一种工农业物联网数据采集方法及系统

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种工农业物联网数据采集方法及系统。

背景技术

在工农业领域，存在对场地或设备进行巡查监视的需求，以林区为例，需要通过巡查发现火情或者火灾隐患，对林木生长状况进行评估，若通过人工对广阔的林区进行巡查，则会产生较多的人力成本与较长的巡查周期，且对于火情难以及时反应；此外，在农牧业、矿业等领域也存在着类似的问题。而在引入物联网技术后，通过在场地中间隔布设传感器，即可对大范围的数据进行采集，监测效率高，无需大量的人力投入。

然而，在实际应用中发现，部分场地由于地理位置偏僻，存在难以铺设光纤或者通信基站过少的问题，这使得当地网络通信质量较差，传感器实时传输的数据经常发生丢失，严重降低了数据的有效性与安全性。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种工农业物联网数据采集方法及系统。

本发明所采用的技术方案是：一种工农业物联网数据采集方法及系统，包括：

一种工农业物联网数据采集方法，其特征在于，包括：

服务器模块向若干边缘计算模块输出包含地址信息的采集指令；

每一所述边缘计算模块经由数传模块，向若干传感模块传输所述采集指令；

每一所述传感模块检测所述采集指令中的地址信息是否匹配于其自身地址；

若匹配，则采集得到环境数据并经由所述数传模块传输至所述边缘计算模块；

所述边缘计算模块处理若干环境数据得到汇总数据；

所述边缘计算模块定时向所述服务器模块上报所述汇总数据。

一种工农业物联网数据采集系统，其特征在于，包括：

服务器模块、数传模块、边缘计算模块、传感模块及管理模块；

所述服务器模块通过无线网络连接所述边缘计算模块，用于向所述边缘计算模块输出采集指令，以及，所述服务器模块用于接收所述边缘计算模块输入的汇总数据；

所述数传模块包括电连接所述边缘计算模块的第一数传单元，以及，电连接所述传感模块的第二数传单元，且所述第一数传单元与所述第二数传单元通过无线网络连接；

所述传感模块用于根据所述第二数传单元所传达的所述采集指令，采集环境数据，并通过所述数传模块将所述环境数据传输至所述边缘计算模块；

所述边缘计算模块汇总若干所述环境数据，得到所述汇总数据，并定时将所述汇总数据传输至所述服务器模块。

优选的，所述服务器模块通过无线网络连接多个所述边缘计算模块；

每一所述边缘计算模块电连接特定的第一数传单元；

每一所述第一数传单元通过无线网络连接若干所述第二数传单元；

每一所述第二数传单元电连接特定的传感模块。

优选的，所述服务器模块定时向所述边缘计算模块输出包含地址信息的所述采集指令；

所述边缘计算模块通过所述数传模块向每一所述传感模块传输所述采集指令；

每一所述传感模块检测所述采集指令中所包含的地址信息是否匹配于自身地址，若匹配，则响应所述采集指令采集所述环境数据。

优选的，所述数传模块将所述传感模块采集到的所述环境数据传输至所述边缘计算模块；

所述边缘计算模块对接收到的若干所述环境数据按照预设规则进行数据清洗，并每一所述传感模块的传输时间数据进行汇总，得到所述汇总数据并存储于边缘数据库。

优选的，所述边缘计算模块在到达预设上报周期的上报时间节点时，将所述汇总数据通过无线网络上报至所述服务器模块；

所述服务器模块实时向所述边缘计算模块更新上报状态信号，所述上报状况信号包括上报成功与上报失败；

当所述边缘计算模块接收到上报失败的上报状态信号时，通过无线网络再次上报所述汇总数据。

优选的，若针对某一所述汇总数据，所述边缘计算模块累计接收到3次上报失败的上报状态信号，在当前预设上报周期停止上报所述汇总数据；

在到达下一预设上报周期的上报时间节点时，所述边缘计算模块将所述汇总数据通过无线网络上报至所述服务器模块。

优选的，在达到预设的删除时间节点时，所述边缘计算模块对所述边缘数据库中已成功上报，且存储时长超过预设存储期限的汇总数据进行删除。

优选的，所述服务器模块根据所述汇总数据中的所述传输时间数据，对每一所述传感模块的最后传输时间进行检测；

将检测到的最后传输时间超过通讯期限的传感模块，设为故障传感模块；

基于对应于所述故障传感模块的地址信息，输出包含所述地址信息的检修信号。

优选的，所述服务器模块分析若干所述汇总数据，生成数据报表；

所述管理模块电连接所述服务器模块，用于接收并显示所述数据报表；

以及，所述管理模块还用于接收用户输入的用户指令，所述用户指令通过用于控制所述边缘计算模块或者所述传感模块，实现手动控制。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明所涉及的工农业物联网数据采集方法及系统，数据经由传感模块采集后初步汇总至多个边缘计算模块进行分布式的数据清洗，再由边缘计算模块定时汇总上报至服务器模块，同时服务器模块更新上报状态，从而避免了在网络通信质量低下的情况下发生数据传输丢失等状况，有效提高数据的有效性与安全性。

附图说明

图1是本发明所公开的一种工农业物联网数据采集方法的流程示意图

图2是本发明所公开的一种工农业物联网数据采集系统的结构示意图。

具体实施方式

为加深本发明的理解，下面将结合实施案例和附图对本发明作进一步详述。本发明可通过如下方式实施：

参照图1，一种工农业物联网数据采集方法，包括：

服务器模块向若干边缘计算模块输出包含地址信息的采集指令；

每一边缘计算模块经由数传模块，向若干传感模块传输采集指令；

每一传感模块检测所述采集指令中的地址信息是否匹配于其自身地址；

若匹配，则采集得到环境数据并经由数传模块传输至边缘计算模块；

边缘计算模块处理若干环境数据得到汇总数据；

边缘计算模块定时向服务器模块上报汇总数据。

参照图2，一种工农业物联网数据采集系统，包括

服务器模块、数传模块、边缘计算模块、传感模块及管理模块；

服务器模块通过无线网络连接边缘计算模块，用于向边缘计算模块输出采集指令，以及，服务器模块用于接收边缘计算模块输入的汇总数据；

数传模块包括电连接边缘计算模块的第一数传单元，以及，电连接传感模块的第二数传单元，且第一数传单元与第二数传单元通过无线网络连接；

传感模块用于根据第二数传单元所传达的采集指令，采集环境数据，并通过数传模块将环境数据传输至边缘计算模块；

边缘计算模块汇总若干环境数据，得到汇总数据，并定时将汇总数据传输至服务器模块。

服务器模块通过无线网络连接多个边缘计算模块；

每一边缘计算模块电连接特定的第一数传单元；

每一第一数传单元通过无线网络连接若干第二数传单元；

每一第二数传单元电连接特定的传感模块。

服务器模块定时向边缘计算模块输出包含地址信息的采集指令；

边缘计算模块通过数传模块向每一传感模块传输采集指令；

每一传感模块检测采集指令中所包含的地址信息是否匹配于自身地址，若匹配，则响应采集指令采集环境数据。

数传模块将传感模块采集到的环境数据传输至边缘计算模块；

边缘计算模块对接收到的若干环境数据按照预设规则进行数据清洗，并每一传感模块的传输时间数据进行汇总，得到汇总数据并存储于边缘数据库。

边缘计算模块在到达预设上报周期的上报时间节点时，将汇总数据通过无线网络上报至服务器模块；

服务器模块实时向边缘计算模块更新上报状态信号，上报状况信号包括上报成功与上报失败；

当边缘计算模块接收到上报失败的上报状态信号时，通过无线网络再次上报汇总数据。

若针对某一汇总数据，边缘计算模块累计接收到3次上报失败的上报状态信号，在当前预设上报周期停止上报汇总数据；

在到达下一预设上报周期的上报时间节点时，边缘计算模块将汇总数据通过无线网络上报至服务器模块。

在达到预设的删除时间节点时，边缘计算模块对边缘数据库中已成功上报，且存储时长超过预设存储期限的汇总数据进行删除。

服务器模块根据汇总数据中的传输时间数据，对每一传感模块的最后传输时间进行检测；

将检测到的最后传输时间超过通讯期限的传感模块，设为故障传感模块；

基于对应于故障传感模块的地址信息，输出包含地址信息的检修信号。

服务器模块分析若干汇总数据，生成数据报表；

管理模块电连接服务器模块，用于接收并显示数据报表；

以及，管理模块还用于接收用户输入的用户指令，用户指令通过用于控制边缘计算模块或者所述传感模块，实现手动控制。

本发明的一种工农业物联网数据采集方法及系统可以包括以下实施例：

实施例一

参照图1，图1是本发明实施例所涉及的一种工农业物联网数据采集方法的流程示意图。

本发明实施例中，传感模块分置于各生产场所，生产场所可以是林区、牧区或者矿区等范围广，不便于人工巡查监管的工农业场所；数传模块包括连接边缘计算模块的第一数传单元，以及连接传感模块的第二数传单元，从而每一边缘计算模块可通过输出模块连接周边区域的多个传感模块；此外，各传感模块均与服务器模块连接，从而服务器模块可获取得到所有传感模块所采集得到的环境数据。

101、服务器模块向若干边缘计算模块输出包含地址信息的采集指令。

本发明实施例中，服务器模块连接多个边缘计算模块，每一边缘计算模块负责管理某一特定区域中的若干传感模块。

102、每一边缘计算模块经由数传模块，向若干传感模块传输采集指令。

本发明实施例中，每一边缘计算模块经由数传模块，向若干传感模块传输采集指令。

103、每一传感模块检测采集指令中的地址信息是否匹配于其自身地址。

本发明实施例中，通过数传模块传输带有地址信息的采集指令，可对每一传感模块进行特定控制，若地址信息与传输模块的自身地址相匹配，则转到步骤104；若不匹配，则传感模块不作业。

104、传感模块采集得到环境数据并经由数传模块传输至边缘计算模块。

105、边缘计算模块处理若干环境数据得到汇总数据。

本发明实施例中，边缘计算模块对零散的环境数据处理为标准格式的汇总数据，降低服务器模块的处理压力。

106、边缘计算模块定时向服务器模块上报汇总数据。

本发明实施例中，在到达预设上报周期的上报时间节点时，边缘计算模块将汇总数据上报至服务器模块，并在上报失败时由服务器模块输出失败信号，此时边缘计算模块重新上报，从而避免因网络通信质量低下造成数据损坏，有效确保了数据的有效性与安全性。

可见，本发明所描述的工农业物联网数据采集方法，数据经由传感模块采集后初步汇总至多个边缘计算模块进行分布式的数据清洗，再由边缘计算模块定时汇总上报至服务器模块，同时服务器模块更新上报状态，从而避免了在网络通信质量低下的情况下发生数据传输丢失等状况，有效提高数据的有效性与安全性。

实施例二

参照图2，图2是本发明实施例所涉及的一种工农业物联网数据采集系统的结构示意图。

本发明实施例中，工农业物联网数据采集系统包括了服务器模块、数传模块、边缘计算模块、传感模块及管理模块。

作为一种可选的实施方式，服务器模块通过无线网络连接边缘计算模块，向边缘计算模块输出采集指令，以及，服务器模块用于接收边缘计算模块输入的汇总数据。其中，采集指令由用户在管理模块输入，并传输至服务器模块，服务器模块定时向边缘计算模块输出包含地址信息的采集指令。

作为一种可选的实施方式，数传模块包括电连接边缘计算模块的第一数传单元，以及，电连接传感模块的第二数传单元，且第一数传单元与第二数传单元通过无线网络连接。其中，第一数传单元与第二数传单元均采用Lora(Long Range Radio，远距离无线电)数传电台，在通讯距离内的任意两台Lora数传电台间可通过无线电进行数据的双向传输。

作为一种可选的实施方式，传感模块用于根据第二数传单元所传达的采集指令，采集环境数据，并通过数传模块将环境数据传输至边缘计算模块。依据数据采集需求设置若干传感器与数控电路板，组合得到传感模块，假设在监测林区的环境数据，则环境数据可以包括温度、湿度、风力、降水量及雨水酸碱度等，数控电路板将若干传感器所监测到的上述各环境数据转化为数字信号。

作为另一种可选的实施方式，服务器模块向每一传感模块下达采集指令，各传感模块校验采集指令中包含的地址信息是否与其自身地址向匹配，若匹配，则进行环境数据采集；若不匹配，则不进行采集。从而，通过调整采集指令中的地址信息，可对特定的传感模块进行控制。

本发明实施例中，服务器模块通过无线网络连接多个边缘计算模块；每一边缘计算模块电连接特定的第一数传单元；每一第一数传单元通过无线网络连接若干第二数传单元；每一第二数传单元电连接特定的传感模块。

作为一种可选的实施方式，传感模块用于根据第二数传单元所传达的采集指令，采集环境数据，并通过数传模块将环境数据传输至边缘计算模块；边缘计算模块汇总若干环境数据，得到汇总数据，并定时将汇总数据传输至服务器模块。具体地，电连接边缘计算模块的第一数传单元与若干个第二数传单元电连接，从而同一组中的若干个传感模块所采集的环境数据通过数传模块传输至某一边缘计算模块，边缘计算模块将接收到的多个环境数据进行汇总即可得到汇总数据；进而，多个边缘计算模块将其各自的汇总数据通过无线网络或者局域网上报至服务器模块中。

本发明实施例中，边缘计算模块对接收到的若干环境数据按照预设规则进行数据清洗，并每一传感模块的传输时间数据进行汇总，得到汇总数据并存储于边缘数据库。边缘计算模块在到达预设上报周期的上报时间节点时，将汇总数据通过无线网络上报至服务器模块；服务器模块实时向边缘计算模块更新上报状态信号，上报状况信号包括上报成功与上报失败；当边缘计算模块接收到上报失败的上报状态信号时，通过无线网络再次上报汇总数据。若针对某一汇总数据，边缘计算模块累计接收到3次上报失败的上报状态信号，在当前预设上报周期停止上报汇总数据；在到达下一预设上报周期的上报时间节点时，边缘计算模块将汇总数据通过无线网络上报至服务器模块。

作为一种可选的实施方式，边缘计算模块在将汇总数据上报至服务器模块时，无线网络或局域网可能存在网络波动，因此服务器模块还将更新边缘计算模块上报时的上报状态信号，从而在上报失败时，边缘计算模块将重新上报汇总数据；若连续3次上报失败，则边缘计算模块将停止上报，留待下一预设上报周期，在网络状况良好时，再上传上次及当次的汇总数据，从而确保汇总数据的数据完整性与安全性。可以看出，通过在边缘计算模块进行初步的数据清洗，可有效减轻服务器模块的处理压力，提高数据处理效率；而定时上报与更新上报状态的机制，可避免在网络通信质量低下时发生数据传输丢失等状况，有效提高数据的有效性与安全性。

作为另一种可选的实施方式，在达到预设的删除时间节点时，边缘计算模块对边缘数据库中已成功上报，且存储时长超过预设存储期限的汇总数据进行删除，通过定期删除不具备时效性的无效数据，可确保边缘计算模块保有足够的存储空间，从而无需为边缘计算模块配置过高的存储部件，降低了设备成本。

本发明实施例中，服务器模块根据汇总数据中的传输时间数据，对每一传感模块的最后传输时间进行检测；将检测到的最后传输时间超过通讯期限的传感模块，设为故障传感模块；基于对应于故障传感模块的地址信息，输出包含地址信息的检修信号。

作为一种可选的实施方式，汇总数据中包含了每一传感模块所上传环境数据时的传输时间数据，从而，服务器模块可分析每一传感模块的最后传输时间，若存在最后传输时间超过通讯期限的传感模块，则判定该传感模块故障，将其设为故障传感模块；此外，由于汇总数据中还包含每一传感模块的地址信息，则在检测到故障传感模块时，还可对故障传感模块进行定位，并输出包括地址信息的检修信息，维护人员可根据检修信息进行定点检修，提高工作效率。

本发明实施例中，服务器模块分析若干汇总数据，生成数据报表；管理模块电连接服务器模块，用于接收并显示数据报表；以及，管理模块还用于接收用户输入的用户指令，用户指令通过用于控制边缘计算模块或者所述传感模块，实现手动控制。

作为一种可选的实施方式，服务器模块依据预设的报表格式，将汇总数据进行归纳整理，得到表格化与图形化的数据报表，并输出至管理模块进行显示，供用户直观地查看；管理模块可以是个人电脑或者手机等移动终端；此外，用户可在管理模块上输入用户指令，从而实现对服务器模块、边缘计算模块及传感模块的手动控制。

可见，本发明所描述的工农业物联网数据采集系统，数据经由传感模块采集后初步汇总至多个边缘计算模块进行分布式的数据清洗，再由边缘计算模块定时汇总上报至服务器模块，同时服务器模块更新上报状态，从而避免了在网络通信质量低下的情况下发生数据传输丢失等状况，有效提高数据的有效性与安全性。