一种温室物联网测控系统及其数据同步方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于农业物联网技术领域，具体设及一种基于物联网的温室测控系统及其 数据同步方法。
【背景技术】
[0002] 物联网技术随着信息技术的快速发展越来越多的在设施农业中得到了应用。传感 器技术、无线网络、微型计算机技术、互联网的发展，进一步促进了温室环境信息的监测管 理。典型的温室物联网系统包括感知、传输、应用=种层次。感知层利用传感器技术进行环 境信息获取，主要包括温室内的温度、光照、湿度、C〇2浓度等气候信息，±壤湿度、抑值、EC 值等环境信息，W及室外的气象信息。传输层通过无线网络技术，主要WZigbee技术传输 至物联网的网关，网关实现信息的统一汇聚和计算处理，并传输至互联网。远程应用服务器 实现温室监测数据的存储，实现面向用户的口户网站或者W客户端的形式实现温室环境监 巧。。考虑到数据采集单元和传感器易受温室环境多变等因素的影响经常需要变更，或者用 户需要另外增加同类型的传感器数量进行监测温室内的环境差异等情况。如何实现传感器 和数据采集单元的变更所带来的智能网关的信息处理与传输W及远程服务器信息处理与 传输的自适应，是温室物联网智能化运行的一个核屯、。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种温室物联网测控系统及其数据同步方法，W实现传感 器和数据采集单元的变更所带来的智能网关信息处理与传输W及远程服务器信息处理与 传输的自适应。
[0004] 为了解决W上技术问题，本发明所采用的具体技术方案如下：
[0005] 一种温室物联网测控系统，包括数据采集单元网络群（1)、汇聚节点（2)、智能网 关（3)、远程服务器（4)、远程监控设备浏览器巧）；其特征在于；所述数据采集单元网络群 (1)采用太阳能和蓄电池系统进行供电，通过Zigbee数据采集单元连接传感器，分别采集 温室内光照、温度、湿度、C〇2浓度和温室外气象信息；采用星型的Zigbee通信协议自组织 方式形成无线传输网络群与汇聚节点（2)进行无线通信；汇聚节点（2)将Zigbee协议数据 流与串口通信数据流进行转换后同步至智能网关（3);智能网关（3)通过3G或Wi-Fi模块 接入互联网，建立与远程服务器（4)基于化化化St传输通信机制化）的数据同步；远程服 务器（4)采用B/S结构构建用户监控设备浏览器巧）的肥B访问。
[0006] 所述的一种温室物联网测控系统的数据同步方法，其特征在于包括W下步骤：
[0007] 步骤一，智能网关（3)定义了数据采集单元配置表，所述表中包含；数据采集单元 ID、监测参数名称、监测参数ID、单位、地点、监测参数数值在数据流的始字节、监测参数在 数据流的终字节、偏移量、数值转换系数、监测参数最小值、监测参数最大值信息；
[000引步骤二，智能网关（3)通过汇聚节点（2)获得数据采集单元网络群（1)中各数据 采集单元所采集16进制数据流，根据通信数据流首字节对应的数据采集单元ID，查询数据 采集单元配置表格获取各监测参数数值在数据流中始字节、终字节、监测参数ID等描述信 息；根据始字节、终字节的数值，将通信数据流中的16进制监测参数数值进行提取并转化 成10进制后，再根据偏移量、数值换算系数计算出实际值，生成W监测参数ID为列描述名 的监测参数数值表；
[0009]步骤=，智能网关（3)采用XML数据结构描述标准对数据采集单元配置信息、监测 参数数值进行封装，存储至本地XML文件库；
[0010] 步骤四，智能网关（3)通过化化化St传输通信机制化）向远程服务器（4)发起 XML数据结构描述的数据采集单元配置信息、"屯、跳"计数值、监测参数数值，远程服务器（4) 根据XML封装协议进行据采集单元配置信息、监测参数数值的解析并更新数据库。远程服 务器（4)解析"屯、跳"连接过程中，判断监控设备浏览器巧）的同步命令标志，如果有效则 用XML数据结构描述标准对远程服务器（4)的数据采集单元配置信息进行封装向智能网关 (3)同步。
[0011] 本发明具有有益效果
[0012] 本发明通过对数据采集单元配置表进行定义，实现了数据采集单元数据流的监 测参数数值的自适应解析W及同步数据的XML数据结构描述标准的自适应封装，并通过 化化化St传输通信机制进行数据传输，实现了智能网关与服务器数据同步的方法，有利于 物联网测控系统的快速部署和应用，并有效地解决了温室物联网应用中，动态增减传感器 或者数据采集单元而造成物联网测控系统的二次开发，为农业信息的监测和管理提供了通 用的方法。
【附图说明】
[0013]图1是本发明系统结构图；
[0014] 图2是本发明系统的数据同步工作流程图。
[0015]图中：1、数据采集单元网络群，2、汇聚节点，3、智能网关，4、远程服务器，5、远程监 控设备浏览器，6、化化化St传输通信机制。
【具体实施方式】
[0016]为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面结合附图和具体实例，对本发明 的技术方案做进一步详细说明。
[0017]本发明的系统结构如图1所示。
[001引 1.数据采集单元配置；用户通过智能网关3设定数据采集单元的基本信息，包括 数据采集单元ID、监测参数名称、监测参数ID、单位、地点、监测参数数值在数据流的始字 节、监测参数在数据流的终字节、偏移量、数值转换系数、监测参数最小值、监测参数最大 值，进行该节点的配置和注册，建立数据采集单元配置表，并存储在智能网关3的数据库 中。
[0019] 2.Zigbee网络数据同步；Zigbee网络数据同步主要是实现温室中的数据采集单 元组建的Zigbee网络群1通过汇聚节点2发送至智能网关3的数据流提取出由传感器采 集的监测参数实际值。具体方法是：首先，取出串口通信数据流首字节对应的数据采集单 元ID，查询数据库中的数据采集单元配置表格获取各监测参数数值在数据流中始字节、终 字节、监测参数ID等描述信息。然后，根据始字节、终字节的数值，将通信协议数据流中的 16进制监测参数初始数值进行提取，转化成10进制，减去偏移量，乘于数值换算系数，计算 出实际值。最终，生成W监测参数ID为列描述名的监测参数数值表，存储至智能网关3的 数据库中。例如，空气湿度采集的16进制数据流为（F1 03 02 03 11 78 51)，空气湿度数 值为该数据流的第4至5字节，偏移量为0,转换系数为0. 1。首先根据第4至5字节，提取 出初始数值为0311化ex)，换算成10进制后，减去0,再乘于转换系数0. 1，可知空气湿度的 数值为78. 5。
[0020] 3.传输数据封装：智能网关3将数据采集单元的配置信息进行XML数据结构的描 述封装，如表1所示。
[0021] 表1基于XML的数据采集单元配置信息封装
[0022]
【主权项】
1. 一种温室物联网测控系统，包括数据采集单元网络群（1)、汇聚节点（2)、智能网关 (3)、远程服务器（4)和远程监控设备浏览器巧)，其特征在于；所述数据采集单元网络群 (1)采用太阳能和蓄电池系统进行供电，通过Zigbee数据采集单元连接传感器，分别采集 温室内光照、温度、湿度、C〇2浓度和温室外气象信息；采用星型的Zigbee通信协议自组织 方式形成无线传输网络群与汇聚节点（2)进行无线通信；汇聚节点（2)将Zigbee协议数据 流与串口通信数据流进行转换后同步至智能网关（3);智能网关（3)通过3G或Wi-Fi模块 接入互联网，建立与远程服务器（4)基于化化化St传输通信机制（6)的数据同步；远程服 务器（4)采用B/S结构构建用户监控设备浏览器巧）的肥B访问。
2. 根据权利要求1所述的一种温室物联网测控系统的数据同步方法，其特征在于包括 W下步骤： 步骤一，智能网关（3)定义数据采集单元配置表，所述表中包含；数据采集单元ID、监 测参数名称、监测参数ID、单位、地点、监测参数在数据流的始字节、监测参数在数据流的终 字节、偏移量、数值转换系数、监测参数最小值、监测参数最大值信息； 步骤二，智能网关（3)通过汇聚节点（2)获得数据采集单元网络群（1)中各数据采集 单元所采集16进制数据流，根据通信数据流首字节对应的数据采集单元ID，查询数据采集 单元配置表格获取各监测参数数值在数据流中始字节、终字节、监测参数ID等描述信息； 根据始字节、终字节的数值，将通信协议数据流中的16进制传感器数值进行提取并转化成 10进制后，再根据偏移量、数值换算系数计算出实际值，生成W监测参数ID为列描述名的 监测参数数值表； 步骤=，智能网关（3)采用XML数据结构描述标准对数据采集单元配置信息、监测参数 数值进行封装，存储至本地XML文件库； 步骤四，智能网关（3)通过化化化St传输通信机制化）向远程服务器（4)发起XML数据结构描述的数据采集单元配置信息、"屯、跳"计数值、监测参数数值，远程服务器（4)根 据XML封装协议进行据采集单元配置信息、监测参数数值的解析并更新数据库。
3. 根据权利要求2所述的一种温室物联网测控系统的数据同步方法，其特征在于：远 程服务器（4)解析"屯、跳"连接过程中，判断监控设备浏览器巧）的同步命令标志，如果有 效则用XML数据结构描述标准对远程服务器（4)的数据采集单元配置信息进行封装向智能 网关（3)同步。
【专利摘要】本发明公开了一种温室物联网测控系统及其数据同步方法，系统由数据采集单元网络群、汇聚节点、智能网关、远程服务器和远程监控设备浏览器等模块组成。针对数据采集单元和传感器易受温室环境多变的影响经常需要变更，或者用户需要另外增加同类型的传感器数量进行监测温室内的环境差异等需求，为实现温室环境监测信息处理、传输过程的自适应，设计的数据同步方法为：智能网关通过查询预先设置好的数据采集单元配置表自适应地解析数据流的监测参数数值，实现数据采集单元网络群与智能网关的数据同步。智能网关使用XML数据结构对数据采集单元配置、监测参数数值等信息进行封装，通过Http Post传输通信机制实现与远程服务器的数据同步。本发明可应用于基于物联网的温室环境测控系统的数据传输。
【IPC分类】G05B19-418, H04L29-08
【公开号】CN104717306
【申请号】CN201510152821
【发明人】王纪章, 陈美镇, 李萍萍
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年4月2日