專利名稱：可視可對講多模式灌溉控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種灌溉控制系統(tǒng)和方法，特別是一種基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目梢?、可對講， 可以自動(dòng)控制、人工干預(yù)自動(dòng)控制和人工控制多種模式控制的灌溉控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
灌溉系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)田、庭院、高爾夫球場等植物種植中，將現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用于灌 溉形成灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)，可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉。一般地， 灌溉系統(tǒng)由水源、抽水設(shè)備及輸水管(溝)網(wǎng)組成?，F(xiàn)代灌溉系統(tǒng)中，廣泛使用了水泵作為 抽水設(shè)備，以封閉的輸水管道代替了溝渠，以噴灌、微灌等設(shè)備代替了漫灌技術(shù)。這樣，以水 源、抽水設(shè)備、輸水管道及最終澆水設(shè)備一起形成一套完整的灌溉系統(tǒng)。應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)，以 水泵、電磁閥、電機(jī)、流量傳感器、旋轉(zhuǎn)噴頭等電氣電子設(shè)備和基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的控制設(shè)備 組成了 一個(gè)可遠(yuǎn)程控制的灌溉系統(tǒng)。申請?zhí)枮?00910078125的中國發(fā)明專利“無線自動(dòng)監(jiān)測灌溉系統(tǒng)”公開了一 種基于蜂窩式無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無線自動(dòng)監(jiān)測灌溉系統(tǒng)。專利號為US7403840的美國專 利” IRRIGATI0NC0NTR0L SYSTEM”公開了一種基于氣象數(shù)據(jù)的灌溉控制系統(tǒng)和方法。所公 開的遠(yuǎn)程操控相對于在現(xiàn)場操控有看不到現(xiàn)場情況的缺點(diǎn)，而發(fā)出指令后，灌溉系統(tǒng)的執(zhí) 行情況也不能立即很確切地反饋回來。申請?zhí)枮?00610028734的中國發(fā)明專利“基于計(jì)算 機(jī)視覺的灌溉水車系統(tǒng)”公開了一種將計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用于自動(dòng)灌溉水車上的系統(tǒng)。該系統(tǒng) 無論從原理還是實(shí)現(xiàn)都沒有說明如何實(shí)現(xiàn)視頻與控制是怎樣有機(jī)融合的，并且該系統(tǒng)技術(shù) 架構(gòu)是基于單板機(jī)的系統(tǒng)，無法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所具有的開放性和擴(kuò)展性。國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心應(yīng)用多種技術(shù)集成形成了 “溫室娃娃智能生產(chǎn) 管理系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了在監(jiān)測控制室對溫室進(jìn)行視頻監(jiān)控、音頻對講和基于無線傳感器網(wǎng)的溫 室灌溉控制。但該系統(tǒng)是多個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)構(gòu)成的，如其視頻及對講功能是用現(xiàn)有視頻監(jiān)控系 統(tǒng)，而灌溉控制系統(tǒng)是另外的系統(tǒng)，這樣在系統(tǒng)功能的靈活性和可控性上無法實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié) 合。另外，其對講功能也只能在固定終端上或只能單向廣播，不能由現(xiàn)場人員在移動(dòng)中進(jìn)行 對講。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種集視頻監(jiān)控、音頻對講和灌溉信息采集、灌溉控制為一 體，能實(shí)時(shí)看到灌溉現(xiàn)場情況，進(jìn)行可視化操作，可與現(xiàn)場操作人員實(shí)時(shí)對講通話，可以自 動(dòng)控制、人工干預(yù)自動(dòng)控制和人工控制多種模式工作的灌溉控制系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明所述集視頻監(jiān)控、音頻對講和灌溉信息采集、灌溉控制為一體，能實(shí)時(shí)看 到灌溉現(xiàn)場情況，進(jìn)行可視化操作，可與現(xiàn)場操作人員實(shí)時(shí)對講通話，并可以全自動(dòng)控制、 人工干預(yù)自動(dòng)控制、人工控制多種模式工作的灌溉控制系統(tǒng)由操控客戶端101、灌溉服務(wù) 器103、視頻服務(wù)器106、攝像機(jī)107、音頻服務(wù)器116、對講機(jī)118、節(jié)點(diǎn)控制器110、繼電器121、水泵122、電磁閥123及傳感器115組成。操控客戶端101連接到灌溉服務(wù)器103 ；視 頻服務(wù)器106、音頻服務(wù)器116、節(jié)點(diǎn)控制器110與灌溉服務(wù)器103相連；視頻服務(wù)器106連 接攝像機(jī)107 ；音頻服務(wù)器116連接對講機(jī)118 ；節(jié)點(diǎn)控制器110連繼電器121、水泵122和 電磁閥123和各類傳感器115。其中操控客戶端101實(shí)現(xiàn)一個(gè)可視化的灌溉操作控制界面，可供用戶選擇控制模 式，進(jìn)行控制操作，可將客戶的操作轉(zhuǎn)化為操作控制命令，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦喔确?wù)器103， 并能接收灌溉服務(wù)器的返回信息，并在相應(yīng)可視界面上顯示灌溉系統(tǒng)的狀態(tài)、顯示計(jì)算機(jī) 存儲信息以及輔助決策信息、顯示視頻服務(wù)器傳來的地塊圖像信息，并可通過其配備的對 講設(shè)備(如耳麥)通過音頻服務(wù)器與對講機(jī)進(jìn)行對講。其中灌溉服務(wù)器103為系統(tǒng)的核心部分，它連接視頻服務(wù)器106、音頻服務(wù)器116、 節(jié)點(diǎn)控制器Iio及112，并通過這些設(shè)備實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備和信息的控制和調(diào)度使用，實(shí) 現(xiàn)集視頻音頻一體、多種模式的灌溉控制。其硬件可以是但不限于標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器或PC機(jī)以 及有足夠處理能力的類似設(shè)備。其中視頻服務(wù)器106將攝像機(jī)傳入的圖像信號進(jìn)行壓縮編碼，接收灌溉服務(wù)器的 調(diào)度指令，并將編碼圖像信息用流媒體傳輸協(xié)議經(jīng)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸至操控客戶端。其中音頻服務(wù)器116將對講機(jī)音頻輸入信號進(jìn)行壓縮編碼，對收到的音頻輸入信 號進(jìn)行解碼輸出，將編解碼音頻信息用流媒體傳輸協(xié)議經(jīng)IP網(wǎng)絡(luò)與操控客戶端交互，并管 理對講機(jī)和操控客戶端的音頻對講過程。其中節(jié)點(diǎn)控制器110根據(jù)灌溉服務(wù)器的指令，對灌溉系統(tǒng)的繼電器、水泵、電磁閥 進(jìn)行控制；節(jié)點(diǎn)控制器110還接收傳感器傳來的各類信息，如地溫、土壤濕度、風(fēng)速、太陽輻 射強(qiáng)度、降雨量等數(shù)據(jù)，以及灌溉設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況等，并在適當(dāng)時(shí)候傳輸給灌溉服務(wù)器。其中三種控制模式的功能定義為自動(dòng)控制模式系統(tǒng)可選擇程序控制和人工智能兩種方式。程序控制方式由人工 輸入灌溉的程序，系統(tǒng)根據(jù)程序?qū)喔冗M(jìn)行自動(dòng)控制；人工智能方式下，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 采集到的環(huán)境信息、土地信息和植物生長信息，結(jié)合系統(tǒng)存儲的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由決策支持軟件 425進(jìn)行基于計(jì)算機(jī)的智能決策，并自動(dòng)控制灌溉系統(tǒng)進(jìn)行灌溉。在此模式下，系統(tǒng)不接受 來自外界的控制指令。人工干預(yù)模式基本功能基于自動(dòng)控制模式，區(qū)別只在于，在此模式下，系統(tǒng)可接 受合法用戶通過操控終端發(fā)出的控制指令，用戶指令權(quán)限優(yōu)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的決策。人工控制模式在此模式下，灌溉系統(tǒng)的行為完全受人工控制，上述計(jì)算機(jī)智能的 決策信息可顯示在操控終端，共操控用戶參考。系統(tǒng)的軟件架構(gòu)圖如附圖2。操控客戶端203、204有客戶端軟件201和瀏覽器202兩種形式。灌溉服務(wù)器軟件205采用開放式多層架構(gòu)，包括表現(xiàn)層206、業(yè)務(wù)邏輯層210和媒 體交換層219。表現(xiàn)層206實(shí)現(xiàn)與操控客戶端的接口，提供系統(tǒng)服務(wù)結(jié)果的展示；業(yè)務(wù)邏輯 層210處理各種灌溉相關(guān)過程和信息，為該系統(tǒng)軟件的核心部分，它負(fù)責(zé)對整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備 和信息的控制和調(diào)度使用，實(shí)現(xiàn)集視頻音頻一體、多種模式的灌溉控制，如附圖14所示，其 構(gòu)成為指令分析及模式控制411、中心處理418、用戶管理412、前端設(shè)備管理413、田間靜 態(tài)信息管理414，以及視頻音頻處理415、實(shí)時(shí)信息處理417、灌溉控制418和決策支持425等模塊；媒體交換層219實(shí)現(xiàn)與視頻服務(wù)器222、音頻服務(wù)器223及節(jié)點(diǎn)控制器224、225的 接口，并負(fù)責(zé)各類信息的存儲、傳輸、調(diào)度、協(xié)調(diào)。視頻服務(wù)器222、音頻服務(wù)器223、節(jié)點(diǎn)控制器224、225分別通過其軟件接口與灌 溉服務(wù)器接入適配層221接口。視頻服務(wù)器222、音頻服務(wù)器223及節(jié)點(diǎn)控制器224、225的軟件由驅(qū)動(dòng)接口層、嵌 入式操作系統(tǒng)層和嵌入式中間件層和應(yīng)用軟件層構(gòu)成。本發(fā)明的灌溉控制圖形用戶界面1301包括模式選擇1302、灌溉控制1303、視頻 監(jiān)控1304、對講1305、信息顯示1306、報(bào)警顯示1307及系統(tǒng)狀態(tài)1308等七個(gè)顯示區(qū)，可將 灌溉控制所需的操作和信息完整地呈現(xiàn)在一個(gè)操作界面上。本發(fā)明還包括基于上述集視頻監(jiān)控、音頻對講和灌溉信息采集、灌溉控制為一體， 能實(shí)時(shí)看到灌溉現(xiàn)場情況，進(jìn)行可視化操作，可與現(xiàn)場操作人員實(shí)時(shí)對講通話，并可以全自 動(dòng)、人工干預(yù)、全人工控制多種模式工作的灌溉控制方法。系統(tǒng)使用步驟一、對系統(tǒng)進(jìn)行初始化配置。步驟如下(一)將土地劃分為不同的灌溉單元，分別命名，如“灌溉單元1”、“灌溉單元2”、 “灌溉單元2”……“灌溉單元η”。(二)在系統(tǒng)中添加(1)地塊及地塊信息；(2)灌溉設(shè)備，包括電源、水泵、電磁閥、 返回狀態(tài)等；(3)實(shí)時(shí)采樣設(shè)備，包括地溫傳感器、土壤濕度傳感器、雨量傳感器、露點(diǎn)傳 感器、輻射強(qiáng)度傳感器、氮磷鉀含量傳感器等；(4)視頻音頻設(shè)備，包括攝像頭、對講機(jī)等； (5)報(bào)警信息，包括設(shè)備過熱、過雨量、濕度過低、溫度過低、風(fēng)力過大、設(shè)備故障等；(6)初 始種植信息表，包括所種作物品種以及與所種作物有關(guān)的知識信息、種子情況等。(三)完成表1“灌溉設(shè)備配置表”、表2 “實(shí)時(shí)采樣設(shè)備配置表”、表3 “視頻音頻 設(shè)備配置表”、表4 “報(bào)警設(shè)備及信息配置表”以及表5 “種植信息配置表”。二、日常操作控制。步驟如下(一 )啟動(dòng)操控終端，執(zhí)行“灌溉控制系統(tǒng)”軟件，注冊用戶；(二)在操作控制界面選定操控模式，從如下幾種中選擇自動(dòng)、人工干預(yù)和全人工。(三)選擇要控制灌溉的地塊。(四)根據(jù)需要進(jìn)行視頻監(jiān)控、對講以及灌溉、故障處理等設(shè)備控制操作。本發(fā)明相對其他灌溉控制系統(tǒng)，將灌溉目標(biāo)現(xiàn)場的各類信息包括圖像和音頻信息 有機(jī)地結(jié)合起來，成為一個(gè)完整的灌溉信息系統(tǒng)。使用本系統(tǒng)時(shí)，現(xiàn)場圖像、對講控制、灌溉 目標(biāo)數(shù)據(jù)信息、控制操作界面和控制結(jié)果都可顯示在同一個(gè)界面，提供了前所未有的系統(tǒng) 功能和用戶體驗(yàn)，使得系統(tǒng)的易用性和可用性都得到較大提高。針對不同的地塊及現(xiàn)場情 況，可自由選擇全自動(dòng)、人工干預(yù)、全人工控制多種模式工作。另一方面，系統(tǒng)采用多層開放 式架構(gòu)，使得系統(tǒng)在擴(kuò)展性和穩(wěn)定性方面獨(dú)具優(yōu)勢，為更進(jìn)一步將系統(tǒng)提升為大型服務(wù)平 臺奠定了基礎(chǔ)。


附圖1是可視灌溉控制系統(tǒng)的示意圖。
附圖2是系統(tǒng)軟件架構(gòu)。
附圖3是一種實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
附圖4是實(shí)施例灌溉服務(wù)器軟件架構(gòu)
附圖5是實(shí)施例節(jié)點(diǎn)控制器電路框圖
附圖6是實(shí)施例節(jié)點(diǎn)控制器軟件構(gòu)成
附圖7是實(shí)施例視頻服務(wù)器電路框圖
附圖8是實(shí)施例視頻服務(wù)器軟件構(gòu)成
附圖9是實(shí)施例音頻服務(wù)器電路框圖
附圖10是實(shí)施例音頻服務(wù)器軟件構(gòu)成
附圖11是實(shí)施例無線對講機(jī)電路框圖
附圖12是實(shí)施例無線對講機(jī)軟件構(gòu)成
附圖13是圖形用戶界面構(gòu)成示意圖
附圖14是業(yè)務(wù)邏輯層軟件構(gòu)成
附圖15是初始配置表
附圖16是實(shí)施例圖形用戶界面示意圖
具體實(shí)施例方式下面是本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)施例僅用于理解本發(fā)明的一個(gè)實(shí)現(xiàn)實(shí)例，本發(fā)明的保 護(hù)范圍不僅限于此實(shí)施例，任何按照本發(fā)明原理實(shí)現(xiàn)的或稍加改進(jìn)實(shí)現(xiàn)的實(shí)施都在本發(fā)明 的保護(hù)范圍。如附圖3所示為實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施例灌溉服務(wù)器303與客戶端301通 過路由器302與互聯(lián)網(wǎng)304連接；灌溉服務(wù)器303通過IP局域網(wǎng)與視頻服務(wù)器305、音頻 服務(wù)器306、節(jié)點(diǎn)服務(wù)器307和308連接。示例中系統(tǒng)操控客戶端301使用PC機(jī)，客戶端軟件使用普通PC版瀏覽器。示例中灌溉服務(wù)器303硬件使用標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器或PC機(jī)，其軟件構(gòu)成如附圖4，其 中其表現(xiàn)層206為JavaEE服務(wù)器Web層，由瀏覽器接口 407和表現(xiàn)層控件409組成，瀏覽 器接口 407為JSP頁面、表現(xiàn)層控件409為Web控件；業(yè)務(wù)邏輯層210為JavaEE服務(wù)器企 業(yè)Bean，由指令分析及模式控制411、中心處理模塊418、決策支持425、用戶管理412、前端 設(shè)備管理413、田間靜態(tài)信息管理414，以及視頻音頻處理415、灌溉控制416、實(shí)時(shí)信息處理 417等模塊組成；媒體交換層219由資源調(diào)度模塊420、Google MAP API接口 423、數(shù)據(jù)庫 422、SIP協(xié)議424和接入適配層421組成。示例中節(jié)點(diǎn)控制器307、308與電磁閥311、水泵312、繼電器313、傳感器314、315、 316,317通過ZIGBEE無線網(wǎng)也可通過RS485串口連接。節(jié)點(diǎn)控制器307、308硬件采用32 位嵌入式系統(tǒng)，其硬件構(gòu)成如圖5。其核心MCU503為32位RISC芯片，如ARM、MIPS等芯片， MCU503通過地址邏輯電路506擴(kuò)展存儲器RAM504和FlashR0M505 ；MCU503通過RS232串口 連接RS485模塊511和RJll接口 512擴(kuò)展出RS485通訊功能；通過EthnetPHY508和RJ45 接口 509擴(kuò)展以太網(wǎng)接口 ；通過RS232串口連接ZIGBEE模塊502和ZIGBEE天線501實(shí)現(xiàn) ZIGBEE 通訊。示例中節(jié)點(diǎn)控制器307、308的軟件系統(tǒng)構(gòu)成如圖6。由接口及驅(qū)動(dòng)層601、嵌入式操作系統(tǒng)602、嵌入式中間件603及應(yīng)用軟件604組成。其中接口及驅(qū)動(dòng)層由存儲驅(qū)動(dòng)611、 串口驅(qū)動(dòng)610、Ethnet驅(qū)動(dòng)609及ZIGBEE接口 612組成，實(shí)現(xiàn)底層硬件與嵌入式操作系統(tǒng) 的連接；嵌入式操作系統(tǒng)選用嵌入式Linux ；嵌入式中間件選用J2ME ；應(yīng)用軟件由與灌溉服 務(wù)器接口模塊605、節(jié)點(diǎn)控制模塊606、灌溉控制模塊607和傳感信息接收處理模塊608組 成。示例中視頻服務(wù)器305通過以太或無線IP網(wǎng)(如Wi-Fi)連接到灌溉服務(wù)器，同 時(shí)通過視頻接口接攝像機(jī)。其硬件系統(tǒng)構(gòu)成如附圖7。其核心MCU703為32位RISC芯片， 如ARM、MIPS等芯片，MCU503通過地址邏輯電路706擴(kuò)展存儲器RAM704和FlashR0M705 ； MCU503通過RS232串口連接RS485模塊711和RJll接口 712擴(kuò)展出RS485通訊功能，用 以對云臺和鏡頭進(jìn)行控制；通過EthnetPHY708和RJ45接口 709是實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接口 ；通過 Wi-Fi模塊715和Wi-Fi天線716實(shí)現(xiàn)無線IP網(wǎng)接口 ；視頻編碼芯片連接MCU702和視頻 接口 701，通過視頻接口 701連接外接的攝像機(jī)。示例中的視頻服務(wù)器305的軟件系統(tǒng)構(gòu)成如圖8。由接口及驅(qū)動(dòng)層801、嵌入式操 作系統(tǒng)802、嵌入式中間件803及應(yīng)用軟件804組成。其中接口及驅(qū)動(dòng)層由存儲驅(qū)動(dòng)807、 串口驅(qū)動(dòng)806、Ethnet驅(qū)動(dòng)805及視頻編碼驅(qū)動(dòng)812、Wi-Fi驅(qū)動(dòng)813組成，實(shí)現(xiàn)底層硬件 與嵌入式操作系統(tǒng)的連接；嵌入式操作802系統(tǒng)選用嵌入式Linux ；嵌入式中間件803選用 J2ME ；應(yīng)用軟件804由與灌溉服務(wù)器接口模塊808、視頻服務(wù)模塊809、云臺/鏡頭控制模塊 810和呼叫/傳輸模塊811組成。示例中音頻服務(wù)器306通過IP網(wǎng)連接到灌溉服務(wù)器303，同時(shí)通過ZIGBEE網(wǎng)連 接無線對講機(jī)310。其硬件系統(tǒng)構(gòu)成如附圖9。其核心MCU903為32位RISC芯片，如ARM、 MIPS等芯片，MCU903通過地址邏輯電路906擴(kuò)展存儲器RAM904和FlashR0M905 ；通過 EthnetPHY907和RJ45接口 908擴(kuò)展以太網(wǎng)接口 ；ZIGBEE模塊902連接ZIGBEE天線901， 并通過RS232串口連接MCU903。示例中的音頻服務(wù)器306的軟件系統(tǒng)構(gòu)成如圖10。由接口及驅(qū)動(dòng)層1001、嵌入式 操作系統(tǒng)1002、嵌入式中間件1003及應(yīng)用軟件1004組成。其中接口及驅(qū)動(dòng)層1001由存儲 驅(qū)動(dòng)1007、串口驅(qū)動(dòng)1006、Ethnet驅(qū)動(dòng)1005及ZIGBEE接口 1012組成，實(shí)現(xiàn)底層硬件與嵌 入式操作系統(tǒng)1002的連接；嵌入式操作系統(tǒng)1002選用嵌入式Linux ；嵌入式中間件1003 選用J2ME ；應(yīng)用軟件1004由與灌溉服務(wù)器接口模塊1008、音頻服務(wù)模塊1009和呼叫/傳 輸模塊1011組成。示例中無線對講機(jī)311通過ZIGBEE網(wǎng)與音頻服務(wù)器連接306。其硬件系統(tǒng)構(gòu)成如 附圖11。其核心MCUl 103為32位RISC芯片，如ARM、MIPS等芯片，MCUl 103通過地址邏輯 電路1106擴(kuò)展存儲器RAMI 104和FlashROMl 105 ；音頻編解碼芯片1107連接MCUl 103，同時(shí) 連接麥克MICl 109、喇叭SPKl 108 ；ZIGBEE模塊1102連接ZIGBEE天線1101，并通過RS232串 口連接MCU1103 ；鍵盤1114通過鍵盤擴(kuò)展電路1113連接MCUll ；IXD顯示器1112通過IXD 驅(qū)動(dòng)芯片連接MCUl 103。示例中無線對講機(jī)311的軟件系統(tǒng)構(gòu)成如圖12。由接口及驅(qū)動(dòng)層1201、嵌入式操 作系統(tǒng)1202、嵌入式中間件1203及應(yīng)用軟件1204組成。其中接口及驅(qū)動(dòng)層1201由存儲驅(qū) 動(dòng)1205、串口驅(qū)動(dòng)1206、鍵盤驅(qū)動(dòng)1207、顯示驅(qū)動(dòng)1208及音頻編解碼驅(qū)動(dòng)1209、ZIGBEE接 口 1010組成，實(shí)現(xiàn)底層硬件與嵌入式操作系統(tǒng)1202的連接；嵌入式操作系統(tǒng)1202選用嵌入式Linux ；嵌入式中間件1203選用J2ME ；應(yīng)用軟件1204由用戶接口 1212和呼叫/傳輸 模塊1011組成。 附圖16為實(shí)施例的灌溉控制功能圖形用戶界面示意圖。灌溉控制界面1601包括 模式選擇1603、灌溉控制1604、視頻監(jiān)控1602、對講1610、信息顯示1614、報(bào)警顯示1615 及系統(tǒng)狀態(tài)1616等七個(gè)顯示區(qū)。其中灌溉控制區(qū)1604包括控制對象選擇1605、狀態(tài)顯示 1607、灌溉單元地圖1606 ；視頻監(jiān)控1602包括圖像顯示區(qū)1617、控制操作區(qū)1608和設(shè)備狀 態(tài)顯示1609 ；對講1610包括對象選擇1611、操作1612和狀態(tài)區(qū)1613。從本例圖可見，本 發(fā)明將灌溉控制所需的操作和信息完整地呈現(xiàn)在一個(gè)操作界面上。
權(quán)利要求
1.一種可視可對講多模式灌溉控制系統(tǒng)，由操控客戶端(101)、灌溉服務(wù)器(103)、視 頻服務(wù)器(106)、攝像機(jī)(107)、音頻服務(wù)器(116)、對講機(jī)(118)、節(jié)點(diǎn)控制器(110)、開關(guān) (121)、水泵(122)、電磁閥(123)及傳感器(115)組成，其特征在于系統(tǒng)由灌溉服務(wù)器 (103)為中心構(gòu)成，灌溉服務(wù)器(103)連接操控客戶端(101)、視頻服務(wù)器(106)、音頻服務(wù) 器(116)和節(jié)點(diǎn)控制器(110)。
2.如權(quán)利要求1所述可視可對講多模式灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于所述其中灌溉服 務(wù)器(103)為系統(tǒng)的核心部分，它連接視頻服務(wù)器(106)、音頻服務(wù)器(116)、節(jié)點(diǎn)控制器 (110)及(112)，并通過這些設(shè)備實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備和信息的控制和調(diào)度使用，實(shí)現(xiàn)集視 頻音頻一體、多種模式的灌溉控制。
3.如權(quán)利要求1所述的可視可對講多模式灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于所述灌溉服務(wù) 器軟件(205)采用開放式多層架構(gòu)，包括表現(xiàn)層(206)、業(yè)務(wù)邏輯層(210)和媒體交換層 (219)。
4.如權(quán)利要求3所述的可視可對講多模式灌溉控制系統(tǒng)多層結(jié)構(gòu)軟件，其特征在于 其核心層為業(yè)務(wù)邏輯層(210)，用以處理各種灌溉相關(guān)過程和信息，其構(gòu)成為指令分析及 模式控制(411)、中心處理(418)、用戶管理(412)、前端設(shè)備管理(413)、田間靜態(tài)信息管理 (414)，以及視頻音頻處理(415)、實(shí)時(shí)信息處理(417)、灌溉控制(418)和決策支持(425) 等模塊。
5.如權(quán)利要求3所述的可視可對講多模式灌溉控制系統(tǒng)多層結(jié)構(gòu)軟件，其特征在于 表現(xiàn)層(206)實(shí)現(xiàn)與操控客戶端的接口，提供系統(tǒng)服務(wù)結(jié)果的展示。
6.如權(quán)利要求3所述的可視可對講多模式灌溉控制系統(tǒng)多層結(jié)構(gòu)軟件，其特征在于 媒體交換層(219)實(shí)現(xiàn)與視頻服務(wù)器(222)、音頻服務(wù)器(223)及節(jié)點(diǎn)控制器(224)、(225) 的接口，并負(fù)責(zé)各類信息的存儲、傳輸、調(diào)度、協(xié)調(diào)。
7.如權(quán)利要求1所述可視可對講多模式灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于其三種控制模式為自動(dòng)控制模式在此模式下，系統(tǒng)不接受來自外界的控制指令，系統(tǒng)可選擇程序控制和 人工智能兩種方式，其中程序控制方式由人工輸入灌溉的程序，系統(tǒng)根據(jù)程序?qū)喔冗M(jìn)行 自動(dòng)控制；人工智能方式下，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集到的環(huán)境信息、土地信息和植物生長信 息，結(jié)合系統(tǒng)存儲的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由決策支持軟件425進(jìn)行基于計(jì)算機(jī)的智能決策，并自動(dòng)控 制灌溉系統(tǒng)進(jìn)行灌溉；人工干預(yù)模式基本功能基于自動(dòng)控制模式，區(qū)別只在于，在此模式下，系統(tǒng)可接受合 法用戶通過操控終端發(fā)出的控制指令，用戶指令權(quán)限優(yōu)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的決策；人工控制模式在此模式下，灌溉系統(tǒng)的行為完全受人工控制，上述計(jì)算機(jī)智能的決策 信息可顯示在操控終端，共操控用戶參考。
8.如權(quán)利要求1所述可視可對講多模式灌溉控制系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)操作控制界 面為可視化界面，包括灌溉控制頁(1301)和初始配置頁，其中灌溉控制頁(1301)包括模 式選擇(1302)、灌溉控制(1303)、視頻監(jiān)控(1304)、對講(1305)、信息顯示(1306)、報(bào)警顯 示(1307)及系統(tǒng)狀態(tài)(1308)等七個(gè)顯示區(qū)，將灌溉控制所需的操作和信息完整地呈現(xiàn)在 一個(gè)操作界面上。
9.一種可視可對講多模式灌溉控制方法，其特征在于系統(tǒng)使用步驟為步驟一對系統(tǒng)進(jìn)行初始化配置，步驟如下(一)將土地劃分為不同的灌溉單元，分別命名，如“灌溉單元1”、“灌溉單元2”、“灌溉單元2”...... “灌溉單元η” ；(二)在系統(tǒng)中添加(1)地塊及地塊信息；(2)灌溉設(shè)備，包括電源、水泵、電磁閥、返回 狀態(tài)等；(3)實(shí)時(shí)采樣設(shè)備，包括地溫傳感器、土壤濕度傳感器、雨量傳感器、露點(diǎn)傳感器、 輻射強(qiáng)度傳感器、氮磷鉀含量傳感器等；(4)視頻音頻設(shè)備，包括攝像頭、對講機(jī)等；(5)報(bào) 警信息，包括設(shè)備過熱、過雨量、濕度過低、溫度過低、風(fēng)力過大、設(shè)備故障等；(6)初始種 植信息表，包括所種作物品種以及與所種作物有關(guān)的知識信息、種子情況等；(三)完成表1“灌溉設(shè)備配置表”、表2 “實(shí)時(shí)采樣設(shè)備配置表”、表3 “視頻音頻設(shè)備 配置表”、表4 “報(bào)警設(shè)備及信息配置表”以及表5 “種植信息配置表”；步驟二 日常操作控制，步驟如下(一)啟動(dòng)操控終端，執(zhí)行“灌溉控制系統(tǒng)”軟件，注冊用戶；(二)在操作控制界面選定操控模式，從如下幾種中選擇自動(dòng)、人工干預(yù)和全人工；(三)選擇要控制灌溉的地塊；(四)根據(jù)需要進(jìn)行視頻監(jiān)控、對講以及灌溉、故障處理等設(shè)備控制操作。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種集視頻監(jiān)控、音頻對講和灌溉信息采集、灌溉控制為一體，能實(shí)時(shí)看到灌溉現(xiàn)場情況，進(jìn)行可視化操作，可與現(xiàn)場操作人員實(shí)時(shí)對講通話，可以自動(dòng)控制、人工干預(yù)自動(dòng)控制和人工控制多種模式工作的灌溉控制系統(tǒng)和方法。由操控客戶端、灌溉服務(wù)器、視頻服務(wù)器、攝像機(jī)、音頻服務(wù)器、對講機(jī)、節(jié)點(diǎn)控制器、繼電器、水泵、電磁閥及傳感器組成。操控客戶端、視頻服務(wù)器、音頻服務(wù)器、節(jié)點(diǎn)控制器與灌溉服務(wù)器相連；視頻服務(wù)器連接攝像機(jī)；音頻服務(wù)器連接對講機(jī)；節(jié)點(diǎn)控制器連接繼電器、水泵和電磁閥和各類傳感器。
文檔編號H04N7/14GK101999306SQ201010517670
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者趙致鈞 申請人:趙致鈞