[发明专利]一种农业物联网智能网关设计方法

说明书

本发明提供一种农业物联网智能网关设计方法，该方法采用Zigbee技术构建无线传感网络，网络划分为感知层，网络层，信息处理层，综合应用，通过在感知层设置的节点终端和协调器实现无线网络，并且设计通信协议完成数据的发送与处理，设计的通信协议包括应用层通信协议、串口通信协议和节点通信协议3层组成，应用层通信协议和串口通信协议通过网关服务程序进行转换，节点通信协议实现无线网络数据的封装。

技术领域

本发明涉及农业物联网领域，更具体地，涉及一种农业物联网智能网关设计方法。

背景技术

物联网技术在农业中的研究引起了越来越多的学者关注，其中智能网关在农业物联网系统中一个较为关键技术，承担了数据的汇集、封装和传输，目前农业物联网智能网关数据封装标准和通信标准并不统一，对农业物联网智能网关的研究还非常少。智能网关指一种能够汇集、分析、封装、转发数据与信息的装备与技术。美国、日本在精准农业领域方面有了产业化应用，荷兰有较好的农业高效生产体系，韩国建有农业科技服务体系，促进了农业物联网技术的发展[。中国是一个农业大国，农业物联网也开始有了一定的发展，在环境监控、精准农业等方面有一定的应用，但在智能网关的研究还比较少。智能网关在智能家居、热力管网系统、水箱控制等领域有了一定的研究；有学者提出了农业物联网系统的设计方法，但是都没有提到智能网关的设计，有学者提出了于基于Android系统的温室异构网络环境监测智能网关设计，初步实现了温室环境监测，但是未提出详细的农业数据封装标准；还有学者等设计了一种基于ZigBee/3G的物联网网管系统，用于水箱温度的监控，但在应用方面有一定的局限性；还有学者提出一种基于WinCE系统的可配置无线传感网络WSN(wireless sensor network)网关体系结构ReGA(Re-configurable GatewayArchitecture)，能实现现场可视化设备和监测综合管理，但其设计平台并不适用在其他Linux等开源系统的应用。

智能网关在农业物联网的研究中有一定进展，但也存在不足，主要体现在农业物联网涉及技术多，数据广，数据封装格式不一致，通信协议没有统一，大部分农业物联网系统采用自身定义的通信协议，智能网关缺少统一的通信标准，难以达到大面积推广农业物联网的技术要求，也不符合目前农业大数据和精准农业的发展要求。

发明内容

本发明提供一种农业物联网智能网关设计方法，该方法可以简单快速地实现农业物联网系统的部署。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种农业物联网智能网关设计方法，过程如下：

采用Zigbee技术构建无线传感网络，网络划分为感知层，网络层，信息处理层，综合应用，通过在感知层设置的节点终端和协调器实现无线网络，并且设计通信协议完成数据的发送与处理，设计的通信协议包括应用层通信协议、串口通信协议和节点通信协议3层组成，应用层通信协议和串口通信协议通过网关服务程序进行转换，节点通信协议实现无线网络数据的封装：

1)第一层应用层通信协议为应用程序与网关之间的通信协议；

2)第二层串口通信协议为网关与协调器之间的通信协议；

3)第三层节点通信协议为协调器与普通节点之间的通信协议。

三层通信协议完成了农业物联网的数据采集、处理和发送控制，应用层、网关、协调器和节点之间的通信协议关系图如图1所示

进一步地，所述应用层通信协议的设计过程如下：

应用层通信协议详细命令格式如下表：