一種感知數(shù)據(jù)和控制信息的匯聚傳輸裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種匯聚傳輸裝置及其方法，尤其是一種用于農(nóng)業(yè)信息化感知數(shù)據(jù)和 控制信息的匯聚傳輸裝置及其方法，屬于農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)申請人了解，隨著信息科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展以及在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，農(nóng)業(yè)信 息化在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展進程中的作用日益凸顯，已經(jīng)成為融入農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中最活躍的生產(chǎn)力要 素，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展迫切需要信息技術(shù)武裝，農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變也需要應(yīng)用信息技術(shù)來做有 力支撐。然而，由于農(nóng)業(yè)信息化應(yīng)用不斷深入，迫切需要發(fā)展農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中全面感知、科學(xué)決 策、精準(zhǔn)控制三位一體應(yīng)用模式，進而形成知識庫加推理機模式的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，最終 實現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)，來促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)有技術(shù)尚未全面涉及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)三位一體應(yīng) 用模式，如專利"一種農(nóng)田作物生長信息網(wǎng)絡(luò)化采集系統(tǒng)及其構(gòu)建方法"（CN 103024939 A) 和"用于溫室環(huán)境信息遠程監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點"（CN 203675334 U)利用無線 傳感網(wǎng)絡(luò)將感知層數(shù)據(jù)進行匯聚傳輸；而有的在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中進行感知數(shù)據(jù)和控制指令 的匯聚傳輸，如專利"一種葡萄園智控裝置"（CN 203520151 U)，上述方法及設(shè)備均未全面 涉及農(nóng)業(yè)三位一體應(yīng)用模式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于：針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種感知數(shù)據(jù)和控制信 息的匯聚傳輸裝置及其方法，可以在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中進行環(huán)境變量的全面感知、所遇問題的科 學(xué)決策和相關(guān)設(shè)備的精準(zhǔn)控制，并最終實現(xiàn)三位一體的應(yīng)用模式。
[0004] 為了達到以上目的，本發(fā)明的一種感知數(shù)據(jù)和控制信息的匯聚傳輸裝置，包括微 處理器、無線采集模塊、存儲模塊、隔離模塊和通訊模塊；微處理器的采集端連接無線采集 模塊，其通訊端通過通訊模塊連接服務(wù)器端中間件，微處理器的控制端通過隔離模塊與PLC 相連，其存儲端通過SPI接口連接存儲模塊；微處理器含有： 信息分配寫入裝置，用以對無線采集模塊的各集成傳感器進行ZigBee地址分配，并寫 入連接的服務(wù)器端中間件的IP和端口號、連接的PLC的數(shù)量和相應(yīng)的modbus地址； 子任務(wù)創(chuàng)建裝置，用以對匯聚傳輸裝置進行初始化并創(chuàng)建子任務(wù)，子任務(wù)包括：感知數(shù) 據(jù)采集處理傳輸子任務(wù)、中間件端PLC控制指令監(jiān)聽子任務(wù)和PLC反饋狀態(tài)上傳子任務(wù)； 感知數(shù)據(jù)采集處理傳輸裝置，用以通過信息寫入分配裝置中分配的ZigBee網(wǎng)絡(luò)以采 集各集成傳感器獲取的的感知數(shù)據(jù)，再通過通訊模塊以16進制格式將采集的感知數(shù)據(jù)上 傳至服務(wù)器端中間件，最后，將感知數(shù)據(jù)與存儲設(shè)備中設(shè)定好的閥值進行對比，若超出閥值 范圍，則發(fā)送控制指令至PLC控制機啟動相關(guān)電機，若沒有超出閥值范圍，則保持與PLC相 連設(shè)備的現(xiàn)有情況； 中間件端PLC控制指令監(jiān)聽裝置，用以建立微處理器與服務(wù)器端中間件之間指定IP和 端口連接，且每隔一分鐘發(fā)送心跳包數(shù)據(jù)以維持連接，當(dāng)服務(wù)器端中間件發(fā)送十六進制控 制指令時，對十六進制控制命令進行解析，若指令正確則將該指令轉(zhuǎn)換成modbus-rtu協(xié)議 下的指令格式，發(fā)送到相應(yīng)modbus地址下的PLC控制機以執(zhí)行相關(guān)線圈的開關(guān)操作； PLC反饋狀態(tài)上傳裝置，用以在每隔30秒，利用modbus-rtu協(xié)議下的OxlO指令獲取 PLC實時狀態(tài)反饋量，并將狀態(tài)反饋量轉(zhuǎn)換為微處理器和服務(wù)器中間件的十六進制通信協(xié) 議格式。
[0005] 本發(fā)明的優(yōu)選方案是：無線采集模塊通過串口連接微處理器的采集端，并通過 ZigBee網(wǎng)絡(luò)采集感知數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)傳輸，用以采集感知數(shù)據(jù)。
[0006] 優(yōu)選地，隔離模塊采用485/232隔離模塊，485/232隔離模塊通過485總線接口和 485-232轉(zhuǎn)換接口分別與PLC控制模塊相連，用以將微處理器處理的數(shù)據(jù)發(fā)送至PLC控制模 塊，并將PLC控制模塊的指令執(zhí)行反饋信息和工作狀態(tài)信息傳輸至微處理器上。
[0007] 優(yōu)選地，存儲模塊包括大容量存儲器和外部總線讀寫存儲器，大容量存儲器用以 感知數(shù)據(jù)、閥值和用戶配置數(shù)據(jù)的存儲，外部總線讀寫存儲器用以協(xié)議轉(zhuǎn)換關(guān)系和相關(guān)算 法的存儲。
[0008] 優(yōu)選地，通訊模塊包括GPRS-DTU通訊模塊和以太網(wǎng)通訊模塊，GPRS-DTU模塊和以 太網(wǎng)通訊模塊分別與微處理器相連； GPRS-DTU通訊模塊用以建立匯聚終端和服務(wù)器端的無線網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)基于TCP/IP 協(xié)議下感知數(shù)據(jù)和控制信息的匯聚傳輸處理，可以使用3G-DTU/4G-DTU模塊進行無縫替 換； 以太網(wǎng)通訊模塊用以建立匯聚終端和服務(wù)器端的有線網(wǎng)絡(luò)連接，同理實現(xiàn)基于TCP/IP 協(xié)議下感知數(shù)據(jù)和控制信息的匯聚傳輸處理。
[0009] 優(yōu)選地，微處理器上連接USB串口模塊，USB串口模塊用以處理器程序下載、系統(tǒng) 時間的設(shè)定、工作狀態(tài)信息打印。
[0010] 優(yōu)選地，微處理器的顯示端連接狀態(tài)指示燈模塊，狀態(tài)指示燈模塊包括電源指示 燈、系統(tǒng)運行指示燈、數(shù)據(jù)接收指示燈和數(shù)據(jù)發(fā)送指示燈。
[0011] 優(yōu)選地，微處理器采用STM32F103RFT6,無線采集模塊的射頻收發(fā)芯片采用 AT86RF212B。
[0012] -種感知數(shù)據(jù)和控制信息的匯聚傳輸裝置的匯聚傳輸方法，在微處理器、無線采 集模塊、存儲模塊、隔離模塊和通訊模塊構(gòu)成的裝置中；微處理器的采集端連接無線采集模 塊，其通訊端通過通訊模塊連接服務(wù)器端中間件，微處理器的控制端通過隔離模塊與PLC 相連，其存儲端通過SPI接口連接存儲模塊；微處理器運行如下步驟： 信息分配寫入步驟，用以對無線采集模塊的各集成傳感器進行ZigBee地址分配，并寫 入連接的服務(wù)器端中間件的IP和端口號、連接的PLC的數(shù)量和相應(yīng)的modbus地址； 子任務(wù)創(chuàng)建步驟，用以對匯聚傳輸裝置進行初始化并創(chuàng)建子任務(wù)，子任務(wù)包括：感知數(shù) 據(jù)采集處理傳輸子任務(wù)、中間件端PLC控制指令監(jiān)聽子任務(wù)和PLC反饋狀態(tài)上傳子任務(wù)； 感知數(shù)據(jù)采集處理傳輸步驟，用以通過信息寫入分配裝置中分配的ZigBee網(wǎng)絡(luò)以采 集各集成傳感器獲取的的感知數(shù)據(jù)，再通過通訊模塊以16進制格式將采集的感知數(shù)據(jù)上 傳至服務(wù)器端中間件，最后，將感知數(shù)據(jù)與存儲設(shè)備中設(shè)定好的閥值進行對比，若超出閥值 范圍，則發(fā)送控制指令至PLC控制機啟動相關(guān)電機，若沒有超出閥值范圍，則保持與PLC相 連設(shè)備的現(xiàn)有情況； 中間件端PLC控制指令監(jiān)聽步驟，用以建立微處理器與服務(wù)器端中間件之間指定IP和 端口連接，且每隔一分鐘發(fā)送心跳包數(shù)據(jù)以維持連接，當(dāng)服務(wù)器端中間件發(fā)送十六進制控 制指令時，對十六進制控制命令進行解析，若指令正確則將該指令轉(zhuǎn)換成modbus-rtu協(xié)議 下的指令格式，發(fā)送到相應(yīng)modbus地址下的PLC控制機以執(zhí)行相關(guān)線圈的開關(guān)操作； PLC反饋狀態(tài)上傳步驟，用以在每隔30秒，利用modbus-rtu協(xié)議下的OxlO指令獲取 PLC實時狀態(tài)反饋量，并將狀態(tài)反饋量轉(zhuǎn)換為微處理器和服務(wù)器中間件的十六進制通信協(xié) 議格式。
[0013] 本發(fā)明有益效果為：該匯聚終端可以通過無線傳感網(wǎng)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境變量的全面感 知，也可以根據(jù)采集數(shù)據(jù)信息和閾值信息的比較分析，來實現(xiàn)遠端科學(xué)決策、智能控制。并 且，該裝置支持有線/無線兩種通信傳輸方式，可將處理后感知數(shù)據(jù)和控制信息發(fā)送至服 務(wù)器端中間件。同時，該裝置可以將農(nóng)業(yè)環(huán)境下各無線集成傳感器組網(wǎng)并采集感知數(shù)據(jù)上 傳，能在現(xiàn)地端和用戶端進行智能控制，從而形成全面感知、科學(xué)決策、精準(zhǔn)控制三位一體 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式。
【附圖說明】
[0014] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步