CN106297221A - 一种基于物联网技术的农业灌溉安防报警方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网技术的农业灌溉安防报警方式，包括带报警APP的终端、服务器、主机及从机，带报警APP的终端用来展示服务器传送来的主机及从机设备状态，以及向服务器推送主机及从机控制命令；服务器用于与设备主机及带报警APP的终端连接保持、向主机设备发送设备控制命令数据及传送过来的状态信息；主机用于获取从服务器发过来的控制命令、向服务器发送主机及从机相关状态信息、通过mqtt协议与服务器维持GPRS的TCP长连接、建立并维护433M无线网络、向从机发送相关433M的无线数据、在局域网内接收从带报警APP的终端发出的控制命令；从机用于接收从机发送的控制命令、向主机发送从机相关的状态信息、网络加入、数据中继以及报警信息等。

Description

一种基于物联网技术的农业灌溉安防报警方式

技术领域

本发明涉及一种基于物联网技术的农业灌溉安防报警方式，特别是一种适用于通信节点间超过1公里的中远距离通信的农业灌溉及安防***的报警方式。

背景技术

在降水量少的北方地区，农业和牧业的灌溉很多是采用机井灌溉，其优点是不用修明渠，或者是无法获得地表水资源无法修明渠，因此占用耕地少。

但是因为很多地方地广人稀，机井又是按一定范围散布在大片的农田或牧场里，机井间距离较远（超过1KM），因而无法采用人工的方式对每个机井进行安防及浇灌的实时监测，因而只能通过装在井房内的报警监控装备监测井房的状态，一旦有异常报警情况，及时报给数据中心。

通常农业报警***多采用有线传输技术（RS485/RS422/RJ45）、zigbee无线技术、GRPS/3G/4G技术等无线技术实现通信，以上各种通信技术都存在一定的缺陷：有线传输技术因为布线繁琐等安装施工问题正在逐渐被无线技术所取代；zigbee技术采用的是ISM的2.4g频段，存在通信距离短而不适合使用；GRPS/3G/4G技术在SIM卡实名制后SIM卡管理困难、成本高及网络信号覆盖率的问题不能大批量使用。由此可见，设计出一种实施方便、通信距离覆盖远、安全可靠的农业安防报警方式，是目前急需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种适用于通信节点间超过1公里的中远距离通信的农业灌溉及安防***的方式。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于物联网技术的农业灌溉安防报警方式，其特征在于：包括带报警APP的终端、服务器、主机及从机，从机间及从机与主机间均通过433M无线网络连接，所述主机与服务器间通过GRPS/3G/4G无线网络连接，工作包括以下步骤：

步骤一：接入433M无线网络，由以下分步骤构成：

1.1，某一从机启动后，主动扫描433M网络，定时发送入网请求包，

1.2，已入网的从机或主机收到该从机的入网请求后，在扫描周期内，随机延时，并向该从机发送包含有信号强度信息和自身跳数信息的入网请求应答包，

1.3，该从机的每个扫描周期结束后，将接收的包含信号强度信息和跳数信息的入网请求应答包生成设备扫描列表并检查设备扫描列表，从中筛选出跳数最小和信号强度最强的已入网的从机作为父节点相连接，

1.4，该从机与已入网的从机建立起父子关系表，

1.5，该从机入网后作为节点会生成自身的路由表信息，并定时向433M无线网络发送自身的设备列表包；父节点收到该设备列表包后，更新自身的路由表信息，并逐级上报并更新。

步骤二：步骤一中所述从机接入433M无线网络后的数据传输由以下分步骤构成：

2.1，该从机在发送报警数据前，先侦听信道的强度最小通信时间，以判断信道忙闲，闲则发送，忙着等待至信道闲，以防止信道数据碰撞，

2.2，该从机将报警数据上传到作为父节点的从机后，该作为父节点的从机依据自身的父子关系表再将报警数据上传到作为自身的父节点的从机，直至上报至主机。

所述步骤二中还包含以下步骤：

2.3，需要确认发送成功的报警数据，则在发送完后，先将数据发送至数据待确认队列，并设置确认超时时间，若在确认超时之前收到接收端的确认包，则将数据包从待确认队列里移出，否则发送方则重传。

步骤1.3中选择作为父节点的从机的依照的策略如下：若有主机，则该从机优先连接主机； 若无主机，则该从机选择出设备扫描列表中具有最小跳数以及信号强度最强的从机作为其连接的父节点。

本发明的有益效果是：本***安装施工方便，硬件成本低，通信传输远（点对点通信距离可达2公里），报警数据上报快，数据时延少，实现数据的可靠传输。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明***结构示意图；

图2是节点关系示意图；

图3是路由表的示例图。

具体实施方式

参照图1，本发明公开了一种基于物联网技术的农业灌溉安防报警方式，包括带报警APP的终端、服务器、主机及从机，从机间及从机与主机间均通过433M无线网络连接，所述主机与服务器间通过GRPS/3G/4G无线网络连接，带报警APP的终端用来展示服务器传送来的主机及从机设备状态，以及向服务器推送主机及从机控制命令；服务器用于与设备主机及带报警APP的终端连接保持、向主机设备发送设备控制命令数据及传送过来的状态信息；主机用于获取从服务器发过来的控制命令、向服务器发送主机及从机相关状态信息、通过mqtt协议与服务器维持GPRS的TCP长连接、建立并维护433M无线网络、向从机发送相关433M的无线数据、在局域网内接收从带报警APP的终端发出的控制命令；从机用于接收从机发送的控制命令、向主机发送从机相关的状态信息、网络加入、数据中继以及报警信息等。

工作过程如下：

步骤一：接入433M无线网络，由以下分步骤构成：

1.1，某一从机启动后，主动扫描433M网络，定时广播发送入网请求包，

1.2，已入网的从机或主机收到该从机的入网请求后，在扫描周期内，随机延时，并向该从机发送包含有信号强度信息和自身跳数信息的入网请求应答包，跳数指的是中转次数，比如说，需要从已入网的从机中转两次才能连上主机，那么跳数就是2，依次类推，

1.3，该从机的每个扫描周期结束后，将接收的包含信号强度信息和跳数信息的入网请求应答包生成设备扫描列表并检查设备扫描列表，从中筛选出跳数最小和信号强度最强的已入网的从机作为父节点相连接。选择作为父节点的从机的依照的策略如下：若有主机，则该从机优先连接主机； 若无主机，则该从机选择出设备扫描列表中具有最小跳数以及信号强度最强的从机作为其连接的父节点，

1.4，该从机入网后作为节点与已入网的从机建立起节点的父子关系表，如图2所示，表中的节点相对自己的上一级节点来说自己是子节点，上一级的节点是父节点，相对下一级的节点来说，自己是父节点，而下一级的节点是子节点，因而父节点和子节点的关系是相对的，而不是绝对的，而且也不是一直维持不变的，是会根据周围的节点（即从机）的状态发生改变的，

1.5，该从机会生成自身的路由表信息，如图3所示,并定时向433M无线网络发送自身的设备列表包；父节点收到该设备列表包后，更新自身的路由表信息，并逐级上报并更新，通过上述步骤，该从机与主机的连接关系相对固定下来，同理，每一台从机与主机的连接关系都是采用上述方式进行优化固定，而且是选择的一条最优化的数据传输路径，因而报警数据上报快，数据时延少。

步骤二：步骤一中所述从机接入433M无线网络后的数据传输由以下分步骤构成：

2.1，该从机在发送报警数据前，先侦听信道的强度最小通信时间，以判断信道忙闲，闲则发送，忙着等待至信道闲，以防止信道数据碰撞，上述步骤也是为了优化传输过程，从而报警数据上报快，数据时延少的目的。

2.2，该从机将报警数据上传到作为父节点的从机后，该作为父节点的从机依据自身的路由表信息再将报警数据上传到作为自身的父节点的从机，直至上报至主机，

作为进一步的步骤2.3，需要确认发送成功的报警数据，则在发送完后，先将数据发送至数据待确认队列，并设置确认超时时间，若在确认超时之前收到接收端的确认包，则将数据包从待确认队列里移出，否则发送方则重传，上述步骤能够自行纠正在数据传输中发生的一些导致数据不能传送的未知错误，因而实现数据的可靠传输的功能。

以上对本发明实施例所提供的一种基于物联网技术的农业灌溉安防报警方式，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种基于物联网技术的农业灌溉安防报警方式，其特征在于：包括带报警APP的终端、服务器、主机及从机，从机间及从机与主机间均通过433M无线网络连接，所述主机与服务器间通过GRPS/3G/4G无线网络连接，工作包括以下步骤：

步骤一：接入433M无线网络，由以下分步骤构成：

1.1，某一从机启动后，主动扫描433M网络，定时发送入网请求包，

1.2，已入网的从机或主机收到该从机的入网请求后，在扫描周期内，随机延时，并向该从机发送包含有信号强度信息和自身跳数信息的入网请求应答包，

1.3，该从机的每个扫描周期结束后，将接收的包含信号强度信息和跳数信息的入网请求应答包生成设备扫描列表并检查设备扫描列表，从中筛选出跳数最小和信号强度最强的已入网的从机作为父节点相连接，

1.4，该从机与已入网的从机建立起父子关系表，

1.5，该从机入网后作为节点会生成自身的路由表信息，并定时向433M无线网络发送自身的设备列表包；父节点收到该设备列表包后，更新自身的路由表信息，并逐级上报并更新。

步骤二：步骤一中所述从机接入433M无线网络后的数据传输由以下分步骤构成：

2.1，该从机在发送报警数据前，先侦听信道的强度最小通信时间，以判断信道忙闲，闲则发送，忙着等待至信道闲，以防止信道数据碰撞，

2.2，该从机将报警数据上传到作为父节点的从机后，该作为父节点的从机依据自身的父子关系表再将报警数据上传到作为自身的父节点的从机，直至上报至主机。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的农业灌溉安防报警方式，其特征在于：所述步骤二中还包含以下步骤：

2.3，需要确认发送成功的报警数据，则在发送完后，先将数据发送至数据待确认队列，并设置确认超时时间，若在确认超时之前收到接收端的确认包，则将数据包从待确认队列里移出，否则发送方则重传。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的农业灌溉安防报警方式，其特征在于：步骤1.3中选择作为父节点的从机的依照的策略如下：若有主机，则该从机优先连接主机；若无主机，则该从机选择出设备扫描列表中具有最小跳数以及信号强度最强的从机作为其连接的父节点。