專利名稱：一種基于云的糧情監控系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種糧情監控系統，尤其涉及ー種基于云的糧情監控系統。
背景技術：
目前，現有的糧情測控系統大多包括測量單元、控制執行単元、數據傳輸単元、管理終端単元。測量單元用于實現糧情的數據采集；數據傳輸単元用于實現糧情信號的傳輸，多采用有線傳輸或者無線傳輸方式進行；管理終端是人機界面単元，管理終端上必須預先安裝操作軟件，用于實現人機對話以及對糧情信號處理等功能。現有的糧情測控系統通過聯網可以實現遠程操作，實現對糧食溫度、濕度等信息的遠程監控，同時對糧庫現場的風 機、影像系統等進行遠程控制。公開號為CN202083937U的專利《一種太陽能無線智能化聯網控制平臺》公開了ー種糧情測控方案，包括測控微機、遠程微機、測控主機、多個并聯的測控分機、溫度傳感器、標準擴充接ロ、數據總線、電源部分、查詢及控制單元以及多個數據傳輸單元。該專利所述的測控主機在上游與測控微機及遠程微機聯接，在下游與測控分機聯接；測控分機在下游與標準擴充接ロ聯接；數據傳輸単元采用微功率無線中繼式數據轉發、誤碼重發的數據傳輸機制；電源部分包括電池和太陽能板，電池為數據傳輸単元供電，太陽能板為電池充電，可實現糧庫信息的計算機信息化管理與自動控制。該專利由于必須在測控微機預先安裝糧情測控軟件，當軟件升級維護時，必須由用戶手動獲取新版軟件并安裝；如用戶不會安裝，維護人員必須親臨現場，帶來額外的費用開支和麻煩。同時，工作人員在操作時只能在本地管理終端上進行操作，一旦工作人員離開管理終端，就無法正常管理糧庫。現有的一些遠程協助工具，如騰訊QQ軟件的遠程協助等雖然可以實現對本地管理終端的遠程操作，但是其遠程操作僅限于桌面操作，無法實現數據共享。雖然可以開發ー套網絡軟件，達到糧庫遠程測控的效果，但必須再次進行軟件開發，并且必須本地計算機配合方可完成；而且必須預先安裝網絡軟件，存在諸多不便之處。如果借助移動通信網絡實現對本地管理終端的遠程操作，也僅限于手機短信模式，其效果遠不能與工作人員在本地終端上進行操作相比。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種基于云的糧情監控系統，能夠在任意ー個具有上網功能的管理終端隨時實現對糧情的實時監測，控制現場設備或更改運轉參數，同時能夠避免在各個管理終端均要進行多次軟件升級的繁瑣工作。本實用新型采用下述技術方案一種基于云的糧情監控系統，包括現場終端模塊，用于獲取糧庫現場的各項監控信息和/或控制糧庫的現場設備；測控模塊，用于實現現場終端模塊與云端模塊的信息交互；云端模塊，通過網絡與測控模塊和管理終端進行信息交互；管理終端，用于動態加載設置在云端模塊的測控軟件，并通過網絡與云端模塊進行信息交互。所述的測控模塊包括網絡測控主機和測控分機，測控分機通過有線或無線的方式與現場終端模塊和網絡測控主機進行數據傳輸，網絡測控主機直接利用網絡與云端模塊進行信息交互，所述的網絡測控主機包括第三電源模塊、第三中央處理單元、第三數據存儲單元、第三通訊模塊和網絡接入模塊，第三中央處理單元分別連接第三數據存儲単元、第三通訊模塊和網絡接入模塊，第三電源模塊為第三中央處理單元、第三數據存儲単元、第三通訊模塊和網絡接入模塊供電；所述的測控分機包括第ニ電源模塊、第二中央處理單元和第ニ通訊模塊，第二中央處理單元連接第二通訊模塊，第二電源模塊為第二中央處理單元和第二通訊模塊供電。所述的測控模塊包括本地計算機和測控分機，測控分機通過有線或無線的方式與現場終端模塊進行數據傳輸，測控分機通過本地計算機接入網絡與云端模塊進行信息交互，所述的測控分機包括第ニ電源模塊、第ニ中央處理單元和第二通訊模塊，第二中央處理單元連接第二通訊模塊，第二電源模塊為第二中央處理單元和第二通訊模塊供電。所述的測控模塊還包括測控主機，測控分機通過有線或無線的方式與現場終端模塊進行數據傳輸，測控分機通過有線或無線的方式與測控主機進行數據傳輸，測控主機通 過本地計算機接入網絡與云端模塊進行信息交互，所述的測控主機包括第一電源模塊、第一中央處理單元、第一數據存儲単元和第一通訊模塊，第一中央處理單元分別連接第一數據存儲單元和第一通訊模塊，第一電源模塊為第一中央處理單元、第一數據存儲單元和第一通訊模塊供電。所述的測控分機中第二電源模塊包括太陽能板和通過太陽能板進行充電的電池模塊。所述的現場終端模塊包括糧情測量単元和/或現場設備控制模塊，糧情測量單元包括溫濕度傳感器，糧情測量単元通過有線或無線的方式與測控分機進行數據傳輸，現場設備控制模塊包括門窗控制模塊和/或風機控制模塊和/或攝像控制模塊，現場設備控制模塊通過有線或無線的方式與測控分機或測控主機或網絡測控主機進行數據傳輸。本實用新型通過使用基于云的糧情監控系統，使工作人員能夠利用任意ー個具有上網功能的管理終端動態加載設置在云端模塊的測控軟件，實現對糧情的實時監測，控制現場設備或更改運轉參數，不再受到地域限制，能夠避免在各個管理終端均要進行多次軟件升級的繁瑣工作，結構簡單，易于實現；通過進一歩使用間歇工作模式和喚醒機制，極大地提高了設備的工作時間，保證設備長時間穩定的工作。
圖I為本實用新型所述的基于云的糧情監控系統的原理框圖；圖2為本實用新型所述現場終端模塊的原理框圖；圖3為測控模塊采用測控分機和網絡測控主機時本實用新型所述的基于云的糧情監控系統的原理框圖；圖4為本實用新型所述網絡測控主機的原理框圖；圖5為測控模塊采用測控分機和本地計算機時本實用新型所述的基于云的糧情監控系統的原理框圖；圖6為測控模塊采用測控分機、測控主機和本地計算機時本實用新型所述的基于云的糧情監控系統的原理框圖；[0019]圖7為本實用新型所述測控主機的原理框圖；圖8為本實用新型所述測控分機的原理框圖；圖9為本實用新型所述的云服務器的原理示意圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型所述的基于云的糧情監控系統包括現場終端模塊、測控模塊、云端模塊和管理終端。所述的現場終端模塊用于獲取糧庫現場的各項監控信息和/或控制糧庫的現場設備；測控模塊用于實現現場終端模塊與云端模塊的信息交互；云端模塊通過網絡與測控模塊和管理終端進行信息交互；管理終端，用于動態加載設置在云端模塊的測控軟件，并通過網絡與云端模塊進行信息交互。
如圖9所示，所述的云端模塊為云服務器，云服務器上安裝有測控軟件、MicrosoftSQL Server數據庫，并設置有Socket云端數據交換端ロ。云服務器是在云計算(cloudcomputing)概念上延伸和發展出來的一個新的概念,是指通過集群應用、網格技術或分布式文件系統等功能，將網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同エ作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的ー個系統。所述的云服務器將網絡上可供利用的服務器或存儲設備整合利用，在一組集群服務器上虛擬出多個類似獨立服務器的部分，集群中每個服務器上都有云服務器的ー個鏡像，從而大大提高了虛擬服務器的安全穩定性，除非所有的集群內服務器全部出現問題，云服務器才會無法訪問。因此，云服務器并不單指某一臺服務器，而是集群內一個服務器或多個服務器的組合。測控軟件可利用微軟公司的Silverlight技術，實現跨平臺跨終端的軟件加載操作與云端數據共享。在進行云端模塊設置時，首先使用Microsoft Visual Studio編寫Silverlight應用程序,然后使用FTP工具將程序上傳至云服務器，并在云服務器上安裝配置好Microsoft SQL Server數據庫和Socked云端數據交換端ロ ；用戶使用管理終端接入互聯網，通過域名訪問云服務器，動態加載設置在云服務器上的測控軟件，并通過測控軟件直接與現場及局域網設備通訊或者通過Socket云數據交換端ロ連接任意位置的硬件設備；最后數據上傳至云服務器的SQLServer數據庫中的該用戶數據存儲區，或存儲至現場測控模塊內用。當測溫軟件版本更新吋，只需使用FTP工具將新版Silverlight應用程序重新上傳，用戶端無需任何設置即可享用最新版本。所述的管理終端包括任何具有上網功能的臺式計算機、筆記本電腦、平板電腦、PDA、智能手機等。使用者可通過上述各種管理終端在任何位置接入互聯網，通過域名訪問云服務器，在動態加載測控軟件后即可實現對本系統的各項應用。如圖2所示，現場終端模塊包括一個或多個糧情測量單元和/或現場設備控制模塊。糧情測量単元包括溫濕度傳感器，糧情測量単元與測控模塊進行有線或無線形式的數據傳輸。現場設備控制模塊包括門窗控制模塊和/或風機控制模塊和/或影像控制模塊，用于對糧庫現場的門窗、風機和攝像機設備進行控制，同時現場設備控制模塊還接收門窗、風機和攝像機設備工作狀態的反饋信號。現場控制模塊通過繼電器開關電路，直接控制門窗、風機和攝像機的電源，實現弱電控制強電的功能，控制器可采用宏晶單片機STC系列集成電路，此技術屬于現有技木，在此不再贅述。糧情測量単元和現場設備控制模塊可通過電纜與測控模塊進行有線方式的數據傳輸；糧情測量單元和現場設備控制模塊也可通過Nordic公司生產的NRF905集成電路與測控模塊進行無線方式的數據傳輸。測控模塊通過有線或無線方式與現場終端模塊進行數據傳輸，測控模塊與云端模塊通過網絡進行信息交互。本實用新型中可采用以下三種形式的測控模塊來實現云概念接入功能。方式I :如圖3所示，測控模塊采用測控分機和網絡測控主機，測控分機通過有線或無線的方式與現場終端模塊進行數據傳輸，測控分機通過有線或無線的方式與網絡測控主機進行數據傳輸，網絡測控主機利用自帶的網絡接入模塊接入網絡與云端模塊進行信息交互。如圖4所示，所述的網絡測控主機包括第三電源模塊、第三中央處理單元、第三數據存儲單元、第三通訊模塊和網絡接入模塊，第三中央處理單元分別連接第三數據存儲単元、第三通訊模塊和網絡接入模塊，第三電源模塊為第三中央處理單元、第三數據存儲単元、第三通訊模塊和網絡接入模塊供電。第三電源模塊采用220V交流電，第三通訊模塊采用·Nordic公司生產的NRF905集成電路，網絡接入模塊采用Hl 102NL集成電路結合TP-LINK上網3G路由器，兼備有線Internet網絡接入與無線3G移動通訊網絡接入能力，網絡測控主機可通過網線、GPRS、CDMA或者3G網絡與云端模塊進行信息交互。方式2 :如圖5所示，測控模塊包括測控分機和本地計算機，測控分機通過有線或無線的方式與現場終端模塊進行數據傳輸，測控分機通過RS485轉RS232接ロ與本地計算機連接，利用本地計算機的網絡與云端模塊進行信息交互。方式3 :如圖6所示，測控模塊包括測控分機、測控主機和本地計算機，測控分機通過有線或無線的方式與現場終端模塊進行數據傳輸，測控分機通過有線或無線的方式與測控主機進行數據傳輸，測控主機再通過RS232接ロ與本地計算機連接，利用本地計算機的網絡與云端模塊進行信息交互。如圖7所示，所述的測控主機包括第一電源模塊、第一中央處理單元、第一數據存儲単元和第一通訊模塊，第一中央處理單元分別連接第一數據存儲単元和第一通訊模塊，第一電源模塊為第一中央處理單元、第一數據存儲単元和第一通訊模塊供電。第一通訊模塊采用Nordic公司生產的NRF905集成電路。以上三種方式中所述的測控分機結構相同，如圖8所示，均包括第二電源模塊、第ニ中央處理單元和第二通訊模塊，第二中央處理單元連接第二通訊模塊，第ニ電源模塊為第二中央處理單元和第二通訊模塊供電。第二通訊模塊采用Nordic公司生產的NRF905集成電路。第二電源模塊包括太陽能板和可通過太陽能板進行充電的電池模塊。太陽能板的功率最低為1/2瓦，電池最低采用3. 7V, 500mAh的鋰電池，在本實施例中，無線測控分機使用的電池采用3. 7V，IOOOmAh的鋰電池，太陽能板的功率為1/2瓦。在以上三種方式中，當需要采集多個糧倉的糧情信息時，可以在每個需要監控的糧庫現場都設置測控分機，將測控主機、網絡測控主機或本地計算機設置在機房，多個測控分機通過有線與測控主機、網絡測控主機或本地計算機之間進行數據傳輸或通過無線與測控主機、網絡測控主機進行數據傳輸，網絡測控主機或本地計算機再通過網絡與云端模塊進行信息交互。當采用本地計算機吋，工作人員在本地計算機上即可直接實現對本實用新型所述的糧情監控系統進行相關本地操作。由于測控主機和網絡測控主機分別設置有第一數據存儲単元和第三數據存儲単元，可以存儲現場測量終端測得的相關數據。本實用新型中，測控主機、測控分機和糧情測量単元中的第一、第二和第四通訊模塊采用CMS (通信管理控制系統)元件，通訊模塊的正常待機電流消耗在40mA左右，IOOOmAh的電池能夠維持通訊模塊連續工作不過25個小吋。為了使通訊模塊能夠達到3個月的エ作時間，需要將電流消耗降低100倍。因此，將測控分機的第二通訊模塊的連續工作模式轉換為淺間歇工作模式，即將正常工作的時間分段，每隔3秒工作O. 03秒，不工作的時間段就進入掉電模式從而達到降低能耗的效果。電能消耗計算エ式為O. 03s*40mA/3s = O. 4mA。由于測控分機的第二通訊模塊采用淺間歇工作模式，就必須同時引入喚醒機制。本實用新型中，測控分機采用的是淺喚醒機制。由于測控分機內的第二通訊模塊大部分時間不處于工作狀態，測控主機或網絡測控主機要向測控分機發送指令時，就要持續一定頻率的發送與指令反饋查詢，當測控分機接收到指令后必須在O. 03秒的周期內回應測控主機或網絡測控主機。為了給喚醒機制加速，當接收到指令后測控分機要維持正常工作模式5秒。因此淺喚醒機制的指令響應周期為χ+(η-1)*0. 03。X為首指令響應時間，η為指令重發次數。在本實施例中，首指令響應時間最長為3s。測控分機采用淺休眠間歇工作模式，測控分機和無線測控主機或測控分機和網絡測控主機之間采用淺喚醒機制，使測控分機在采用IOOOmAh的鋰電池時，能夠維持正常エ作3個月左右，而采集周期最多只延長3秒的時間。測控分機采用的鋰電池可通過太陽能 板進行充電，使測控分機使用時間達到10年以上。當糧情測量単元與測控分機采用無線方式傳輸數據時，由于糧情測量單元始終處于無光環境下工作，一旦安裝必須保證工作時間能夠達到3-5年。因此，糧情測量單元內的第四通訊模塊采用間歇工作模式+深/淺喚醒機制，深休眠時段每隔4秒工作O. 003秒，淺休眠時段每隔3秒工作O. 03秒。電能消耗計算エ式為O. 003s*40mA/4s = O. 03mA。由于同個糧倉內的多個糧情測量單元被同一個測控分機控制，此測控分機一次喚醒指令可以同時將同個糧倉內的所有糧情測量単元一并喚醒，這樣就可以引入更深ー層的節能機制。糧情測量単元內的第四通訊模塊在無指令時處在深休眠狀態，當需要其工作吋，由測控分機持續5秒的喚醒指令使其進入淺休眠狀態，然后再按照淺休眠的指令機制完成采集及通訊過程，I分鐘內無指令，糧情測量単元內的無線通訊模塊再度進入深休眠模式。深/淺喚醒機制的指令響應周期為(5+x) + (n-l)*0.03)，(5+x)為首指令響應時間，η為指令重發次數。在本實施例中，首指令響應時間最長為8s。糧情測量單元采用深+淺休眠間歇工作模式，測控分機與糧情測量単元之間采用深+淺喚醒機制，使糧情測量單元在使用4000mAH的高能電池吋，能夠維持正常待機時間130000小時，約14年，同時每個需要監控的糧庫現場僅增加5秒的采集時間。由于糧情測量単元每采集一次信息的電能消耗相當于待機24小時的電能消耗，按糧情測量單元每天采集一次信息進行計算，可正常使用約7年，考慮到電池自身的能量損耗以及電池接入系統時未必飽和，最終保守數字正常使用3 — 5年。
權利要求1.一種基于云的糧情監控系統，其特征在于包括現場終端模塊，用于獲取糧庫現場的各項監控信息和/或控制糧庫的現場設備；測控模塊，用于實現現場終端模塊與云端模塊的信息交互；云端模塊，通過網絡與測控模塊和管理終端進行信息交互；管理終端，用于動態加載設置在云端模塊的測控軟件，并通過網絡與云端模塊進行信息交互。
2.根據權利要求I所述的基于云的糧情監控系統，其特征在于所述的測控模塊包括網絡測控主機和測控分機，測控分機通過有線或無線的方式與現場終端模塊和網絡測控主機進行數據傳輸，網絡測控主機直接利用網絡與云端模塊進行信息交互，所述的網絡測控主機包括第三電源模塊、第三中央處理單元、第三數據存儲単元、第三通訊模塊和網絡接入模塊，第三中央處理單元分別連接第三數據存儲単元、第三通訊模塊和網絡接入模塊，第三電源模塊為第三中央處理單元、第三數據存儲単元、第三通訊模塊和網絡接入模塊供電；所述的測控分機包括第二電源模塊、第ニ中央處理單元和第二通訊模塊，第二中央處理單元連接第二通訊模塊，第二電源模塊為第二中央處理單元和第二通訊模塊供電。
3.根據權利要求I所述的基于云的糧情監控系統，其特征在于所述的測控模塊包括本地計算機和測控分機，測控分機通過有線或無線的方式與現場終端模塊進行數據傳輸，測控分機通過本地計算機接入網絡與云端模塊進行信息交互，所述的測控分機包括第二電源模塊、第二中央處理單元和第二通訊模塊，第二中央處理單元連接第二通訊模塊，第二電源模塊為第二中央處理單元和第二通訊模塊供電。
4.根據權利要求3所述的基于云的糧情監控系統，其特征在于所述的測控模塊還包括測控主機，測控分機通過有線或無線的方式與現場終端模塊進行數據傳輸，測控分機通過有線或無線的方式與測控主機進行數據傳輸，測控主機通過本地計算機接入網絡與云端模塊進行信息交互，所述的測控主機包括第一電源模塊、第一中央處理單元、第一數據存儲単元和第一通訊模塊，第一中央處理單元分別連接第一數據存儲単元和第一通訊模塊，第ー電源模塊為第一中央處理單兀、第一數據存儲單兀和第一通訊模塊供電。
5.根據權利要求2、3或4所述的基于云的糧情監控系統，其特征在于所述的測控分機中第二電源模塊包括太陽能板和通過太陽能板進行充電的電池模塊。
6.根據權利要求5所述的基于云的糧情監控系統，其特征在于所述的現場終端模塊包括糧情測量単元和/或現場設備控制模塊，糧情測量單元包括溫濕度傳感器，糧情測量単元通過有線或無線的方式與測控分機進行數據傳輸，現場設備控制模塊包括門窗控制模塊和/或風機控制模塊和/或攝像控制模塊，現場設備控制模塊通過有線或無線的方式與測控分機或測控主機或網絡測控主機進行數據傳輸。
專利摘要本實用新型公開了一種基于云的糧情監控系統，包括現場終端模塊，用于獲取糧庫現場的各項監控信息和/或控制糧庫的現場設備；測控模塊，用于實現現場終端模塊與云端模塊的信息交互；云端模塊，通過網絡與測控模塊和管理終端進行信息交互；管理終端,用于動態加載設置在云端模塊的測控軟件，并通過網絡與云端模塊進行信息交互。本實用新型通過使用基于云的糧情監控系統，使工作人員能夠利用任意一個具有上網功能的管理終端動態加載設置在云端模塊的測控軟件，隨時實現對糧情的實時監測、控制現場設備或更改運轉參數，不再受到地域和時間限制，能夠避免在各個管理終端均要進行多次軟件升級的繁瑣工作。
文檔編號H04L29/08GK202600467SQ201220256359
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月1日 優先權日2012年3月2日
發明者胡學潤, 周琳, 黃志軍, 金建德, 張云峰, 趙文莉 申請人:胡學潤