[发明专利]基于云平台的植物工厂智能控制系统

权利要求书

1.基于云平台的植物工厂智能控制系统，其特征在于：该系统包括云平台、Android系统控制终端、智能设备端和通信网络；智能设备间通过ZigBee无线通信网络实现数据传输，智能设备端通过路由器或交换机接入云平台，Android系统控制终端通过移动网络或WiFi和云平台进行数据交互；

智能设备端包括智能控制器和配件设备，配件设备包括温湿度传感器、光敏传感器、调光器、水泵、风扇，两者在ZigBee无线通信网络下进行数据互通，实现对植物工厂内的数据采集和远程调控功能；

云平台包括业务应用服务器、物联网平台和云端数据库三部分；作为系统的核心，云平台为设备提供安全可靠的设备连接通信、用户管理和数据分析管理功能；云平台中的业务应用服务器是系统的控制逻辑中心，通过服务器端程序执行业务逻辑处理，数据库连接和系统安全等功能；作为Android控制终端的直接访问对象，业务应用服务器会在Android控制终端发来控制请求时，根据请求内容调用物联网平台API/HTTP接口查询或更改设备影子，最后将请求结果返回Android控制终端，并存储到云端数据库中；服务器端程序采用SSM框架封装处理方法并与MySQL数据库进行交互；物联网平台是一个设备管理平台，向下连接系统设备，动态创建设备影子，接入和管理智能设备，支撑设备数据采集上云；物联网平台向上提供云端API，业务应用服务器通过调用云端API将指令下发至设备端，实现远程控制；

Android控制终端是实现设备管理、远程监控和数据显示的用户操作平台，是系统构架中的应用端；

通信网络作为系统的搭建桥梁，是实现状态信息和控制指令的传输机制；智能控制器通过广域网，连接到物联网平台，采用设备影子Topic实现数据流转；Android控制终端APP直接连接智能控制器，采用UDP通信协议进行本地控制和设备管理；通过WiFi路由器或移动数据连接到云平台，采用HTTP协议进行远程控制和设备管理智能控制器与外部配件设备之间通过ZigBee透明传输机制实现安装区域内的无线网络通信。

2.根据权利要求1所述的基于云平台的植物工厂智能控制系统，其特征在于：智能控制器内置电源模块、接入模块、ZigBee模组、控制模块、显示操控模块和配件；其中，智能控制器通过接入模块的有线方式接入路由器，并通过MQTT协议接入到云平台，上传监控数据及接收云平台的控制指令；智能控制器需要在Android控制终端进行添加才能实现后续远程智能控制，添加时，通过接入模块的无线方式连接到路由器，在同一局域网下的Android控制终端通过UDP通信广播获取智能控制器信息并将其利用Http网络请求发送给云平台，云平台返回设备三元组，智能控制器添加成功；嵌入式处理器采用STM32F091RCT6，主程序将设备影子更新指令下发至ZigBee模组，ZigBee模组根据设备ID将控制信息透明传输给相应的智能配件设备，同时将设备信息存至存储单元，以备上报至云平台。

3.根据权利要求1所述的基于云平台的植物工厂智能控制系统，其特征在于：Android控制终端发送JSON格式请求到DispacherServlet，由DispacherServlet控制器查询HanderMapping，定位到处理请求的Controller，Controller数据解析后调用业务逻辑处理或物联网平台API，从数据库中提取所需数据查询到设备影子状态数据后返回，DispacherSerclet得到返回的数据后将其打包成JSON格式数据包发送给Android控制终端并显示在手机界面上。

4.根据权利要求1所述的基于云平台的植物工厂智能控制系统，其特征在于：设备影子用于缓存设备状态，设备在线时，可以直接获取云端指令，设备离线时，上线后主动拉取云端指令，并根据时间戳判断指令是否过期从而选择更新与否；设备影子是一个JSON文档，用于存储设备上报状态、应用程序期望状态信息；应用程序通过调用UpdateDeviceShadow下发期望状态给设备影子，设备影子再将文件以JSON格式下发给设备端，设备根据影子更新状态，并上报最新状态给影子；应用程序调用GetDeviceShadow接口获取设备最新状态，用于响应控制终端或存储在数据库中。