[发明专利]基于土壤信息采集的物联网多模式农业灌溉方法

权利要求书

1.一种基于土壤信息采集的物联网多模式农业灌溉方法，其特征在于，包括如下步骤：

节点发送数据到主控核心设备：节点是土壤湿度数据采集节点，节点采集到土壤湿度和土壤肥度数据后，先创建一个节点数据包结构，将经过运算后的两个土壤数据分别储存于节点数据包结构中的第4个变量和第6个变量中，最后给节点数据包结构加上结束标志位和状态标志位，封装成一个数据包，通过核心控制器的串口，经由ZigBee通信模块发送给主控核心设备；

主控核心设备接收节点发送来的数据包：在接收到数据包前，主控核心设备一直处于监控模式，等待着数据包的到来；当主控核心设备接收到一个数据包时，先把数据包中的第一个字节数据取出，判断是否是“0XAA”，如果是，说明这个数据包是来自节点，之后解析数据包，在Crc16校验完成且无错后，按buf的编号取出“设备号”、“土壤湿度”数据、“土壤肥度”数据和“状态标志”数据；先根据“状态标志”数据判断此节点工作是否正常，如果工作正常，则继续解析数据包，以设备号为关键词保存对应的“土壤湿度”数据和“土壤肥度”数据；如果工作不正常，则放弃对此次数据包的继续解析，重新进入监控模式，等待下次数据包的到来；主控核心设备发送数据包到云应用平台：主控核心设备会记录连接了多少个节点，在正确接收到所有节点数据后，主控核心设备先创建一个主控核心设备数据包结构，把汇总后的土壤湿度和土壤肥度数据进行算数平均运算，分别存储于主控核心设备数据包结构中的第8个变量和第10个变量中，然后主控核心设备会自动采集当前空气中的温度和湿度数据，分别存储于第4个变量和第6个变量中，最后给主控核心设备数据包结构加上结束标志位和状态标志位，封装成一个数据包，通过核心控制器的串口，经由GPRS通信模块发送到云应用平台；云应用平台一直处于监听模式，云应用平台每次接收到数据包后会对数据包进行解析，如果“数据包头”为“0XBB”,则进行Crc16校验，校验完成且无错后，取出该数据包中的“空气湿度”、“空气温度”、“土壤湿度”、“土壤肥度”和“状态标志”数据，根据设备号储存到对应的数据库中，同时，云应用平台通过数据包中“状态标志”数据，将水阀当前的状态是“开启”还是“关闭”状态，实时反馈给用户；

云应用平台发送数据包到主控核心设备：云应用平台通过用户交互平台获取用户指定的土壤湿度门限值和控制模式指令，然后创建一个云应用平台数据类，把土壤湿度门限值和控制模式指令储存到这个类中对应的变量中，之后封装成数据包发送到主控核心设备，主控核心设备接收到数据包后，重新创建一个数据包结构，然后把云应用平台的数据包类型转换成结构体类型，取出其中的“数据包头”判断是否是“0XCC”,如果是，再进行Crc16校验成功后取出其中的“土壤湿度门限值”和“控制模式指令”；控制模式指令一共有三种：开启模式，关闭模式和自动控制模式；如果是开启或关闭模式，水阀直接执行对应的动作：“开启模式”即打开水阀；“关闭模式”即关闭水阀；如果是自动控制模式，这时主控核心设备会取出当前储存的来自节点的经过运算后的土壤湿度数据，与“土壤湿度门限值”进行比较，从而判断是进行开启还是关闭动作，如果土壤湿度数据高于土壤湿度门限值，执行水阀关闭动作；如果土壤湿度数据低于土壤湿度门限值，执行水阀开启动作；

其中，主控核心设备包括CPU、组网通信模块、云服务器通信模块、传感设备、水阀控制模块、水阀、电源；

硬件设备主要依托ZigBee模块进行互相通信、GPRS模块进行云通信，CPU选择STM32F103单片机；

其中，数据包格式如下：

一.土壤湿度数据采集节点数据包格式：

数据包头：主控核心设备接收到的节点数据包都是以0XAA为数据包头，用于区分数据包类型

设备号：为各个节点的设备编号，其设备编号唯一；

判断标志1：设备号接收完毕标志位；

土壤湿度：记录有节点当前采集的土壤湿度数据；

判断标志2：土壤湿度数据接收完毕标志位；

土壤肥度：记录有节点当前采集的土壤肥度数据；

判断标志3：土壤肥度数据接收完毕标志位；

结束标志：有效数据结束判断标志位；

状态标志：记录有节点当前的运行情况，如果节点工作正常该标志位为0X01；如果节点工作不正常该标志位0X02；

校验：Crc16校验，用于查错校验；

二.主控核心设备数据包格式

数据包头：主控核心设备发送给云服务器的数据包都是以0XBB为数据包头，用于区分数据包类型；

设备号：为各个主控核心设备的设备编号，其设备编号唯一；

判断标志1：设备号接收完毕标志位；

数据1：记录有主控核心设备采集到的空气湿度数据；

判断标志2：数据1接收完毕标志位；

数据2：记录有主控核心设备采集到的空气温度数据；

判断标志3：数据2接收完毕标志位；

数据3：各个节点土壤湿度数据汇聚到主控核心设备后，主控核心设备对其做出处理，并将处理后的值记录进该位；

判断标志4：数据3接收完毕标志位；

数据4：各个节点土壤肥度数据汇聚到主控核心设备后，主控核心设备对其做出处理，并将处理后的值记录进该位；

判断标志5：数据4接收完毕标志位；

时间：记录有当前数据包创建的时间；

结束标志：有效数据结束判断标志位；

状态标志：记录有主控核心设备当前的水阀状况，如果水阀打开此标志位赋值为0X01；如果水阀关闭此标志位赋值为0X02；

校验：Crc16校验，用于查错校验；

三.云应用平台数据包格式

数据包头：云应用平台发出的数据包都是以0XCC为数据包头，用于区分数据包类型

设备号：接收此数据包的主控核心设备的设备号，其设备号唯一；

判断标志1：设备号接收完毕标志位；

控制指令：记录着当前用户指定的控制方式；

判断标志2：控制指令接收完毕标志位；

门限数据：记录着用户设置的土壤湿度门限值，作为“自动控制模式”中的参考数值；

判断标志3：标准数据接收完毕标志位；

结束标志：有效数据结束判断标志位；

校验：Crc16校验，用于查错校验。