[发明专利]一种水稻栽培物联网虚拟仿真实验教学系统和方法

说明书

本发明公开了一种水稻栽培物联网虚拟仿真实验教学系统和方法，所述系统包括信息采集模块、控制处理模块、通信模块、云端服务器和客户端，控制处理模块下载学生在客户端提交至云端服务器的代码后自动运行并编译，编译成功将代码下载进信息采集模块，信息采集模块将采集的水稻栽培参数通过串口发送给控制处理模块，控制处理模块将水稻栽培参数发布至云端服务器，云端服务器通过MQTT协议接收数据并存进数据库，当网页请求数据时，后台从数据库取数据给网页端。本发明解决了实体实验中周期长、不可见、不可逆的问题，适用于虚拟仿真实验教学平台，具有很好的实用性。

技术领域

本发明涉及水稻栽培仿真实验教学系统和方法，具体涉及一种水稻栽培物联网虚拟仿真实验教学系统和方法。

背景技术

我国农业现代化进程明显加快，但也面临着资源、环境与市场的多重约束。实施“互联网+农业”工程，对于探索农业物联网理论研究、系统集成、重点领域、发展模式及推进路径，提高农业物联网理论及应用水平，促进农业生产方式转变、农民增收有重要意义。

现在的水稻栽培实验为实体实验，实体实验具有周期长、不可见、不可逆的问题；农业物联网感知的历史数据再利用及虚拟显示仿真技术，为在线农业生产的虚拟仿真实验奠定了物质基础。通过虚拟仿真技术，教学时间内展现农业生产的漫长周期，既能真实再现农业生产全过程，又能克服农产品生产周期较长不便于展现的弊端。在网络、多媒体已经彻底改变了人们获取知识传统途径的今天，以网络为依托来构建虚拟仿真实验教学中心，通过实验教学信息化建设来解决和克服以往实体实验的不足，显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水稻栽培物联网虚拟仿真实验教学系统和方法，解决了实体实验中周期长、不可见、不可逆的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种水稻栽培物联网虚拟仿真实验教学系统，包括信息采集模块、控制处理模块、通信模块、云端服务器以及客户端；其中：

信息采集模块包括传感器模块、电平转换模块和无线模块；传感器模块用于采集水稻栽培参数；电平转换模块用于485电平与TTL电平之间的转换；无线模块用于接收、汇总传感器模块采集的水稻栽培参数并将汇总后的数据传输至控制处理模块；

控制处理模块位于主机端，包括串口监听模块和bat文件批量处理模块；串口监听模块通过串口监听显示接收到的信息采集模块采集的水稻栽培参数，并将水稻栽培参数由十六进制转为十进制发送至云端服务器；bat文件批量处理模块，用于下载云端服务器的代码以及用命令行实现IAR文件的下载和编译，并将编译结果发送至云端服务器；

云端服务器用于对客户端发送来的代码和控制处理模块发送的水稻栽培参数进行接收、显示和存储，该服务器包括数据库和WAMP Server，WAMP Server用于快速安装配置Web服务器，数据库用于对客户端发送来的代码和控制处理模块发送的水稻栽培参数数据进行存储；

客户端，用于显示采集到的水稻栽培参数，以及编写代码和提交代码文件至云端服务器；

通信模块，用于上述各模块之间的数据传输。

进一步的，所述水稻栽培参数为土壤中氮磷钾含量。

进一步的，所述传感器模块选用485型土壤氮磷钾三合一变送器。

进一步的，所述电平转换模块选用TTL转RS485模块，所述无线模块选用CC2530ZigBee无线模块。

进一步的，所述传感器模块问询帧格式为：地址码、功能码、起始地址、数据长度、校验码低位、校验码高位，应答帧格式为：地址码、功能码、有效字节数、数据一区、第二数据区、第N数据区、校验码。

进一步的，所述数据库为SQL Server数据库。