高适用性农产品生产风险因子数据采集系统技术方案

一种农产品生产风险因子数据采集系统，包括采集设备和数据中心，其中该采集设备包括感知模块、数据处理模块和通讯模块，所述感知模块是定制的传感器，以进行不同风险因子数据的采集，所述数据处理模块负责采集策略和上报策略的定制、存储和执行，所述通讯模块用于与该数据中心进行通信，以实现采集数据的上报和指令的接收；其中数据中心的功能包括：设备管理、传感器管理、采集策略管理、上报策略管理、遇警策略管理、采集管理、采集数据存储、采集数据展示。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种农产品生产风险因子数据采集系统，具体的说是一种能实现传感器定制、农作物生长模型和农作物灾害模型定制的数据采集系统。
技术介绍
农产品数量安全是新阶段国家安全的基础，农作物生长基础数据采集是农产品数量安全分析与预警的基础。农作物生长基础数据采集设备要求能够在野外、无人值守的条件下自动采集多种环境数据，并自动上报给数据中心，同时要求能够根据监测的数据信息自动生成遇警报告。农产品生产受气候、土壤、光照等因素影响很大。不同地区的同种作物， 相同地区的不同作物，对自然条件的要求也由所区别；即使同一地区、同一作物在生长的不同阶段受外界的影响程度也不尽相同；同时，影响农作物生长的风险因子众多，在农作物生产监测中只能选择一些主要的参数进行采集，因此要求采集系统能够适应所携带传感器的定制需求。目前，有些设备能够支持无线方式的数据传输，通过无线局域网或通过GSM网络， 但对所携带传感器的传感器定制支持不够。
技术实现思路
本专利技术的目的在于一种高适用性农产品生产风险因子数据采集系统，该系统通过数据中心和采集设备的协作而实现。为此，本专利技术提供一种农产品生产风险因子数据采集系统，包括采集设备和数据中心，其中该采集设备包括感知模块、数据处理模块和通讯模块，所述感知模块是定制的传感器，以进行不同风险因子数据的采集，所述数据处理模块负责采集策略和上报策略的定制、存储和执行，所述通讯模块用于与该数据中心进行通信，以实现采集数据的上报和指令的接收；其中数据中心的功能包括设备管理、传感器管理、采集策略管理、上报策略管理、 遇警策略管理、采集管理、采集数据存储、采集数据展示。特别地，所述设备管理主要完成设备的注册、注销以及运行状态的管理；所述传感器管理主要完成已注册设备所携带的传感器的注册、注销、更改这些管理功能，其中包括传感器类型、信号输出类型、对应端口这些信息；所述采集策略管理用于设置传感器的数据采集频率；所述上报策略管理用于设置传感器所采集数据的上报频率；所述遇警策略管理用于管理各传感器数据的上下阈值，以及遇警后采集频率和上报频率设置的策略管理；所述采集管理用于完成数据采集的实时监控，及时发现设备或传感器是否发生故障或异常；所述采集数据存储用于将采集的数据按设备、分类、时间存储到数据库中；所述采集数据展示以地理信息系统的方式展示所采集的数据。特别地所述传感器的输出信号主要有三类脉冲型、电压型和电流型，其中支持脉冲型信号输出的传感器有降水传感器、风速传感器；支持电压型信号输出的传感器有日照时数传感器或净辐射传感器、风速风向传感器、温湿度传感器或土壤水分传感器；支持电流型信号输出的传感器有风速风向传感器、温湿度传感器或土壤水分传感器。进一步地，所述传感器的定制包括针对不同生产厂家生产的、不同信号输出方式的、不同类型的各种传感器，根据农作物的种类、生长阶段、种植区域而灵活地进行定制。进一步地，通过开关电路将所述传感器的不同信号转换为标准的电压信号，以适应不同传感器的信号输出方式。进一步地，对于电流型或脉冲型的传感器，将所述开关电路置于联通状态，经过中心电阻150欧的可变电阻将所述传感器的输出信号转换为0-3. 3v的电压信号；而对于电压型的传感器，将所述开关电路置于断开状态，使得所述传感器的输出信号通过保护电路连接到A/D端口，以进行数据的采集。特别地，根据种植区域、种植农作物的种类和/或所处的生长发育期而实时设定所述传感器的上下阈值，以定制农作物生长模型和农作物灾害模型。特别地，所述采集设备支持周期上报、遇警上报和指令上报这三种上报方式，其中所述周期上报是依据农产品生产情况，设定固定的上报周期，采集设备周期性的上报监测数据；所述遇警上报是根据既定策略，当监测数据突破设定数值后，该设备主动上报监测数据信息，以支持预警工作；所述指令上报是所述数据中心下发一个数据查询指令，所述采集设备接到指令后，实时上报监测数据信息。特别地，所述系统基于GSM网络，以采集协议为通信规范，使用SMS和GRPS服务在所述数据中心和所述采集设备之间传递信息。本专利技术的农产品生产风险因子数据采集系统实现了多种类型传感器的定制，能够支持各传感器阈值的实时设定，并可通过数据中心按既定周期设定农作物生长模型和农作物灾害模型的相关阈值，提高了系统的适应性。附图说明图1是本专利技术的农产品生产风险因子数据采集系统的系统结构简图；图2是本专利技术的农产品生产风险因子数据采集系统的采集设备框架图；图3是本专利技术的农产品生产风险因子数据采集系统的采集设备启动消息时序图；图4是本专利技术的农产品生产风险因子数据采集系统的系统结构框架图。具体实施例方式下边结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细阐述。高适用性农产品生产风险因子数据采集系统通过数据中心、采集设备协作完成自适应的数据采集，形成一套完整的数据采集系统。该系统主要由采集设备和数据中心组成， 二者通过GSM网络进行通讯，如图1所示。采集设备部署在农作物生长区的田间，能够在无人值守的环境下自主运行。该设备由感知模块、数据处理模块和通讯模块组成。数据采集模块可根据需求定制最多8个传感器，进行不同风险因子数据的采集，传感器的输出接口可以是脉冲、电压或者电流；数据处理模块是采集设备的核心，它负责采集策略和上报策略的定制、存储和执行；采集设备通过通讯模块与数据中心进行教会，完成采集数据的上报和指令的接收。采集设备采用220V 火电供电，以6V可充电电池作为备用电源，在电池充电完全时，电池可提供48小时电力供4应；采集设备封装在防尘、防水机箱中，以适应野外的运行环境。数据中心的主要功能包括设备管理、传感器管理、采集策略管理、上报策略管理、 遇警策略管理、采集管理、采集数据存储、采集数据展示、日志管理、用户管理等功能。设备管理主要完成设备的注册、注销以及运行状态的管理；传感器管理主要完成已注册设备所携带的传感器的注册、注销、更改等管理功能，包括传感器类型、信号输出类型、对应端口等信息；采集策略管理用于设置传感器的数据采集频率；上报策略管理用于设置传感器所采集数据的上报频率；遇警策略管理用于管理各传感器数据的上下阈值，阈值是一组数据，虽时间而变化，以及遇警后采集频率和上报频率设置的策略管理；采集管理用于完成数据采集的实时监控，及时发现设备或传感器是否发生故障或异常；采集数据存储将采集的数据按设备、分类、时间存储到数据库中；采集数据展示以地理信息系统的方式展示所采集的数据。下面介绍传感器定制方法。目前，与农业生产相关的风险因子较多，例如日照时数、净辐射、风速、风向、温度、 湿度、土壤水分、降水量等，系统要能够自适应地定制传感器的类型，并能够支持多厂家的传感器产品型号。传感器的信号输出信号主要有三类脉冲型、电流型和电压型，支持脉冲型信号输出的传感器有降水传感器、风速传感器等；支持电压型信号输出的传感器有日照时数传感器、净辐射传感器、风速风向传感器、温湿度传感器、土壤水分传感器等；支持电流型信号输出的传感器有风速风向传感器、温湿度传感器、土壤水分传感器等。本专利技术提出了一种通用数据采集方法，通过软硬件的配合，通过数据中心和采集设备互相联动，使采集设备可以连接不同生产厂家生产的、不同信号输出方式的、不同类型的各种传感器，可根据农作物的种类、生本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种农产品生产风险因子数据采集系统，包括采集设备和数据中心，其中该采集设备包括感知模块、数据处理模块和通讯模块，所述感知模块是定制的传感器，以进行不同风险因子数据的采集，所述数据处理模块负责采集策略和上报策略的定制、存储和执行，所述通讯模块用于与该数据中心进行通信，以实现采集数据的上报和指令的接收；其中数据中心的功能包括：设备管理、传感器管理、采集策略管理、上报策略管理、遇警策略管理、采集管理、采集数据存储、采集数据展示。

【技术特征摘要】
1.一种农产品生产风险因子数据采集系统，包括采集设备和数据中心，其中该采集设备包括感知模块、数据处理模块和通讯模块，所述感知模块是定制的传感器，以进行不同风险因子数据的采集，所述数据处理模块负责采集策略和上报策略的定制、存储和执行，所述通讯模块用于与该数据中心进行通信，以实现采集数据的上报和指令的接收；其中数据中心的功能包括设备管理、传感器管理、采集策略管理、上报策略管理、遇警策略管理、采集管理、采集数据存储、采集数据展示。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述设备管理主要完成设备的注册、注销以及运行状态的管理；所述传感器管理主要完成已注册设备所携带的传感器的注册、注销、 更改这些管理功能，其中包括传感器类型、信号输出类型、对应端口这些信息；所述采集策略管理用于设置传感器的数据采集频率；所述上报策略管理用于设置传感器所采集数据的上报频率；所述遇警策略管理用于管理各传感器数据的上下阈值，以及遇警后采集频率和上报频率设置的策略管理；所述采集管理用于完成数据采集的实时监控，及时发现设备或传感器是否发生故障或异常；所述采集数据存储用于将采集的数据按设备、分类、时间存储到数据库中；所述采集数据展示以地理信息系统的方式展示所采集的数据。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述传感器的输出信号主要有三类脉冲型、电压型和电流型，其中支持脉冲型信号输出的传感器有降水传感器、风速传感器；支持电压型信号输出的传感器有日照时数传感器或净辐射传感器、风速风向传感器、温湿度传感器或土壤水分传感器；支持电流型信号输出的传感器有风速风向传感器、温湿度传感器或土壤水分传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张树东，许世卫，罗宁，姚乃明，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：11