一种具有通信备份功能的农业监控系统论文和设计-宋华

全文摘要

本实用新型提供一种具有通信备份功能的农业监控系统，其能够保证农业生产现场的监控终端与农业监控软件平台之间数据通信的可靠性，降低通信故障恢复时间，防止农业监控设备处于失控的未知状态，大大降低农业监控系统的风险，该农业监控系统包括现场监控终端和农业监控平台，现场监控终端与农业监控平台通信连接，该农业监控系统还包括通信传输控制装置，通信传输控制装置连接现场监控终端和农业监控平台，通信传输控制装置至少具有2路通信线路和用于选择主通信线路的拨码开关，拨码开关连接其中一路通信线路。

主设计要求

1.一种具有通信备份功能的农业监控系统，所述农业监控系统包括现场监控终端和农业监控平台，所述现场监控终端与所述农业监控平台通信连接，其特征在于，所述农业监控系统还包括通信传输控制装置，所述通信传输控制装置连接所述现场监控终端和所述农业监控平台，所述通信传输控制装置至少具有2路通信线路和用于选择主通信线路的拨码开关，所述拨码开关连接其中一路所述通信线路。

设计方案

2.根据权利要求1所述的具有通信备份功能的农业监控系统，其特征在于，所述通信传输控制装置包括上行接口和下行接口，所述上行接口和所述农业监控平台连接，所述下行接口与所述农业现场监控终端连接，所述上行接口包括移动通信接口和以太网WAN接口，所述下行接口包括外设接口和以太网LAN接口。

3.根据权利要求2所述的具有通信备份功能的农业监控系统，其特征在于，所述农业现场监控终端包括传感器、控制器、显示器以及视频监控设备，所述传感器、所述控制器和所述显示器与所述外设接口连接，所述视频监控设备与所述以太网LAN接口连接。

4.根据权利要求2所述的具有通信备份功能的农业监控系统，其特征在于，所述通信传输控制装置包括网络通信微处理器、移动通信模块、外设通信组件和以太网通信组件，所述移动通信模块、所述外设通信组件和以太网通信组件分别与所述网络通信微处理器连接。

5.根据权利要求4所述的具有通信备份功能的农业监控系统，其特征在于，所述网络通信微处理器的PCle接口和所述移动通信模块连接，网络通信微处理器的UART接口和所述外设通信组件连接，所述网络通信微处理器的MII接口连接所述以太网通信组件。

6.根据权利要求5所述的具有通信备份功能的农业监控系统，其特征在于，所述MII接口包括第一MII接口和第二MII接口，所述第一MII接口连接所述以太网通信组件后与所述以太网LAN接口连接，所述第二MII接口连接所述以太网通信组件后与所述以太网WAN接口连接。

7.根据权利要求4所述的具有通信备份功能的农业监控系统，其特征在于，所述网络通信微处理器包括一个或者多个UART接口。

8.根据权利要求4所述的具有通信备份功能的农业监控系统，其特征在于，所述移动通信模块与所述移动通信接口连接，所述外设接口连接所述外设通信组件连接。

9.根据权利要求4所述的具有通信备份功能的农业监控系统，其特征在于，所述拨码开关与所述网络通信处理器连接。

10.根据权利要求9所述的具有通信备份功能的农业监控系统，其特征在于，所述通信传输控制装置还包括LED指示灯，所述拨码开关、所述网络通信处理器和所述LED指示灯依次串行连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及农业监控系统领域，具体而言，涉及一种具有通信备份功能的农业监控系统。

背景技术

近些年来，基于物联网和传感器技术的农业监控系统已经在农业生产中有了广泛应用。一个农业监控系统通常包含农业现场监控终端、通信传输控制装置和农业监控软件平台三部分组成。监控终端安装在农业生产现场，借助通信传输控制装置，实现农业生产现场的监控终端(如各种传感器、视频监控摄像头、现场控制器、显示终端等)与农业监控软件平台之间进行数据通信。因此如何保证监控终端与监控平台之间通信的可靠性就变得尤为重要。

目前的技术方案中，监控终端与监控平台之间通信通常采用移动通信(2G\/3G\/4G\/5G)、以太网(五类线\/光纤)这两类方式进行传输，并且同时只支持一种传输方式。移动通信(2G\/3G\/4G\/5G)是借助于电信运营商的通信基站进行通信的，并且是按流量进行计费的。以太网通信方式是借助电信宽带通信网络进行数据通信的。并且计费方式基本是包年\/包月的。如果监控系统全部采用移动通信(2G\/3G\/4G\/5G)进行通信，会产生比较高的通信流量费用，尤其是传输视频或图像的情况下，流量费会更高。如果监控系统全部采用以太网(五类线\/光纤)进行通信的话，以太网通信传输控制线路全部是光线和网线，经常会由于市政工程开挖、偷盗线缆、断电等原因造成通信网络中断，在这种情况下农业监控终端和农业监控平台之间就会无法进行通信，用户在此时段之类将无法获取到监控现场的任何数据和情况，监控系统此时处于失控状态，将会为农业生产带来很多不可控的风险和损失。

因此，如何让用户在第一时间内知道通信故障、如何快速的切换到备份通信线路，最大限度的保证农业生产现场的监控终端与农业监控软件平台之间数据通信的可靠性，是农业监控实际实用中急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有通信备份功能的农业监控系统，其能够保证农业生产现场的监控终端与农业监控软件平台之间数据通信的可靠性，降低通信故障恢复时间，防止农业监控设备处于失控的未知状态，大大降低农业监控系统的风险。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种具有通信备份功能的农业监控系统，农业监控系统包括现场监控终端和农业监控平台，现场监控终端与农业监控平台通信连接，该农业监控系统还包括通信传输控制装置，通信传输控制装置连接现场监控终端和农业监控平台，通信传输控制装置至少具有2路通信线路和用于选择主通信线路的拨码开关，拨码开关连接其中一路通信线路。

在本实用新型的较佳实施例中，上述通信传输控制装置包括上行接口和下行接口，上行接口和农业监控平台连接，下行接口与农业现场监控终端连接，上行接口包括移动通信接口和以太网WAN接口，下行接口包括外设接口和以太网LAN接口。

在本实用新型的较佳实施例中，上述农业现场监控终端包括传感器、控制器、显示器以及视频监控设备，传感器、控制器和显示器与外设接口连接，视频监控设备与以太网LAN接口连接。

在本实用新型的较佳实施例中，上述通信传输控制装置包括网络通信微处理器、移动通信模块、外设通信组件和以太网通信组件，移动通信模块、外设通信组件和以太网通信组件分别与网络通信微处理器连接。

在本实用新型的较佳实施例中，上述网络通信微处理器的PCle接口和移动通信模块连接，网络通信微处理器的UART接口和外设通信组件连接，网络通信微处理器的MII接口连接以太网通信组件。

在本实用新型的较佳实施例中，上述MII接口包括第一MII接口和第二MII接口，第一MII接口连接以太网通信组件后与以太网LAN接口连接，第二MII接口连接以太网通信组件后与以太网WAN接口连接。

在本实用新型的较佳实施例中，上述网络通信微处理器包括一个或者多个UART接口。

在本实用新型的较佳实施例中，上述移动通信模块与移动通信接口连接，外设接口连接外设通信组件连接。

在本实用新型的较佳实施例中，上述通信传输控制装置还包括用于选择主通信线路的拨码开关，拨码开关与网络通信处理器连接。

在本实用新型的较佳实施例中，上述通信传输控制装置还包括LED指示灯，拨码开关、网络通信处理器和LED指示灯依次串行连接。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型中的通信传输控制装置设置至少有一个冗余通信线路，在本实用新型的具体实施方式中采用的是双通信线路冗余备份，当其中一条通信线路出故障，通信传输控制装置可以立即切换到备用通信线路，极大提高通信的可靠性，降低通信故障恢复时间，防止农业监控设备处于失控的未知状态，大大降低农业监控系统的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例的农业监控系统结构连接结构示意图；

图2为本实用新型实施例的网络通信处理器的连接结构示意图；

图3为本实用新型实施例的通信传输控制装置主备通信线路切换流程示意图；

图4为本实用新型实施例的农业监控平台判断通信线路切换状态和报警信息发送流程示意图。

图标：100-现场监控终端；200-农业监控平台；300-通信传输控制装置；310-拨码开关；320-移动通信接口；330-以太网WAN接口；340-外设接口；350-以太网LAN接口；360-网络通信微处理器；370-移动通信模块；380-外设通信组件；390-以太网通信组件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参见图1，本实施例提供一种具有通信备份功能的农业监控系统，农业监控系统包括现场监控终端100和农业监控平台200，现场监控终端100与农业监控平台200通过网络通信进行连接，该农业监控系统还包括通信传输控制装置300，通信传输控制装置300连接现场监控终端100和农业监控平台200，所述通信传输控制装置300至少具有2路通信线路和用于选择主通信线路的拨码开关310，所述拨码开关310连接其中一路所述通信线路，拨码开关310的状态输入给通信传输控制装置300的网络通信处理器360,网络通信处理器360通过获取拨码开关310的状态选择主通信线路。

本实施例中的通信传输控制装置300为具备农业现场监控终端100与农业监控软件平台之间进行双向通信的装置，农业监控软件平台是指安装于网络服务器上一个计算机软件系统。农业现场监控终端100，如传感器、控制器、显示设备等设备通过工业上广泛应用的终端设备。

在本实施例中的通信传输控制装置300包括上行接口和下行接口，上行接口和农业监控平台200连接，下行接口与农业现场监控终端100连接，上行接口包括移动通信接口320和以太网WAN接口330，下行接口包括外设接口340和以太网LAN接口350。

本实施例中的移动通信接口320包括2G、3G、4G、5G通信接口，用于通过电信运营商通信基站进行通信；外设接口340包括RS485接口，用于接入农业生产监控现场的外接设备，如各种传感器(如监控温度、湿度、压力、气体、土壤、断电等状态的传感器)、控制器(如PLC、电磁阀)、显示终端(如LED屏、液晶显示屏)；以太网LAN接口350用于接入视频监控设备；以太网WAN接口330用于通过宽带接入网络进行通信。

更为具体的，在本实施例中RS485接口与通信传输控制装置300进行数据通信，通信协议遵从ModBus标准协议；视频监控设备则通过通信传输控制装置300的以太网LAN接口350进行数据通信，接口形式为RJ45。通信传输控制装置300通过移动通信(2G\/3G\/4G\/5G)接口和以太网WAN接口330与监控平台软件进行数据通信。

在本实施例中，通过通信传输控制装置300处设置的拨码开关310可以设置主通信线路，选择移动通信接口320(2G\/3G\/4G\/5G)做为主通信线路，或者选择以太网WAN接口330做为主通信线路；当通信线路发生故障时，通过微控制器和控制算法控制拨码开关310快速的切换到备用通信线路，同时将通信故障和切换信息通过短信发送给管理用户；当主线路通信故障恢复后，自动恢复到通过主线进行通信，同时将通信故障和切换信息通过短信发送给管理用户。

本实施例中的农业现场监控终端100包括传感器、控制器、显示器以及视频监控设备，传感器、控制器和显示器与外设接口340连接，视频监控设备与以太网LAN接口350连接。

请参见图2，在本实施例中，通信传输控制装置300包括网络通信微处理器360、移动通信模块370、外设通信组件380和以太网通信组件390，移动通信模块370、外设通信组件380和以太网通信组件390分别与网络通信微处理器360连接。

更为具体的，在本实施例中的移动通信模块370为一个4G模块，4G通信模块是一个同时支持2G\/3G\/4G\/5G的通信模块，通过PCIe接口与网络通信处理器进行通信；网络通信微处理器360是一个具备PCIe通信接口、两个媒介MII接口、一个以上的URAT接口的微处理器，网络通信微处理器360主要负责通过PCIe通信接口与4G通信模块之间进行网络通信，通过URAT接口与RS485接口之间Modbus协议的数据通信，通过媒介MII接口与外部以太网接口进行网络通信；通信传输控制装置300分别通过4G通信模块和以太网接口与农业监控平台200建立两条独立的网路链路，链接建立成功后，网络通信微处理器360通过获取拨码开关310的信号，选取主通信线路，通过主通信线路进行数据传输。

在本实施例中的网络通信微处理器360的PCle接口和移动通信模块370连接，网络通信微处理器360的UART接口和外设通信组件380连接，网络通信微处理器360的MII接口连接以太网通信组件390。

在本实施例中的MII接口包括第一MII接口和第二MII接口，第一MII接口连接以太网通信组件390后与以太网LAN接口350连接，第二MII接口连接以太网通信组件390后与以太网WAN接口330连接。在本实施例中的网络通信微处理器360包括一个或者多个UART接口。在本实施例中的移动通信模块370与移动通信接口320连接，外设接口340连接外设通信组件380连接。

在本实施例中的通信传输控制装置300还包括用于选择主通信线路的拨码开关310，拨码开关310与网络通信处理器连接。在本实施例中的通信传输控制装置300还包括LED指示灯，拨码开关310、网络通信处理器和LED指示灯依次串行连接。

请参见图3和图4，通信传输控制装置300主备通信线路切换流程和报警信息发送的流程如下：农业监控平台200周期性地分别通过两条网络链路向通信传输控制装置300发送心跳数据包，通信传输控制装置300收到心跳包之后，也会立即给农监控平台返回心跳应答数据包，通信传输控制装置300根据根据获取到心跳数据包的情况判断两条线路通信线路的通信状况，当主通信线路连续三次没有收到来自农业监控平台200的心跳数据包时，通信传输控制装置300判断主线路通信故障，立即切换到备用通信线路进行通信；当主通信线路恢复正常，通信传输控制装置300连续三次正常收到来自农业监控平台200的心跳数据包时，立即将通信线路切换回主通信线路。

在本实施例中，农业监控平台200通过判断通信传输控制装置300返回的心跳应答数据包，判断通信传输控制装是通过哪一条通信线路与农业监控平台200进行通信，在每次切换通信线路时，可以通过短信、微信、邮件等方式告知管理用户。通信传输控制装置300通过LED指示灯告知用户当前通信的线路情况。

综上所述，本实用新型中的通信传输控制装置300设置至少有一个冗余通信线路，在本实用新型的具体实施方式中采用的是双通信线路冗余备份，当其中一条通信线路出故障，通信传输控制装置300可以立即切换到备用通信线路，极大提高通信的可靠性，降低通信故障恢复时间，防止农业监控设备处于失控的未知状态，大大降低农业监控系统的风险。

本说明书描述了本实用新型的实施例的示例，并不意味着这些实施例说明并描述了本实用新型的所有可能形式。应理解，说明书中的实施例可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。公开的具体结构和功能细节不应当作限定解释，仅仅是教导本领域技术人员以多种形式实施本实用新型的代表性基础。本领域内的技术人员应理解，参考任一附图说明和描述的多个特征可以与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本实用新型的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种具有通信备份功能的农业监控系统论文和设计

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设计说明书

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