一种基于北斗短报文的农业环境数据采集系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于北斗短报文的农业环境数据采集系统及方法，该系统中，发送端包括：环境传感器用于采集多种农业环境数据；控制终端用于对农业环境数据进行处理和本地存储；北斗短报文一体机根据发送端的北斗短报文的可靠性通信协议将其编码为短报文数据进行传输；接收端包括：北斗短报文一体机用于根据接收端的北斗短报文的可靠性通信协议对短报文数据进行接收；数据处理器用于对接收到的北斗短报文数据进行反编码提取，得到农业环境数据；云数据库用于对农业环境数据进行云端存储。本发明专利技术以北斗短报文系统为数据传输途径，不受环境的限制，可以部署到国内的任何环境复杂、偏远的农业种植区。

An agricultural environment data acquisition system and method based on Beidou short message

【技术实现步骤摘要】
一种基于北斗短报文的农业环境数据采集系统及方法
本专利技术涉及智慧农业
，尤其涉及一种基于北斗短报文的农业环境数据采集系统及方法。
技术介绍
近年来，“智慧农业”、“精准农业”等现代农业发展的新潮流、新模式被提出，成为探索农业发展的新引擎和实现农业可持续发展的重要途径。其技术思想就是在农业生产过程中，充分获取作物和环境信息，因地制宜地做出决策，并准确地付诸实施，以节约投入、增加产出、提高要素利用率、减少环境污染为目的。其中，远程数据采集系统是实现的一种手段。目前现有的农业环境数据采集系统，基于单片机为控制器通过多种传感器进行环境数据的采集，数据采集完成后依靠有线网络，WIFI或GPRS进行数据的远程传输。我国农业种植区分布广泛，部分偏远的地区的环境复杂且相对落后。这些地区没有建设有线网络，而铺设有线网络不仅存在技术难度，而且成本太高、经济效益低；同时这些地区的GPRS信号不稳定，甚至没有覆盖，使得无线的数据传输也无法可靠的实现。因此现有的环境数据采集系统无法在这些地区稳定、持续的完成数据采集和传输。对于这种情况，目前没有较好的解决本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于北斗短报文的农业环境数据采集系统，其特征在于，该系统包括发送端和接收端，其中：/n发送端包括：控制终端、发送端的北斗短报文一体机、多种环境传感器；/n多种环境传感器与控制终端相连，用于采集多种农业环境数据，并通过多种通信协议将采集到的农业环境数据传送给控制终端；/n控制终端，用于对农业环境数据进行格式转换处理和本地存储，并将待发送的农业环境数据传送给北斗短报文一体机，控制北斗短报文一体机进行数据发送；/n发送端的北斗短报文一体机与控制终端相连，用于进行北斗定位和授时，并从本地存储中取出待发送的农业环境数据，根据发送端的北斗短报文的可靠性通信协议将其编码为短报文数据进行传输；发送端的...

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗短报文的农业环境数据采集系统，其特征在于，该系统包括发送端和接收端，其中：
发送端包括：控制终端、发送端的北斗短报文一体机、多种环境传感器；
多种环境传感器与控制终端相连，用于采集多种农业环境数据，并通过多种通信协议将采集到的农业环境数据传送给控制终端；
控制终端，用于对农业环境数据进行格式转换处理和本地存储，并将待发送的农业环境数据传送给北斗短报文一体机，控制北斗短报文一体机进行数据发送；
发送端的北斗短报文一体机与控制终端相连，用于进行北斗定位和授时，并从本地存储中取出待发送的农业环境数据，根据发送端的北斗短报文的可靠性通信协议将其编码为短报文数据进行传输；发送端的北斗短报文的可靠性通信协议包括：发送端进行环境数据编码和标志位编码；通过基于概率判断的请求确认机制，依据环境的不同动态的调整发送的频率；
接收端包括：接收端的北斗短报文一体机、数据处理器、云数据库；
接收端的北斗短报文一体机，用于根据接收端的北斗短报文的可靠性通信协议对短报文数据进行接收；接收端的北斗短报文的可靠性通信协议包括：环境数据接收端编码；通过动态累积确认机制，根据发送端的数量动态调整应答频率；
数据处理器与北斗短报文一体机相连，用于对接收到的北斗短报文数据进行反编码提取，得到农业环境数据；
云数据库与数据处理器相连，用于对农业环境数据进行云端存储，实现用户随时随地进行远程查看。


2.根据权利要求1所述的基于北斗短报文的农业环境数据采集系统，其特征在于，该系统的发送端还包括：太阳能电池板、储能装置；
太阳能电池板通过储能装置与控制终端相连，用于将光能转化为电能并存储在储能装置中，作为发送端的电能来源。


3.根据权利要求1所述的基于北斗短报文的农业环境数据采集系统，其特征在于，发送端的北斗短报文一体机中，进行环境数据编码的方式具体为：
多项农业环境数据的先后顺序固定，每项数据的占用的长度固定，使得接收端按照编码顺序即可对数据进行解析和提取，而不用对每项数据件使用分隔符进行区分；具体传输规则为：
(1)各项农业环境数据分配的长度为：温度，2字节；湿度，2字节；光照，3字节；压强，3字节；土壤湿度，2字节；土壤pH，2字节；风速，2字节；风向，2字节；降雨量，2字节；PM2.5，3字节；氧含量，3字节；CO2含量，3字节；
(2)北斗短报文的通信采用代码的传输方式，将农业环境数据转换为十六进制的ASCII码数据；
(3)对每项农业环境数据只传输数值，而不传输单位；
(4)对于有小数的数据项，分成整数和小数两个部分，不传输小数点，小数部分统一保留两位小数，将小数部分乘以100变成整数进行传输。


4.根据权利要求1所述的基于北斗短报文的农业环境数据采集系统，其特征在于，发送端的北斗短报文一体机中，进行标志位编码的方式具体为：
发送端标志位编码包括：数据类型，1字节；时间戳，5字节；数据标识，1字节；请求确认，1字节；确认回复，1字节；重发计数，1字节；回复校验码，2字节；检验位，2字节。


5.根据权利要求1所述的基于北斗短报文的农业环境数据采集系统，其特征在于，接收端的北斗短报文一体机中，进行环境数据接收端编码的方式具体为：
数据类型，1字节；丢失编号，用不定个字节表示，表明自上一次确认后丢失的数据的序号，由数据的时间戳来确认是否丢失，第一个字节表示丢失数据的个数，以后每个字节表示丢失数据的序号；请求确认，1字节；重发计数，1字节；等待确认时长，1字节，表示设备等待确认回复的最大时长；设备模式，1字节；请求确认，1字节。


6.根据权利要求1所述的基于北斗短报文的农业环境数据采集系统，其特征在于，发送端采用的基于概率判断的请求确认机制的具体方法为：
设北斗短报文通信一体机通信的成功率为p，对于发送端，根据本地是否有保存了农业环境数据分成两种模式，一是本地没有累计存储的数据，二是本地存储了若干数据；其中：
当本地没有累计存储的数据，即所有数据都发送出去，这时通信次数充足，只要有数据就能立即发送出去；数据采样的时间间隔为t分钟，考虑到通信延迟以及设备处理需要的时间，则在t分钟内能进行t-1次通信，其中1次用来发送最新产生的数据，t-2次用来发送丢失的数据，t>＝5，则有：
n*(1-p)>＝t-2
其中，n为向接收端发送确认申请的间隔次数，即发送端每发送n次数据后向接收端请求一次确认；由于n为整数，所以得到：



其中，表示向上取整；
当本地存储了若干数据记录时，此时发送端则以最快的发送频率1分钟/次，连续的发送数据，此时需尽快的获取数据丢失的情况，以尽快重发，则有：
n*(1-p)>＝1
得到：



因此，根据本地是否存储有数据，得到发送端申请确认的...

【专利技术属性】
技术研发人员：帖军，杨欣，郑禄，张潇，汪红，单一鸣，肖鹏飞，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42