[發明專利]基于土壤信息采集的物聯網多模式農業灌溉方法

有效

• 申請號: 202010035553.6
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111328685B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 康家寶;董玉華;肖瑛;楊姚
• 申請（專利權）人: 大連民族大學
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16;H04W4/38;G05D27/02
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 劉斌

1.一種基于土壤信息采集的物聯網多模式農業灌溉方法，其特征在于，包括如下步驟：

節點發送數據到主控核心設備：節點是土壤濕度數據采集節點，節點采集到土壤濕度和土壤肥度數據后，先創建一個節點數據包結構，將經過運算后的兩個土壤數據分別儲存于節點數據包結構中的第4個變量和第6個變量中，最后給節點數據包結構加上結束標志位和狀態標志位，封裝成一個數據包，通過核心控制器的串口，經由ZigBee通信模塊發送給主控核心設備；

主控核心設備接收節點發送來的數據包：在接收到數據包前，主控核心設備一直處于監控模式，等待著數據包的到來；當主控核心設備接收到一個數據包時，先把數據包中的第一個字節數據取出，判斷是否是“0XAA”，如果是，說明這個數據包是來自節點，之后解析數據包，在Crc16校驗完成且無錯后，按buf的編號取出“設備號”、“土壤濕度”數據、“土壤肥度”數據和“狀態標志”數據；先根據“狀態標志”數據判斷此節點工作是否正常，如果工作正常，則繼續解析數據包，以設備號為關鍵詞保存對應的“土壤濕度”數據和“土壤肥度”數據；如果工作不正常，則放棄對此次數據包的繼續解析，重新進入監控模式，等待下次數據包的到來；主控核心設備發送數據包到云應用平臺：主控核心設備會記錄連接了多少個節點，在正確接收到所有節點數據后，主控核心設備先創建一個主控核心設備數據包結構，把匯總后的土壤濕度和土壤肥度數據進行算數平均運算，分別存儲于主控核心設備數據包結構中的第8個變量和第10個變量中，然后主控核心設備會自動采集當前空氣中的溫度和濕度數據，分別存儲于第4個變量和第6個變量中，最后給主控核心設備數據包結構加上結束標志位和狀態標志位，封裝成一個數據包，通過核心控制器的串口，經由GPRS通信模塊發送到云應用平臺；云應用平臺一直處于監聽模式，云應用平臺每次接收到數據包后會對數據包進行解析，如果“數據包頭”為“0XBB”,則進行Crc16校驗，校驗完成且無錯后，取出該數據包中的“空氣濕度”、“空氣溫度”、“土壤濕度”、“土壤肥度”和“狀態標志”數據，根據設備號儲存到對應的數據庫中，同時，云應用平臺通過數據包中“狀態標志”數據，將水閥當前的狀態是“開啟”還是“關閉”狀態，實時反饋給用戶；

云應用平臺發送數據包到主控核心設備：云應用平臺通過用戶交互平臺獲取用戶指定的土壤濕度門限值和控制模式指令，然后創建一個云應用平臺數據類，把土壤濕度門限值和控制模式指令儲存到這個類中對應的變量中，之后封裝成數據包發送到主控核心設備，主控核心設備接收到數據包后，重新創建一個數據包結構，然后把云應用平臺的數據包類型轉換成結構體類型，取出其中的“數據包頭”判斷是否是“0XCC”,如果是，再進行Crc16校驗成功后取出其中的“土壤濕度門限值”和“控制模式指令”；控制模式指令一共有三種：開啟模式，關閉模式和自動控制模式；如果是開啟或關閉模式，水閥直接執行對應的動作：“開啟模式”即打開水閥；“關閉模式”即關閉水閥；如果是自動控制模式，這時主控核心設備會取出當前儲存的來自節點的經過運算后的土壤濕度數據，與“土壤濕度門限值”進行比較，從而判斷是進行開啟還是關閉動作，如果土壤濕度數據高于土壤濕度門限值，執行水閥關閉動作；如果土壤濕度數據低于土壤濕度門限值，執行水閥開啟動作；

其中，主控核心設備包括CPU、組網通信模塊、云服務器通信模塊、傳感設備、水閥控制模塊、水閥、電源；

硬件設備主要依托ZigBee模塊進行互相通信、GPRS模塊進行云通信，CPU選擇STM32F103單片機；

其中，數據包格式如下：

一.土壤濕度數據采集節點數據包格式：

數據包頭：主控核心設備接收到的節點數據包都是以0XAA為數據包頭，用于區分數據包類型

設備號：為各個節點的設備編號，其設備編號唯一；

判斷標志1：設備號接收完畢標志位；

土壤濕度：記錄有節點當前采集的土壤濕度數據；

判斷標志2：土壤濕度數據接收完畢標志位；

土壤肥度：記錄有節點當前采集的土壤肥度數據；

判斷標志3：土壤肥度數據接收完畢標志位；

結束標志：有效數據結束判斷標志位；

狀態標志：記錄有節點當前的運行情況，如果節點工作正常該標志位為0X01；如果節點工作不正常該標志位0X02；

校驗：Crc16校驗，用于查錯校驗；

二.主控核心設備數據包格式

數據包頭：主控核心設備發送給云服務器的數據包都是以0XBB為數據包頭，用于區分數據包類型；

設備號：為各個主控核心設備的設備編號，其設備編號唯一；

判斷標志1：設備號接收完畢標志位；

數據1：記錄有主控核心設備采集到的空氣濕度數據；

判斷標志2：數據1接收完畢標志位；

數據2：記錄有主控核心設備采集到的空氣溫度數據；

判斷標志3：數據2接收完畢標志位；

數據3：各個節點土壤濕度數據匯聚到主控核心設備后，主控核心設備對其做出處理，并將處理后的值記錄進該位；

判斷標志4：數據3接收完畢標志位；

數據4：各個節點土壤肥度數據匯聚到主控核心設備后，主控核心設備對其做出處理，并將處理后的值記錄進該位；

判斷標志5：數據4接收完畢標志位；

時間：記錄有當前數據包創建的時間；

結束標志：有效數據結束判斷標志位；

狀態標志：記錄有主控核心設備當前的水閥狀況，如果水閥打開此標志位賦值為0X01；如果水閥關閉此標志位賦值為0X02；

校驗：Crc16校驗，用于查錯校驗；

三.云應用平臺數據包格式

數據包頭：云應用平臺發出的數據包都是以0XCC為數據包頭，用于區分數據包類型

設備號：接收此數據包的主控核心設備的設備號，其設備號唯一；

判斷標志1：設備號接收完畢標志位；

控制指令：記錄著當前用戶指定的控制方式；

判斷標志2：控制指令接收完畢標志位；

門限數據：記錄著用戶設置的土壤濕度門限值，作為“自動控制模式”中的參考數值；

判斷標志3：標準數據接收完畢標志位；

結束標志：有效數據結束判斷標志位；

校驗：Crc16校驗，用于查錯校驗。