畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）research and design of environmental monitoring and early warning system for facility agriculture

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p><b>　　1.1 背景1</b></p><p>　　1.2 物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1</p><p>　　1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的2</p><p

2、>　　1.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)價(jià)值2</p><p>　　1.5 研究預(yù)期3</p><p>　　2 設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖4</p><p>　　2.2 采集系統(tǒng)5</p><p>　　2.2.1 采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)5</p><p&

3、gt;　　2.2.2 供電方式和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.2.3 種植環(huán)境數(shù)據(jù)采集6</p><p>　　2.2.4土壤數(shù)據(jù)采集7</p><p>　　2.2.5視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集7</p><p>　　2.3預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.3.1應(yīng)用系統(tǒng)提示8</p>

4、<p>　　2.3.2短信提示8</p><p>　　2.3.3 郵件提示8</p><p>　　2.4自動(dòng)控系統(tǒng)8</p><p>　　3采集應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1總體需求設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.2 前臺(tái)功能10</p><p>　　3.3

5、后臺(tái)功能10</p><p>　　3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)表的設(shè)計(jì)11</p><p>　　4 結(jié)論與展望12</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p><p><b>　　致 謝14</b></p><p>　　設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)<

6、;/p><p>　　摘 要：本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等的綜合應(yīng)用。通過(guò)在物聯(lián)網(wǎng)感知層部署相應(yīng)功能的傳感器對(duì)溫室溫濕度、光照、CO2、灌溉池水位、電力環(huán)境等進(jìn)行檢測(cè)，并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)布置視頻監(jiān)測(cè)，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層可靠的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)將感知層獲取的數(shù)據(jù)傳輸至應(yīng)用后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，最后物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理和應(yīng)用管理。整套系統(tǒng)可通過(guò)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)

7、警，并通過(guò)后臺(tái)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的溫室溫濕度、光照、CO2、灌溉池水位、電力環(huán)境等進(jìn)行精準(zhǔn)控制。</p><p>　　關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，預(yù)警系統(tǒng)，無(wú)線傳感器，數(shù)據(jù)庫(kù)。</p><p>　　Research and design of environmental monitoring and early warning system for facility agriculture

8、</p><p>　　Abstract：This paper introduces the application of Internet of things sensing technology, computer network technology, communication technology, system integration technology and so on. Through the

9、network of sensors to deploy the appropriate function of the sensor on the greenhouse temperature and humidity, light, CO2, the water level of the irrigation tank, power environment and other aspects of the agricultural

10、production and the layout of the video monitoring. Then through the network layer r</p><p>　　Key words: Agricultural Internet of things, Monitoring system, early warning system, wireless sensor, database.<

11、;/p><p><b>　　1 引言</b></p><p><b>　　1.1 背景</b></p><p>　　我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)耕地面積排世界第3，僅次于美國(guó)和印度，但是人口基數(shù)大，人均耕地面積排在126位以后，人均耕地僅1.4畝，還不到世界人均耕地面積的一半。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，土地被占用被污染，可用耕地面積也在逐年減少。盡

12、管我國(guó)目前已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用現(xiàn)代化的機(jī)械生產(chǎn)方式，在自動(dòng)化上也已經(jīng)初有成效，但是與很多發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然還存在不小差距。</p><p>　　在農(nóng)作物環(huán)境監(jiān)測(cè)和方面，還沒(méi)形成一套完整的監(jiān)測(cè)體系，目前還基本是通過(guò)工作人員定期去采集和記錄，通過(guò)人工帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)分析。這種局部性人為的監(jiān)測(cè)，嚴(yán)重影響到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。缺乏長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和評(píng)估的手段，會(huì)導(dǎo)致在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，不能對(duì)突發(fā)情況和潛在風(fēng)險(xiǎn)做出及時(shí)的應(yīng)對(duì)和預(yù)警，為了解

13、決這一矛盾我們可以利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在生產(chǎn)環(huán)境中部署環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)，對(duì)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)化分析，并根據(jù)分析數(shù)據(jù)做出科學(xué)化指導(dǎo)。在農(nóng)作物預(yù)警方面，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)通過(guò)人工勘察的方式，不能對(duì)農(nóng)作物的突發(fā)情況做出及時(shí)預(yù)警，增加了病蟲、自然災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。</p><p>　　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以大大的規(guī)避種植風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化種植方案，可以大大的提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和成果。</p><p>

14、;　　1.2 物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)</p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由下至上共分三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層。</p><p><b>　　（1）感知層</b></p><p>　　數(shù)據(jù)采集與感知主要用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，包括各類物理量、標(biāo)識(shí)、音頻、視頻數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集涉及傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼和實(shí)時(shí)定

15、位等技術(shù)。感知層的自組網(wǎng)通信技術(shù)主要針對(duì)局部區(qū)域內(nèi)各類終端間的信息交互而采用的調(diào)制、編碼、糾錯(cuò)等通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各終端在局部區(qū)域內(nèi)的信息交互而采用的媒體多址接入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各終端在局部區(qū)域內(nèi)信息交互所需的組網(wǎng)、路由、拓?fù)涔芾?、傳輸控制、流控制等技術(shù)。</p><p>　　感知層信息處理技術(shù)主要指在局部區(qū)域內(nèi)各終端完成信息采集后所采用的模式識(shí)別、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)壓縮等技術(shù)，以提高信息的精度，降低信息冗余度，實(shí)現(xiàn)原始級(jí)、特

16、征級(jí)、決策級(jí)等信息的網(wǎng)絡(luò)化處理。</p><p>　　感知層節(jié)點(diǎn)級(jí)中間件技術(shù)主要指為實(shí)現(xiàn)傳感網(wǎng)業(yè)務(wù)服務(wù)的本地或遠(yuǎn)端發(fā)布，而需在節(jié)點(diǎn)級(jí)實(shí)現(xiàn)的中間件技術(shù)，包括代碼管理、服務(wù)管理、狀態(tài)管理、設(shè)備管理、時(shí)間同步、定位等。</p><p><b>　?。?）網(wǎng)絡(luò)層</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)層主要用于實(shí)現(xiàn)感知層各類信息進(jìn)行廣域范圍內(nèi)的應(yīng)用和服務(wù)所需

17、的基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)，包括移動(dòng)通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、廣電網(wǎng)、行業(yè)專網(wǎng)，及形成的融合網(wǎng)絡(luò)等。根據(jù)應(yīng)用需求，可作為透?jìng)鞯木W(wǎng)絡(luò)層，也可升級(jí)滿足未來(lái)不同內(nèi)容傳輸?shù)囊蟆＝?jīng)過(guò)十余年的快速發(fā)展，移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)已比較成熟，在物聯(lián)網(wǎng)的早期階段基本能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?lt;/p><p><b>　?。?）應(yīng)用層</b></p><p>　　應(yīng)用層主要將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能農(nóng)業(yè)

18、系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廣泛的物物互聯(lián)的應(yīng)用解決方案。主要包括業(yè)務(wù)中間件和行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。其中物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中間件子層用于支撐跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同、共享、互通的功能。</p><p>　　1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的</p><p>　　通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行信息化管控。利用視頻監(jiān)測(cè)點(diǎn)，可以實(shí)時(shí)查看作物生長(zhǎng)情況；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中布置傳感設(shè)備，通過(guò)傳感設(shè)備將采集到的農(nóng)作物生長(zhǎng)各環(huán)節(jié)的數(shù)

19、據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸后進(jìn)行匯總分析，給農(nóng)作物種植提供決策依據(jù)，如：農(nóng)作物的大氣溫濕度、光照強(qiáng)度、土壤溫濕度，通過(guò)設(shè)置系統(tǒng)閾值，各項(xiàng)種植指標(biāo)超過(guò)閾值將自動(dòng)報(bào)警，將報(bào)警信息發(fā)送到信息系統(tǒng)或農(nóng)民的手機(jī)終端，提醒人工進(jìn)行澆水施肥等操作，也可以通過(guò)軟件系統(tǒng)打開(kāi)灌溉電磁閥、卷簾機(jī)、風(fēng)扇等，起到灌溉、遮陽(yáng)、降溫的效果。</p><p><b>　　1.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)價(jià)值</b></p><p&

20、gt;　　在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中使用設(shè)施環(huán)境參數(shù)檢測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)可以大大提高種植效率，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）可以降低種植的經(jīng)濟(jì)成本：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)什么時(shí)候澆灌、什么時(shí)候施肥以及如何防蟲防害，都是通過(guò)人為經(jīng)驗(yàn)去控制，無(wú)法對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行感知分析，導(dǎo)致資源浪費(fèi)和人力浪費(fèi)。自動(dòng)監(jiān)測(cè)和預(yù)警可以根據(jù)數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)的對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行施肥和澆灌，并通過(guò)自動(dòng)化方式自動(dòng)澆灌，節(jié)省人力成本。</p>

21、;<p>　?。?）可以增加農(nóng)作物的產(chǎn)量：設(shè)施環(huán)境參數(shù)檢測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)感知分析對(duì)農(nóng)作物在生長(zhǎng)的生命周期進(jìn)行實(shí)時(shí)分析并作出科學(xué)指導(dǎo)，可以大大提高農(nóng)作物的產(chǎn)能。</p><p>　?。?）可以提升農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量：設(shè)施環(huán)境參數(shù)檢測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)自動(dòng)感知，可降低農(nóng)作物的病蟲害發(fā)生機(jī)會(huì)，有效的減少了農(nóng)藥的使用，可以大大提高農(nóng)產(chǎn)品的有機(jī)品質(zhì)。</p><p>　?。?）可以提升農(nóng)產(chǎn)品的品牌

22、：對(duì)農(nóng)作物在生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行安全監(jiān)控和管理，使消費(fèi)者能夠吃上放心的綠色產(chǎn)品，提高品牌的價(jià)值和形象。</p><p>　?。?）可以規(guī)避自然災(zāi)害：設(shè)施環(huán)境參數(shù)檢測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)自動(dòng)感知和自動(dòng)化控制，可與降低種植環(huán)境對(duì)自然的依賴，從而增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品規(guī)避自然災(zāi)害的能力。</p><p>　?。?）可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的決策水平：大量的農(nóng)作物生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境數(shù)據(jù)和生長(zhǎng)狀況數(shù)據(jù)，為農(nóng)業(yè)決策提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)。

23、</p><p><b>　　1.5 研究預(yù)期</b></p><p>　　（1）農(nóng)業(yè)環(huán)境實(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種環(huán)境參數(shù)（如環(huán)境溫濕度、土壤水分、二氧化碳等參數(shù)），并將這些環(huán)境參數(shù)傳輸?shù)胶笈_(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。</p><p>　?。?）農(nóng)業(yè)設(shè)施環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：能對(duì)農(nóng)業(yè)設(shè)施環(huán)境參數(shù)（水位、電力情況、農(nóng)業(yè)設(shè)施自身運(yùn)行狀況等）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將這些數(shù)據(jù)傳

24、輸?shù)胶笈_(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。</p><p>　?。?）農(nóng)業(yè)設(shè)施及環(huán)境參數(shù)及時(shí)預(yù)警：根據(jù)對(duì)環(huán)境參數(shù)閥值的設(shè)定，能及時(shí)對(duì)農(nóng)業(yè)設(shè)施及環(huán)境參數(shù)做出及時(shí)告警。</p><p>　　（4）自動(dòng)調(diào)節(jié)異常環(huán)境參數(shù)：通過(guò)系統(tǒng)可以自動(dòng)觸發(fā)控制，或者遠(yuǎn)程人工開(kāi)啟調(diào)節(jié)功能，比如打開(kāi)通風(fēng)系統(tǒng)、自動(dòng)補(bǔ)光、自動(dòng)控制二氧化碳?xì)夥实取?lt;/p><p>　　2 設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p

25、><p>　　2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)在生產(chǎn)過(guò)重的高級(jí)應(yīng)用，結(jié)合現(xiàn)代新興的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為一體的方式，通過(guò)依托部署在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)（溫濕度、土壤的水分、生長(zhǎng)環(huán)境中的二氧化碳、視頻監(jiān)控圖像等）和無(wú)線網(wǎng)關(guān)通信，再通過(guò)可靠地以太網(wǎng)技術(shù)、4G或5G等網(wǎng)絡(luò)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境實(shí)時(shí)感知、實(shí)時(shí)預(yù)

26、警、實(shí)時(shí)控制、智能分析、專家指導(dǎo)，為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供可靠地?cái)?shù)據(jù)支持，規(guī)避種植風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化種植方案，大大的提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和成果。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　如上圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示，設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)感知層部署無(wú)線采集設(shè)備，通過(guò)各種各樣的網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)應(yīng)用中心。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中心對(duì)接收到的基礎(chǔ)環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分

27、類存儲(chǔ)。采集的數(shù)據(jù)可以與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的預(yù)警數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比做出智能預(yù)警和自動(dòng)下發(fā)控制?；A(chǔ)環(huán)境數(shù)據(jù)的大量存儲(chǔ)和分析，為上層決策化系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)支撐。后期還可與農(nóng)業(yè)主管部門的大數(shù)據(jù)平臺(tái)形成聯(lián)動(dòng)處理，做出更精準(zhǔn)更智能化的種植。</p><p><b>　　2.2 采集系統(tǒng)</b></p><p>　　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)一般應(yīng)用，是將大量的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)各種傳感器采集到的環(huán)境

28、信息，來(lái)幫助農(nóng)民及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并且準(zhǔn)確的確定發(fā)生問(wèn)題的位置。這樣農(nóng)業(yè)逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機(jī)械的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式，從而大量使用各種自動(dòng)化、智能化、遠(yuǎn)程控制的生產(chǎn)設(shè)備。在這個(gè)過(guò)程中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)來(lái)源和數(shù)據(jù)支持平臺(tái)。</p><p>　　2.2.1 采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</p><p>　　圖 2-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)</p><p&

29、gt;　　如上圖 2-2所示，采集系統(tǒng)的采集節(jié)點(diǎn)通過(guò)IO端口與各種采集功能的采集傳感器相連（如溫濕度、光照、CO2等），在采集節(jié)點(diǎn)的前端部署網(wǎng)關(guān)設(shè)備，網(wǎng)關(guān)設(shè)備負(fù)責(zé)向采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送各種接受指令、采集數(shù)據(jù)的指令、服務(wù)器請(qǐng)求采集時(shí)執(zhí)行采集命令、網(wǎng)絡(luò)功能（接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)）。采集網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與環(huán)境數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與邊界路器通過(guò)以太網(wǎng)技術(shù)互聯(lián)。邊界路由器通過(guò)5G技術(shù)或者高速以太網(wǎng)技術(shù)與數(shù)據(jù)中心互聯(lián)。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器通過(guò)應(yīng)用軟

30、件存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器當(dāng)中。</p><p>　　服務(wù)器向WEB用戶提供B/S架構(gòu)的WEB服務(wù)，管理員或者監(jiān)測(cè)用戶通過(guò)在WEB客戶端輸入認(rèn)證的用戶名密碼就可以訪問(wèn)授權(quán)訪問(wèn)的采集節(jié)點(diǎn)，同時(shí)還根據(jù)管理員的類型和級(jí)別提供添加和刪除采集節(jié)點(diǎn)設(shè)備等管理功能。</p><p>　　2.2.2 供電方式和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）市電和太

31、陽(yáng)能供電模塊混合部署：其中市電旁路接入，當(dāng)太陽(yáng)能供電不足或故障時(shí)自動(dòng)切換至市電供電，這樣既可以保證采集節(jié)點(diǎn)供電的可靠性還可以節(jié)約能源。如下圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架圖</p><p>　　（2）無(wú)線傳感器傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)：采用Zigbee網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，可以達(dá)到節(jié)能穩(wěn)定的效果。采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)備與邊界路由器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如下圖2-

32、4所示：</p><p>　　圖2-4無(wú)線傳感器傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.3 種植環(huán)境數(shù)據(jù)采集</p><p>　　作物土壤的溫濕度、空氣溫度、光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)對(duì)作物的生長(zhǎng)起了決定性的影響。傳統(tǒng)的種植方式，是無(wú)法對(duì)作物的生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與定量、分析的。為了解決這一問(wèn)題，我們?cè)谧魑锏沫h(huán)境內(nèi)部署能監(jiān)控這些參數(shù)的傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將

33、采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和存儲(chǔ)，通過(guò)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行周期性的定性分析。</p><p>　　首先對(duì)種植環(huán)境進(jìn)行梳理，規(guī)劃出采集點(diǎn)的放置位置，盡量保證均勻分布在環(huán)境的各個(gè)位置，避免監(jiān)控盲區(qū)。然后安裝采集節(jié)點(diǎn)，調(diào)試節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，完成種植環(huán)境數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與安裝。</p><p>　　2.2.4土壤數(shù)據(jù)采集</p><p>　　土塘的數(shù)據(jù)決

34、定了這塊土地適合種植什么樣的作物，土壤溫度、土壤濕度數(shù)等數(shù)據(jù)，對(duì)農(nóng)作物的健康生長(zhǎng)起了決定性的作用。安裝土壤環(huán)境參數(shù)采集傳感器，分別，分別采集5cm,15cm,30cm三個(gè)不同深度土層的數(shù)據(jù)。</p><p>　　2.2.5視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集</p><p>　　通過(guò)安裝攝像機(jī)，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀況和病蟲害進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并應(yīng)用現(xiàn)代圖像智能識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)提供告警提示。</p><

35、p><b>　　2.3預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)預(yù)警系統(tǒng)試試根據(jù)種植采集系統(tǒng)獲取到的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行分析，在農(nóng)作物種植的各環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)種植的環(huán)境參數(shù)設(shè)置信息系統(tǒng)閾值，如溫室空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、CO2濃度等參數(shù)，當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)實(shí)際環(huán)境參數(shù)超過(guò)管理員設(shè)定的閾值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，同時(shí)將告警信息通過(guò)電腦、手機(jī)終端進(jìn)行通報(bào)。如下圖2-5所示：</p>

36、<p>　　圖2-5預(yù)警系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1應(yīng)用系統(tǒng)提示</p><p>　　當(dāng)種植實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)超過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)管理員預(yù)設(shè)定的最大或最小的參數(shù)閾值時(shí)，在應(yīng)用系統(tǒng)的告警欄目里面會(huì)自動(dòng)生成一條告警信息。信息內(nèi)容包括：告警時(shí)間、告警級(jí)別、告警類型、告警設(shè)備位置、告警內(nèi)容的當(dāng)前值以及系統(tǒng)建議。</p><p><b>　　2.3.2短

37、信提示</b></p><p>　　當(dāng)種植實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)超過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)管理員預(yù)設(shè)定的最大或最小的參數(shù)閾值時(shí)，應(yīng)用系統(tǒng)會(huì)激活與短信mas機(jī)的端口，通過(guò)短信將告警內(nèi)容發(fā)送到負(fù)責(zé)人的手機(jī)上。信息內(nèi)容包括：告警時(shí)間、告警級(jí)別、告警類型、告警設(shè)備位置、告警內(nèi)容的當(dāng)前值以及系統(tǒng)建議。</p><p>　　2.3.3 郵件提示</p><p>　　當(dāng)種植實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)超過(guò)應(yīng)

38、用系統(tǒng)管理員預(yù)設(shè)定的最大或最小的參數(shù)閾值時(shí)，應(yīng)用系統(tǒng)會(huì)激活與郵件服務(wù)器的端口，通過(guò)電子郵件的方式將告警內(nèi)容發(fā)送到負(fù)責(zé)人的手機(jī)上。信息內(nèi)容包括：告警時(shí)間、告警級(jí)別、告警類型、告警設(shè)備位置、告警內(nèi)容的當(dāng)前值以及系統(tǒng)建議。</p><p><b>　　2.4自動(dòng)控系統(tǒng)</b></p><p>　　自動(dòng)控制系統(tǒng)是根據(jù)作物的生長(zhǎng)階段數(shù)據(jù)（可以通過(guò)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集到的信息進(jìn)行只能

39、判別）、傳感器采集到的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、傳感器采集到的營(yíng)養(yǎng)液的營(yíng)養(yǎng)成分?jǐn)?shù)據(jù)等，進(jìn)行分階段的實(shí)時(shí)分析，并配合使用預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)度相應(yīng)的繼電器盒控制電路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)澆灌、噴淋、換氣、施肥等操作。 </p><p><b>　　3采集應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1總體需求設(shè)計(jì)</b></p><p

40、>　　本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，如下圖3-1和3-2所示。</p><p>　　圖3-1前臺(tái)總體需求設(shè)計(jì)圖</p><p>　　圖3-2后臺(tái)總體需求設(shè)計(jì)圖</p><p><b>　　3.2 前臺(tái)功能</b></p><p>　?。?）用戶登錄：通過(guò)后臺(tái)管理員獲批的合法用戶，通過(guò)用戶名密碼登錄到前臺(tái)監(jiān)控頁(yè)面。（此模塊

41、不同用戶可以具備不同的前臺(tái)功能，并通過(guò)后太設(shè)置訪問(wèn)權(quán)限訪問(wèn)相應(yīng)的資源信息）</p><p>　　（2）用戶信息：維護(hù)個(gè)人信息，更改用戶名密碼等操作。</p><p>　?。?）視頻監(jiān)控輪巡：調(diào)用視頻監(jiān)控api接口，能在前臺(tái)顯示作物實(shí)時(shí)生產(chǎn)狀態(tài)，并周期性輪詢視頻監(jiān)控節(jié)點(diǎn)。</p><p>　　（4）環(huán)境實(shí)時(shí)參數(shù)：能根據(jù)采集器采集的數(shù)據(jù)在監(jiān)控頁(yè)面可以實(shí)時(shí)看到作物環(huán)境參數(shù)

42、信息。</p><p>　　（5）大屏展示模塊：對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，形成可視化的圖標(biāo)。</p><p>　?。?）報(bào)表中心：對(duì)采集到的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)篩選和進(jìn)行定制化圖標(biāo)分析。</p><p>　?。?）告警中心：當(dāng)環(huán)境參數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)定的閾值后，做出反應(yīng)，大屏展示紅色告警、郵件觸發(fā)、聲音告警等途徑告知管理員。</p><p>　?。?）遠(yuǎn)程控

43、制中心：進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)化操作。</p><p><b>　　3.3 后臺(tái)功能</b></p><p>　　（1）管理員登陸：用戶認(rèn)證。</p><p>　　（2）用戶管理模塊：對(duì)用戶信息的基本管理（增、刪、改、查、權(quán)限賦值等）。</p><p>　?。?）監(jiān)控節(jié)點(diǎn)管理：添加或刪除監(jiān)控和采集節(jié)點(diǎn)。</p>&l

44、t;p>　?。?）資產(chǎn)分類和管理：對(duì)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類、分區(qū)域、分組等可定制化設(shè)置。</p><p>　　（5）環(huán)境參數(shù)閾值設(shè)置：后臺(tái)管理員通過(guò)設(shè)置環(huán)境參數(shù)的正常區(qū)間和浮動(dòng)區(qū)間，為觸發(fā)報(bào)警提供決策支撐。</p><p>　?。?）API端口設(shè)置：與第三方數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。</p><p>　?。?）自動(dòng)控制設(shè)置：當(dāng)環(huán)境參數(shù)觸發(fā)報(bào)警后可以進(jìn)行自動(dòng)化控制，調(diào)整環(huán)

45、境參數(shù)到一個(gè)正常值，保證作物在第一時(shí)間內(nèi)改善環(huán)境參數(shù)。</p><p>　?。?）應(yīng)用安全控制：對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行安全設(shè)置，防止非法傾入。</p><p>　　3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)表的設(shè)計(jì)</p><p>　　該系統(tǒng)主要使用了以下5張表。</p><p><b>　　(1)管理員表</b></p><p>　　

46、管理員表：該表主要是存儲(chǔ)后臺(tái)管理員的信息，主要字段有主鍵id、管理員類型、管理員姓名、管理員登錄名、管理員登錄密碼。</p><p><b>　　(2)用戶表</b></p><p>　　用戶表：該表主要是存儲(chǔ)前臺(tái)用戶的信息，主要字段有主鍵id、用戶類型、用戶姓名、用戶登錄名、用戶登錄密碼、用戶管理資源目錄。 </p><p><b>

47、;　　(3)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)表</b></p><p>　　監(jiān)控節(jié)點(diǎn)表：主要字段有主鍵id、監(jiān)控節(jié)點(diǎn)id、監(jiān)控節(jié)點(diǎn)類別id、監(jiān)控參數(shù)1、監(jiān)控參數(shù)2、監(jiān)控參數(shù)3、監(jiān)控參數(shù)4、預(yù)留監(jiān)控參數(shù)字段。</p><p><b>　　(4)資產(chǎn)分類</b></p><p>　　資產(chǎn)分類表：主要字段有主鍵id，類別名稱、類別說(shuō)明。</p>

48、<p>　　(5)環(huán)境參數(shù)閾值</p><p>　　環(huán)境參數(shù)閾值表：主要字段有主鍵id、監(jiān)控節(jié)點(diǎn)id、監(jiān)控參數(shù)最低值、監(jiān)控參數(shù)最高值、參數(shù)說(shuō)明。</p><p><b>　　4 結(jié)論與展望</b></p><p>　　本文介紹的設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境的實(shí)時(shí)、主動(dòng)和被動(dòng)監(jiān)控，以及數(shù)據(jù)異常預(yù)警，此外，它還能準(zhǔn)確、

49、定時(shí)、定量、高效的進(jìn)行溫濕度控制，節(jié)省人力、體力而提高質(zhì)量和產(chǎn)量。</p><p>　　目前我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個(gè)省都有了很多應(yīng)用和試點(diǎn)，前期也積累了大量科學(xué)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。今年5G將正式商用，高帶寬，大數(shù)據(jù)時(shí)代即將來(lái)臨，各個(gè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心可以將自己的數(shù)據(jù)和農(nóng)業(yè)主管部門的數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接，可以建立一個(gè)共享的海量的大數(shù)據(jù)云中心，提供更加完善的科學(xué)化指導(dǎo)和統(tǒng)計(jì)平臺(tái)。</p><p>　　將來(lái)我國(guó)

50、農(nóng)業(yè)科技將結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、GIS、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)從國(guó)家層面的科學(xué)生產(chǎn)、按需生產(chǎn)、成本控制、促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量增加、提高社會(huì)效益和生態(tài)效益、以及農(nóng)產(chǎn)品安全可控的追溯。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 紅梅．我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品綠色供應(yīng)鏈耦合機(jī)制[M]. 湖南：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，，2010-03-30.&l

51、t;/p><p>　　[2] 管繼剛．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J]. 通信管理與技術(shù)，2010年 第03期.</p><p>　　[3] 梅方權(quán)．智慧地球與感知中國(guó)——物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展分析[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2009年 第12期. </p><p>　　[4] 喻聞．農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈案例研究[M]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2008.</p><p&

52、gt;　　[5] 魏國(guó)辰，肖為群．基于供應(yīng)鏈管理的農(nóng)產(chǎn)品流通模式研究[M].中國(guó)物資出版社，2009.</p><p>　　[6] 陳海瀅，劉昭．物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用啟示錄---行業(yè)分析與案例實(shí)踐[M].機(jī)械工業(yè)出版社：2011.4.</p><p>　　[7] 李建功，王健全，王晶，何青.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.12.</p><p>　

53、　[8] 陳威，郭書普．中國(guó)農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題田[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013.</p><p>　　[9] 曾煉成，羅志祥，解志堅(jiān)．基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田自動(dòng)節(jié)水灌溉系統(tǒng)[J]．農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò) 信息，2008，05.</p><p>　　[10] 張震，劉學(xué)瑜．我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)站現(xiàn)狀與對(duì)策[J].農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，2015(5) .</p><p>　　[1

54、l]徐茂，鄧蓉．國(guó)內(nèi)外設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展比較[J]．北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014(4) . </p><p>　　[12]李中華，王國(guó)占，齊飛．我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展思路[J]．中國(guó)農(nóng)機(jī)化，2012. </p><p>　　[13]國(guó)土資源部，農(nóng)業(yè)部．關(guān)于進(jìn)一步支持設(shè)施農(nóng)業(yè)健康發(fā)展的通知．國(guó)土資發(fā)(2014)127 </p><p>　　[14]賀婷婷，白皓然，尚書旗，等

55、．基于WEB農(nóng)業(yè)溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．農(nóng)機(jī)化研究，2013，(10)：158—161.</p><p>　　[15]Adam Dunkels.Contiki 2.x Reference Manual[DB/OL]．(2011-07) . </p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　光陰似箭，轉(zhuǎn)眼間在安農(nóng)繼續(xù)學(xué)習(xí)

56、2年半的本科已經(jīng)接近尾聲了，在此期間我接觸到了很多以前沒(méi)有接觸到過(guò)的新知識(shí)和新同學(xué)，讓我收獲了知識(shí)和友誼。這些收獲將是我終生受用的。在此，對(duì)老師們和同學(xué)們表示衷心的感謝！</p><p>　　首先，我要感謝我的導(dǎo)師 副教授，他認(rèn)真審閱我的論文，并不耐其煩的指出我論文的諸多不足，系統(tǒng)全面的指導(dǎo)我完成論文的書寫，無(wú)一不給我留下深刻的記憶。還要感謝帶我們2015級(jí)的劉春蓮老師，無(wú)論上班還是周末，為我們解答畢業(yè)