一种粮食生产风险数据采集方法技术

一种粮食生产风险数据采集方法，包括野外采集设备、采集管理模块和气象预报数据采集模块。其中野外采集设备包括感知模块、数据处理模块和通讯模块，所述感知模块携带可定制的8个传感器通过A／D数据采集接口与数据处理模块相连；所述数据处理模块负责采集策略定制，控制数据的采集、缓存、融合及上报；所述通讯模块用于与该采集管理模块进行通信，以实现采集数据的上报和指令的接收。其中采集管理模块负责设备的部署管理、数据的收发和采集策略的制定。其中气象预报数据采集模块是一种Web数据抓取软件，自动抓取定制区域的气象预报信息。该采集方法首先根据气象预报数据采集模块采集气象预报信息制定初始的数据采集策略，在采集过程中根据上报的监测数据实时修正采集策略，以预报信息和监测数据指导数据采集，形成一个反馈回路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，该方法以气象预报数据为基础，制 定初始的数据采集策略，采集过程中根据所采集的实时监测数据修正采集策略，形成一个 采集反馈回路。
技术介绍
粮食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粮食数量安 全分析与预警的基础。粮食生长是一个复杂的过程，受温度、光照、降水、湿度、土壤、种子等 因素影响的很大，实时监测能有效地掌握粮食生产状况，为及时制定预案、预警和灾后重建 提供有力的数据支持。粮食的生产条件要求数据采集设备能够在野外、无人值守的条件下自动采集多种 环境数据信息，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。数据采集的目的是为应用分析服务。过于密集的数据采集频率不但会增加野外采 集设备的能量消耗，同时会增加通讯的负担；过于少的数据采集频率又可能错过需要的数 据细节信息；上报周期过长会降低实时性，上报周期过短又会降低数据融合的效率和增加 通信的代价。采用国定的采集策略很难找到一个平衡点。
技术实现思路
本专利技术实施例要解决的问题是提供一种新的粮食生产风险数据采集方法，该方法 在数据采集过程中能过利用已有的气象预报数据信息和实时采集的监测数据信息指导后 续数据的采集，克服数据采集的盲目性。为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案提供了一种粮食生产风险数据采集方 法。该数据采集方法包括野外采集设备、采集管理模块和气象预报数据采集模块。所述气象预报数据采集模块是一款基于Java的Web数据获取软件。目前，通过互 联网能够获取县级以上行政区域未来3天的气象预报信息，包括温度范围、适度范围、预计 将水规模、最大风力等信息，这些天气预报信息对制定未来一天的数据采集策略会有很大 的帮助。该气象预报数据采集模块通过模仿人们浏览网页的行为，自动获取网页信息，再利 用网页自动分析技术从中获取指定地点的相关气象预报数据信息。网页信息的采集和有用 信息的抽取是两个重要技术问题。网页信息采集是从被监测网站上采集新更新的网页信 息；有用信息自动抽取是从采集回来的非结构化网页中，按照指定目标抽取所需要的气象 预报数据信息。所述野外采集设备是一种嵌入式系统，包括包括感知模块、数据处理模块和通讯 模块。所述感知模块包括8路10位数据采集接口，及连接其上的最多8个传感器；所述数据处理模块具有64Kb数据的存储能力，最多可缓存10天的采集数据，同时具有简单的数据 融合和异常数据过滤能力；所述通讯模块采用SM300GSM模块，支持短信和GPRS两种通讯 方式。进一步，所述野外采集设备支持对每个采集设备、每个传感器的采集策略和上报 策略的定制，以及遇警阈值的设定。所述采集策略是指指定传感器的采集频率，包括日常采 集频率和遇警采集频率；所述上报策略是指指定传感器的数据上报频率，包括日常数据上 报频率和遇警上报频率；所述警阈值是指某类数据的正常取值范围。进一步，所述野外采集设备支持三类输出信号的传感器，分别是: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。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。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欧姆的可变电阻将所述传感器的输出信号转换为0-3.3伏的电压信号；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。所述采集管理模块是一种运行于数据中心的管理软件，主要功能包括数据收发、 设备管理、传感器管理、采集管理、采集数据存储、采集数据展示等。所述数据收发主要完成 驱动GSM模块与所述野外采集设备进行通讯；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；所述采集管理 包括采集策略管理和采集数据管理。该采集管理模块根据所述气象预报数据采集模块采集 气象预报数据和所述采集模块上报的采集数据，自动调整采集策略。所述数据采集方法的工作流程如下:I)设备启动，通过通讯模块向采集管理模块发送设备启动消息；2)采集管理模块到数据库查询设备的相关注册信息，同时根据设备部署地的气象 预报信息，制定数据采集策略，之后将上述信息下发给采集设备。3)采集设备收到上述信息后，进行设备和传感器的初始化，按下发的采集策略进 行数据采集和数据上报。4)采集管理模块收到上报数据后，根据监测数据调整采集策略，并下发给采集设 备。5)采集设备收到采集策略更正消息后，按新的采集策略进行数据采集和数据上 报。6)重复步骤4)和5)。【附图说明】图1是本专利技术的原理逻辑图；图2是本专利技术的系统部署结构图；图3是本专利技术的野外采集设备原理图；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。图5是本专利技术的野外采集设备印刷电路板图。图6是本专利技术的野外采集设备CPU的电路图。图7是本专利技术的野外采集设备传感器接口的电路图。图8是本专利技术的野外采集设备GSM模块的电路图。图9本专利技术的野外采集设备JTAG接口的电路图。图10本专利技术的野外采集设备电源的电路图。图11本专利技术的野外采集设备辅助外围的电路图。【具体实施方式】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。粮食生产风险数据采集方法利用现有气象预报数据资源、粮食作物生长模型、分析预测模型和实时采集的监测数据指导后续的数据采集。如图1是该方法的原理逻辑图。首先，根据气象预报数据、粮食作物生长模型、当前时间、作物所处的生长阶段、当前风险因子的特点，制定初步的粮食生产风险数据采集策略，进行数据采集；在采集过程中，根据上报的所采集数据，判断粮食生产的风险程度，再根据风险程度，重新调整数据采集策略，进而指导下一步的数据采集，形成一个数据采集反馈回路。数据采集是为分析服务的，分析的目的是对粮食生产状况进行评估，进而预测粮食的产量。不同的分析预测模型对数据的需求也会有所差异，在进行常规数据采集的同时，如果分析预测模型对数据有个性化的需求，也体现在数据采集策略的调整上。如图2所示是该方法的系统部署结构图。部署的系统主要由野外采集设备、采集管理模块、气象预报数据采集模块及相应的数据库和人机界面组成。采集设备部署在粮食作物生长区的田间，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；数据处理模块是野外采集设备的核心，它负责数据采集控制、存储、融合和上报；野外采集设备通过通讯模块与采集管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粮食生产风险数据采集方法，该方法包括野外采集设备、采集管理模块和气象预报数据采集模块。该采集方法首先根据气象预报数据采集模块采集气象预报信息制定初始的数据采集策略，在采集过程中根据上报的监测数据实时修正采集策略，以预报信息和监测数据指导数据采集，形成一个采集控制反馈回路。

【技术特征摘要】
1.一种粮食生产风险数据采集方法，该方法包括野外采集设备、采集管理模块和气象预报数据采集模块。该采集方法首先根据气象预报数据采集模块采集气象预报信息制定初始的数据采集策略，在采集过程中根据上报的监测数据实时修正采集策略，以预报信息和监测数据指导数据采集，形成一个采集控制反馈回路。2.根据权利要求1所述的采集方法，其特征在于:所述野外采集设备包括感知模块、数据处理模块和通讯模块。所述感知模块包括8路10位数据采集接口，及连接其上的最多8 个传感器；所述数据处理模块具有64Kb数据的存储能力，最多可缓存10天的采集数据，同时具有简单的数据融合和异常数据过滤能力；所述通讯模块采用SM300GSM模块，支持短信和GPRS两种通讯方式。3.根据权利要求1所述的采集方法，其特征在于:所述采集管理模块，主要功能包括数据收发、设备管理、传感器管理、采集管理、采集数据存储、采集数据展示等。所述数据收发主要完成驱动GSM模块与所述野外采集设备进行通讯；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；所述采集管理包括采集策略管理和采集数据管理。4.根据权利要求1所述的采集方法，其特征在于:所述采集方法，所述野外采集设备的初始化、数据采集和数据上报依赖所述采集管理模块下发的指令来完成。所述野外采集设备启动后首先向所述采集管理模块发送设备初始化申请，所述采集管理模块根据所述设备的注册信息下发设备初始化参数；所述设备根据收到的参数完成各端口的初始化，并根据既定策略进行数据采集、数据处理和数据上报。5.根据权利要求2所述...

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