应用层协议接口单一。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉系统及方法。本专利技术是这样实现的，一种基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法，所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法包括：将现场组网汇聚的多路实时监控数据编码加密后，上传至云端服务器；将现场的各类传感器数据进行处理后并汇聚，并实时传输现场数据；并把实时监测数据上传发送给网关；支持多路开关输出及通断信号检测；通过下发智能网关接收来自云端服务器的控制指令并实时上报现场设备的运行状态，实现现场设备的远程控制和智能控制。进一步，所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法将传感器的数据字节数按照协议方式，上传到云端；人机交互采用RS485总线或者以太网连接；数据集中控制器实现多个自主局域网互通互联。进一步，所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法对输入模拟量的放大倍数选择的区别，采用电阻反馈网络自适应放大电路实现。进一步，所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法的客户端断开连接会向服务端发送一个关闭连接包，服务端收到关闭连接包后得知客户端连接断开，则立刻触发onClose事件回调；客户端与服务端定时有心跳数据传输，则发现连接断开，触发onClose事件回调；另外路由节点防火墙会关闭长时间不通讯的socket连接，客户端与服务端定时发送心跳数据保持连接不被断开。进一步，所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法数据的展示，按照标准MVC或者MVP实现；每个对象具有数据库增删改查、权限认证、角色管理方法或者其它属性。本专利技术的另一目的在于提供一种实现所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法的基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉系统，所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉系统包括：硬件平台和软件平台；硬件平台包括：网关、控制器、采集器、光伏控制器、远程监控电脑、现场控制器；现场控制器包括：智能GPRS模块、触摸屏、数据集中控制器、电源模块；软件平台包括：底层驱动模块、应用节能灌溉管理系统平台模块；底层驱动模块包括：数据采集模块、系统控制模块、数据长传模块；底层驱动模块对输入模拟量的放大倍数选择的区别；应用节能灌溉管理系统平台模块的应用层采用C/S或者B/S的架构。进一步，所述数据采集模块包括:大气压强风力风向、温度、湿度和光度、GPS位置信息；所述系统控制模块包括:继电器开关控制、直流电机驱动控制；所述数据长传模块包括：警示提示控制开关、TCP数据传输、UDP数据传输；所述应用节能灌溉管理系统平台模块包括：用户管理模块、设备管理、网络配置；所述用户管理模块包括:用户数据库增删改查、权限认证、角色管理；所述设备管理包括：设备数据库增删改查、设备节点配置、设备数据监控；所述网络配置包括:心跳包间隔设置、服务器地址设置、端口设置。进一步，所述网关将现场组网汇聚的多路实时监控数据编码加密后，上传至云端服务器，可支持断点续传和远程设置；采集器将现场的各类传感器数据进行处理后并汇聚，并实时传输现场数据；并把实时监测数据上传发送给网关；控制器支持多路开关输出及通断信号检测；通过下发智能网关接收来自云端服务器的控制指令并实时上报现场设备的运行状态，实现现场设备的远程控制和智能控制。进一步，所述智能GPRS模块将数据字段按照协议方式，上传到云端；触摸屏提供人机交互，采用RS485总线或者以太网连接；数据集中控制器实现多个自主局域网互通互联。本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法的信息数据处理终端。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：(1)通过采用workerman技术可以使用PHP与客户端保持长连接。(2)通过新型无线通信Lora技术，提高了网络覆盖程度。(3)通过默认支持的协议有HTTP、WebSocket、以及简单的Text文本协议，使应用层协议接口具有多样性。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉系统底层驱动模块结构示意图。图2是本专利技术实施例提供的基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉系统节能灌溉系统应用层功能结构示意图。图3是本专利技术实施例提供的传感器控制器与网关互连示意图。图4是本专利技术实施例提供的多路采集器结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。本专利技术实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法，其特征在于，所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法包括：将现场组网汇聚的多路实时监控数据编码加密后，上传至云端服务器；将现场的各类传感器数据进行处理后并汇聚，并实时传输现场数据；并把实时监测数据上传发送给网关；支持多路开关输出及通断信号检测；通过下发智能网关接收来自云端服务器的控制指令并实时上报现场设备的运行状态，实现现场设备的远程控制和智能控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法，其特征在于，所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法包括：将现场组网汇聚的多路实时监控数据编码加密后，上传至云端服务器；将现场的各类传感器数据进行处理后并汇聚，并实时传输现场数据；并把实时监测数据上传发送给网关；支持多路开关输出及通断信号检测；通过下发智能网关接收来自云端服务器的控制指令并实时上报现场设备的运行状态，实现现场设备的远程控制和智能控制。2.如权利要求1所述的基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法，其特征在于，所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法将传感器的数据字节数按照协议方式，上传到云端；人机交互采用RS485总线或者以太网连接；数据集中控制器实现多个自主局域网互通互联。3.如权利要求1所述的基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法，其特征在于，所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法对输入模拟量的放大倍数选择的区别，采用电阻反馈网络自适应放大电路实现。4.如权利要求1所述的基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法，其特征在于，所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法的客户端断开连接会向服务端发送一个关闭连接包，服务端收到关闭连接包后得知客户端连接断开，则立刻触发onClose事件回调；客户端与服务端定时有心跳数据传输，则发现连接断开，触发onClose事件回调；另外路由节点防火墙会关闭长时间不通讯的socket连接，客户端与服务端定时发送心跳数据保持连接不被断开。5.如权利要求1所述的基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法，其特征在于，所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法数据的展示，按照标准MVC或者MVP实现；每个对象具有数据库增删改查、权限认证、角色管理方法或者其它属性。6.一种实现权利要求1所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉方法的基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉系统，其特征在于，所述基于物联网技术的农林业光伏智能节水灌溉系...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯刚，张健，崔英杰，崔靖，王轶，禹定臣，
申请(专利权)人：黄淮学院，
类型：发明
国别省市：河南,41