[發(fā)明專利]一種基于NB?IoT的農(nóng)情監(jiān)控系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710376008.1
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN106993059A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周建;汪鋒;李春華;吳凱
• 申請（專利權(quán)）人: 湖州中科星農(nóng)科技有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;G01D21/02
• 代理公司: 杭州千克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司33246
• 代理人: 裴金華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于NB-IoT的農(nóng)情監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)

農(nóng)業(yè)在中國國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，農(nóng)情監(jiān)控是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)高效可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)性工作。近年來隨著電子與通信技術(shù)的發(fā)展，以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)為代表的新一代信息技術(shù)，正在不斷地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的各個領(lǐng)域，推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的步伐。

現(xiàn)有的農(nóng)情監(jiān)控系統(tǒng)為保證實(shí)施效果，不管是有線網(wǎng)絡(luò)通信還是無線網(wǎng)絡(luò)通信，傳感器設(shè)備均無法使用電池續(xù)航工作，因而在系統(tǒng)建設(shè)期需要進(jìn)行有線供電網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)，或者配備太陽能發(fā)電裝置，建設(shè)周期長，投入成本高。規(guī)模越大，傳感器采集點(diǎn)越密集，則建設(shè)的綜合成本越高。基于目前這些技術(shù)方案的系統(tǒng)無論使用有線通信網(wǎng)絡(luò)，還是Zigbee、433MHz短距離無線、WiFi等無線局域網(wǎng)組網(wǎng)通信，要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，還需要在農(nóng)業(yè)設(shè)施上建設(shè)光纖、機(jī)房、交換機(jī)、無線熱點(diǎn)等通信基礎(chǔ)設(shè)施，前期投入成本大，后期維護(hù)成本高。如果使用GPRS、3G、4G等運(yùn)營商蜂窩網(wǎng)絡(luò)，由于這些網(wǎng)絡(luò)是基于手機(jī)寬帶應(yīng)用設(shè)計(jì)，對于農(nóng)情監(jiān)測的傳感設(shè)備窄帶數(shù)據(jù)通信特點(diǎn)而言，不僅支持的節(jié)點(diǎn)數(shù)量受限制，而且通信信令繁瑣，網(wǎng)絡(luò)通信效率低，運(yùn)行功耗大。另外，針對農(nóng)情監(jiān)測在土壤、水下、林區(qū)等采集應(yīng)用環(huán)境下，寬帶蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力弱，空間應(yīng)用范圍受限制。

另外，在系統(tǒng)服務(wù)模式上，現(xiàn)有的農(nóng)情監(jiān)控系統(tǒng)僅僅停留在采集數(shù)據(jù)加人工查看分析（遠(yuǎn)程專家）的模式上，沒有充分利用目前逐步成熟的云計(jì)算技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，整體的分析計(jì)算水平較低。軟件服務(wù)方式也是以傳統(tǒng)的PC端客戶軟件或Web方式為主，由于農(nóng)業(yè)應(yīng)用環(huán)境的特點(diǎn)，普通農(nóng)戶和農(nóng)業(yè)場所均不配備電腦和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，所以服務(wù)的到達(dá)率和效率均較低，在目前智能手機(jī)基本普及的情況下，急需升級到移動服務(wù)方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)和應(yīng)用問題，提供一種基于NB-IoT的農(nóng)情監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：包括感知控制層、傳輸層、服務(wù)層以及應(yīng)用層。所述感知控制層包括現(xiàn)場監(jiān)控器，所述現(xiàn)場監(jiān)控器包括數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊、設(shè)備控制模塊、通信模塊、電池供電模塊、定位模塊；所述通信模塊包括連接NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的NB-IoT單元；所述數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊監(jiān)測農(nóng)情數(shù)據(jù)并通過所述NB-IoT單元發(fā)送至所述服務(wù)層；所述定位模塊檢測位置數(shù)據(jù)并通過所述NB-IoT單元發(fā)送至所述服務(wù)層；所述設(shè)備控制模塊通過所述NB-IoT單元接收來自所述服務(wù)層的設(shè)備控制指令并輸出控制信號。所述傳輸層包括連接所述感知控制層和所述服務(wù)層的所述NB-IoT網(wǎng)絡(luò)。所述服務(wù)層包括業(yè)務(wù)服務(wù)模塊、通訊服務(wù)模塊、連接數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)服務(wù)模塊，所述通訊服務(wù)模塊與所述數(shù)據(jù)服務(wù)模塊通過ESB總線通信，所述業(yè)務(wù)服務(wù)模塊與所述數(shù)據(jù)服務(wù)模塊通過ESB總線通信，所述數(shù)據(jù)服務(wù)模塊與所述通信模塊通過ESB總線通信；所述通訊服務(wù)模塊接收來自所述感知控制層的所述農(nóng)情數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)，并通過所述數(shù)據(jù)服務(wù)模塊存儲至所述數(shù)據(jù)庫中；所述業(yè)務(wù)服務(wù)模塊包括終端控制單元，所述終端控制單元接收來自所述應(yīng)用層的設(shè)備控制請求，并通過所述通訊服務(wù)模塊發(fā)送設(shè)備控制指令至所述感知控制層。所述應(yīng)用層包括用戶訪問終端、Web應(yīng)用服務(wù)模塊，所述用戶訪問終端通過運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)與所述Web應(yīng)用服務(wù)模塊相連；所述Web應(yīng)用服務(wù)模塊與所述業(yè)務(wù)服務(wù)模塊通過ESB總線通信。

作為優(yōu)選，所述業(yè)務(wù)服務(wù)模塊包括部署在服務(wù)器集群中的數(shù)據(jù)檢測單元、趨勢分析單元和農(nóng)情告警單元；所述數(shù)據(jù)檢測單元按照向訂閱檢測服務(wù)的用戶訪問終端推送農(nóng)情檢測數(shù)據(jù)，所述農(nóng)情檢測數(shù)據(jù)包括農(nóng)情區(qū)域數(shù)據(jù)和農(nóng)情分類數(shù)據(jù)。所述趨勢分析單元根據(jù)來自所述用戶訪問終端的趨勢分析請求向所述用戶訪問終端提供分析圖表、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果、數(shù)據(jù)分析結(jié)果，所述趨勢分析圖包括實(shí)時趨勢圖查看、農(nóng)情分布圖、歷史同期對比趨勢圖、自定義圖表。所述農(nóng)情告警單元在農(nóng)情數(shù)據(jù)超出預(yù)設(shè)值時向訂閱告警服務(wù)的用戶訪問終端發(fā)送告警信息。

作為優(yōu)選，所述服務(wù)層包括輔助業(yè)務(wù)模塊，所述輔助業(yè)務(wù)模塊包括部署在服務(wù)器集群中的登陸認(rèn)證單元、權(quán)限驗(yàn)證單元、數(shù)據(jù)驗(yàn)證單元、事務(wù)處理單元、異常處理單元、緩存管理單元、日志記錄單元；所述輔助業(yè)務(wù)模塊與所述數(shù)據(jù)服務(wù)模塊通過ESB總線通信，所述輔助業(yè)務(wù)模塊與所述Web應(yīng)用服務(wù)模塊通過ESB總線通信。

作為優(yōu)選，所述終端控制單元在農(nóng)情數(shù)據(jù)超出預(yù)設(shè)值時生成相應(yīng)的設(shè)備控制指令，并通過所述通訊服務(wù)模塊將所述通訊服務(wù)模塊發(fā)送至所述感知控制層。