[發明專利]一種水稻栽培物聯網虛擬仿真實驗教學系統和方法

有效

• 申請號: 202011295085.2
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112489514B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 張正華;顧逸楓;李斌;徐向英;楊冬晗
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H04L12/28
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發明公開了一種水稻栽培物聯網虛擬仿真實驗教學系統和方法，所述系統包括信息采集模塊、控制處理模塊、通信模塊、云端服務器和客戶端，控制處理模塊下載學生在客戶端提交至云端服務器的代碼后自動運行并編譯，編譯成功將代碼下載進信息采集模塊，信息采集模塊將采集的水稻栽培參數通過串口發送給控制處理模塊，控制處理模塊將水稻栽培參數發布至云端服務器，云端服務器通過MQTT協議接收數據并存進數據庫，當網頁請求數據時，后臺從數據庫取數據給網頁端。本發明解決了實體實驗中周期長、不可見、不可逆的問題，適用于虛擬仿真實驗教學平臺，具有很好的實用性。

技術領域

本發明涉及水稻栽培仿真實驗教學系統和方法，具體涉及一種水稻栽培物聯網虛擬仿真實驗教學系統和方法。

背景技術

我國農業現代化進程明顯加快，但也面臨著資源、環境與市場的多重約束。實施“互聯網+農業”工程，對于探索農業物聯網理論研究、系統集成、重點領域、發展模式及推進路徑，提高農業物聯網理論及應用水平，促進農業生產方式轉變、農民增收有重要意義。

現在的水稻栽培實驗為實體實驗，實體實驗具有周期長、不可見、不可逆的問題；農業物聯網感知的歷史數據再利用及虛擬顯示仿真技術，為在線農業生產的虛擬仿真實驗奠定了物質基礎。通過虛擬仿真技術，教學時間內展現農業生產的漫長周期，既能真實再現農業生產全過程，又能克服農產品生產周期較長不便于展現的弊端。在網絡、多媒體已經徹底改變了人們獲取知識傳統途徑的今天，以網絡為依托來構建虛擬仿真實驗教學中心，通過實驗教學信息化建設來解決和克服以往實體實驗的不足，顯得尤為必要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種水稻栽培物聯網虛擬仿真實驗教學系統和方法，解決了實體實驗中周期長、不可見、不可逆的問題。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種水稻栽培物聯網虛擬仿真實驗教學系統，包括信息采集模塊、控制處理模塊、通信模塊、云端服務器以及客戶端；其中：

信息采集模塊包括傳感器模塊、電平轉換模塊和無線模塊；傳感器模塊用于采集水稻栽培參數；電平轉換模塊用于485電平與TTL電平之間的轉換；無線模塊用于接收、匯總傳感器模塊采集的水稻栽培參數并將匯總后的數據傳輸至控制處理模塊；

控制處理模塊位于主機端，包括串口監聽模塊和bat文件批量處理模塊；串口監聽模塊通過串口監聽顯示接收到的信息采集模塊采集的水稻栽培參數，并將水稻栽培參數由十六進制轉為十進制發送至云端服務器；bat文件批量處理模塊，用于下載云端服務器的代碼以及用命令行實現IAR文件的下載和編譯，并將編譯結果發送至云端服務器；

云端服務器用于對客戶端發送來的代碼和控制處理模塊發送的水稻栽培參數進行接收、顯示和存儲，該服務器包括數據庫和WAMP Server，WAMP Server用于快速安裝配置Web服務器，數據庫用于對客戶端發送來的代碼和控制處理模塊發送的水稻栽培參數數據進行存儲；

客戶端，用于顯示采集到的水稻栽培參數，以及編寫代碼和提交代碼文件至云端服務器；

通信模塊，用于上述各模塊之間的數據傳輸。

進一步的，所述水稻栽培參數為土壤中氮磷鉀含量。

進一步的，所述傳感器模塊選用485型土壤氮磷鉀三合一變送器。

進一步的，所述電平轉換模塊選用TTL轉RS485模塊，所述無線模塊選用CC2530ZigBee無線模塊。

進一步的，所述傳感器模塊問詢幀格式為：地址碼、功能碼、起始地址、數據長度、校驗碼低位、校驗碼高位，應答幀格式為：地址碼、功能碼、有效字節數、數據一區、第二數據區、第N數據區、校驗碼。

進一步的，所述數據庫為SQL Server數據庫。