《农业工程学报》年第31卷第15期刊载了由国家农业信息化工程技术研究中心等单位的作者李淑华、郝星耀、周清波和潘瑜春合作完成的研究成果——“基于Web的自动灌溉控制系统数据实时推送设计与开发”。
基于Web的自动灌溉控制系统是当前农业节水信息技术发展的主流趋势，为了提供定制灌溉控制方案和精准的用水计量，系统需要较高的数据传输实时性能，而基于Web的应用程序在实时性上表现较差，难以满足应用需求。针对这一问题，该文分析了基于Web的自动灌溉控制系统的结构和数据传输实时性瓶颈，提出了通过数据推送模式提高实时性的方案，并对数据层与逻辑层、逻辑层与表现层之间的具体数据推送模式进行了设计。通过编程开发完成基于Web的灌溉控制系统的构建，实现了数据实时推送的机制。该研究为基于Web的实时监测与控制系统的开发提供了方法参考。
该文通过在软件系统的数据传输过程中设计并实现观察者模式，形成实时数据推送机制：数据逐层按照通知方式进行传递，消除了查询频率与数据更新频率不同造成的延时；数据推送仅在数据源发生变化时发生，避免了大量不必要的查询操作。在系统不同层次之间实现观察者模式的方式不同，文章分别对灌溉控制软件的数据层与逻辑层，以及逻辑层与表现层之间，进行了数据推送模式设计。
数据层与逻辑层之间的数据推送模式：被观察者为数据库中数据表，观察者为Web服务器中监听程序，数据通讯模块将更新数据插入数据表后，数据库立即通知相关Web服务程序，执行数据主题更新；逻辑层与表现层之间的数据推送模式：在逻辑层中，被观察者为运行在Web服务器中的程序对象，表现层中观测者为客户端程序中的程序对象。由于Web服务程序无法直接向客户端程序发起数据连接，因此在逻辑层与表现层之间实现观察者模式，需要客户端程序加载时，在逻辑层和表现层之间建立实时的双向数据连接，并观察逻辑层的一组数据主题，当这组数据主题更新后，就会通过数据连接通知客户端程序。表现层发出连接请求后与逻辑层建立连接并保持，然后通过数据流请求，为逻辑层数据推送提供下行通道，而表现层推送数据至逻辑层，则采用内部HTTP连接按照请求应答方式进行。
通过编程开发完成基于Web的灌溉控制系统的构建，实现了数据实时推送的机制，对系统数据采集和控制指令发送过程的实时性进行测试。结果表明：数据采集平均延时为ms，控制数据从发送到结果返回的平均延时为ms，基本能够满足其设备控制和灌溉决策的需要；软件系统内采集和控制过程的数据库至客户端数据传输的平均延时分别为和ms，消除了数据拉取模式中的延时因素，对提高系统实时性起到了重要作用，为系统实施精确的灌溉控制提供了保障。
该研究结果表明，通过合理的设计和开发，基于Web的灌溉控制系统能够达到接近桌面控制系统的实时性能，系统的数据推送设计方案同样可以应用于其他物联网相关的监测和控制软件系统开发中，可以较低成本实现实时性能的提升。在后续研究工作中，需要对短信通讯模块进行进一步优化，并在移动通讯网络较好的条件下，采用GPRS方式进行辅助传输，进一步提高硬件系统与软件系统之间数据传输的稳定性和实时性。
赞赏