基于物联网的农田环境监控系统的设计与研究.docx

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1、基于物联网的农田环境监控系统的设计与研究院、部：计算机与信息科学学院采用物联网技术对农业生产环节中农作物的生长环境监控，实现一个轻量级别的辅助管理系统。基于传感网络采集的温度、湿度、光照等相关数据达到对当前实时环境的远程监控并做出实际的机械操作。整个系统是通过传感器将基本的监控数据利用ZigBee技术传送到局域网路由器，基于C/S模式，服务器对传感网络收集的数据进行容错筛选，再存储。管理者通过移动终端向服务器发出请求命令，服务器收到请求解析并做出相应的反应，从而达到对系统环境状况的实时监察调度。本文从当前物联网出发，结合农艺技术，提出了物联网农业系统结构的总体框架，为用户实时监控农田并进行生产

2、决策提供了数据支持，真正实现了农业管理的智能化，符合现代农业的发展。关键词物联网；传感网络；现代农业；生产决策ABSTRACTUsingInternettechnologytoagriculturalproductionincropgrowthenvironmentmonitortoImplementalightweightauxiliarymanagementsystem.Basedondataoftemperature,humidity,lightandothersensornetworkstoachievethecurrentcollectionofreal-timeremotemoni

3、toringoftheenvironmentandmaketheactualmechanicaloperation.ThewholesystemismonitoredbybasicsensordatautilizingZigBeetechnologytransfertotheLANrouter;basedonC/Smode,thesensornetworkserverdatacollectedfaulttolerancescreening,andthenstore.Managersissuedthroughthemobileterminalrequeststotheservercommand,

4、theserverreceivestherequestparsingandreactaccordingly,soastoachievereal-timemonitoringsystemschedulingenvironment.Thisarticlefromthecurrentofthings,combinedwithagronomictechniques,madethingsoverallframeworkofpolicedispatchsystemstructureofagriculture.Theuserreal-timemonitoringoffarmlandandproduction

5、datatosupportdecision-making,trulyintelligentmanagementofagriculture,inlinewiththedevelopmentofmodernagriculture.Keywordsepcnetwork;sensornetwork;modernagriculture;productiondecision目录第一章基于物联网的农田环境监控系统的设计框架61.1 智能家居系统中的环境监控解决思路61.2 基于物联网的农田环境监控系统8第-SH-硬件环t的搭建1。2.1硬件环境组成框图102.2服务器端环境搭建112.2.1开发与调试工具包

6、安装112.2.2开发板开发与调试环境配置122.3数据采集端环境配置162.3.1硬件资源概览162.3.2模块芯片的选择172.3.3开发与调试工具包安装18第三章软件设计203.1服务器端的软件设计213.1.1Linux内核移植213.1.2SQLite数据库213.1.3 JSon文件的格式实现223.1.4 服务器端的通信协议的设置223.2数据采集端软件设计253. 2.1总体设计概述254. 2.2数据采集端MO与服务器端A9通信协议设置263. 3Android客户端软件设计28第四章系统实验与调试294.1服务器A9模块的数据接/发调试的相关过程展示294. 2数据采集MO

7、模块的调试364.3客户端测试展示38第五章总结反思40参考文献41致谢42引言物联网是当今新一代信息技术的核心，物联网从一开始的提出就不断赋予新的意义。物联网是个泛概念，它是多学科、多领域的集合体，它集中体现了后互联网时代的技术方向，同样是人类更高层次发展的切入口。从单纯的知识概念上讲，这是一个入门很高的学科领域，它所体现的就是当今互联网理念思想发展的更高层次的分化与融合。从市场与技术的纵向上看，物联网实现的是更高生活品质的宜人化的服务层次，它所蕴含的产业价值也定不会逊色于电商时代。物联网概念的提出其实是很早的，但是受制于现实技术等因素，它的发展也总是很缓慢，物联网展现的是多领域的融合。从这

8、个角度讲，它的的发展同样是一个面的概念，反而是单个因素成为磕绊发展的短板！物联网不是中国首次提出的，却是在当前背景下发展最为全面的，而从实际的角度上讲，先驱意味着前行，意味着时间与金钱上无限的投入，但是从长远角度上讲，这些投入都是必须的也是值得的！2009年美国白宫，肯定了在基于物联网基础提出的“智慧地球”概念，并在全球经济下行压力极大的情况下，大手笔的投入智慧地球。对于高科技美国人历来是唯快不破，并牢牢把握科技的上游，这也体现了物联网背后的政治与科技的角逐！物联网从本世纪出的首次提出到今天，它的应用已经渗入了我们生活的方方面面。从国内外的视角来看，在农业上物联网的应用也在不断扩大。在农业生态

9、环境监测领域，美国、法国和日本等一些国家运用高科技手段构建全国性或者全区域性的先进农业生态环境监测网络，利用先进的传感器感知技术、信息融合传输技术以及互联网技术建立区域性的农业信息化平台，实现对农业生态环境的自动监测，从宏观上保证农业生态环境的可持续发展，并指导农业现代化种植与发展。在农业生产精细管理领域，美国、澳大利亚、法国等传统的农畜牧业比较强大的西方国家建立了完善的指导机制平台，并形成了广泛的实用性极强的控制系统。在物联网农业的发展我国其实也是奋起直追，在相关领域也有着不错的成绩,现阶段我们在北京、上海、江苏等地方建立起了很多农业示范园，同时各地也在积极推进物联网农业的优质项目，并且这些

10、项目的到了较好的回应，在保证农民征收的基础上，对于粮食供给和食品安全领域的助推也是显而易见的。在全国性的环境监控上我们同样有我们自己的特色。但是我们相较之国外的发展，还是有很多的问题的。物联网农业遍地开花的局面并没有产生，传统小田农业结构的弱化甚至是破碎较为严重，换言之，我们的传统的耕作与管理模式都在弱化！国家从2003年就在不断的加大农业生产上的补助与扶持，从国家政策层面上来讲，我国已经在农业发展上出台了多个国家级文件。但是我国的传统农业的发展也仅仅是缓慢的发展。物联网农业的成熟应用主要集中在农畜牧业发展比较强大的西方国家，这不是偶然却存在着必然！农业的发展是一个积累的过程，对于中国这样一个

11、传统的农业大国来说，农业发展是的不平衡性不是一个政策一揽子文件就能解决的，它背后体现的是市场与价值还有实际人文的选择与转变，这就意味着农业的不平衡性将是长期的。一时的大手笔绝对不是解决的方法，一味的放置偏颇更是不可取，在技术与资金上的积极引导才是正道，国家层面的示范建设是标杆，企业及个人的投入是补充，主体与局部的结合才是物联网农业在中国当前的实际技术与地理环境上的真正选择！本文研究的是小型化的农业生产环节的环境监控的设计。主要就是建立一个核心在局域网的小型农田监控系统，主要是对中、近距离数据传输与监控。整个设计分为三个模块：服务器模块，数据采集模块，应用层模块。服务器端采用CorteX-A9芯

12、片，数据采集模块采用的是芯片CorteX-M0,应用层是移动终端通过访问本地路由器建立与通信。在MO模块将实现光照监控，温度监控。还有简单的模拟开关灯，模拟开关风扇。在服务器A9端实现数据的处理存储，同时是通过有线与本地路由器进行连接，服务器A9与MO模块是通过ZigBee模块进行通信的。用户可以通过手机、平板等移动终端通过WIFl与路由器进行通信，从而访问服务器。针对现实学习需求与知识技能的储备，本文仅仅是有选择有裁剪的模拟实现了环境检测的简单框架。本文第一章简要介绍了智能家居实现监控的基本逻辑框架与思路，因为物联网农业监控与智能家居在起点与数据处理阶段同宗同源，同时详细说明本设计的框架。第

13、二章对整个系统的模块细分并说明各自的功能与实现逻辑。第三章为硬件设计部分。第四章为软件设计部分。第五章是单元测试以及系统集成测试。第六章指出该系统的特色与反思以及对物联网农业的展望。第一章基于物联网的农田环境监控系统的设计框架1.1智能家居系统中的环境监控解决思路这里首先介绍下当前物联网框架下的智能家居系统的模式与基本实现解决思路。物联网农业是基于物联网发展而来的，是物联网应用向农业的触及，但是从当前的大环境上来讲，物联网在农畜牧业的发展也仅仅停留在大田示范园的阶段，而物联网在适宜人居环境的应用、推广与投入是比较成功也是比较大的。这种现象其实很好找到原因。作为一个商业性的发展，利益驱动才是根本

14、，很明显投资物联网农业在成本上与市场回报上周期都是很长的，而研发成本以及硬件成本是很高的，而做出的产品在市场的普及上又是未知的，利益小风险大，所以说这个领域的成熟的参考是较少的。但是智能家居与物联网农业在模块化的数据采集与数据的传输阶段又是相通的，我们基于“用已知去探求未知,化抽象为具体”的解决思想，从当前智能家居的模式与问题解决方案来找到灵感，打趣的说我们是站在巨人的肩膀上看待物联网农业前景的！在智能家居领域与以往的产品竞争不同，面对智能家居这片蓝海，更多的企业选择抢夺智能家居入口，通过借助智能家居控制平台来打造自己的常青树。智能硬件企业：手机+智能单品模式。今天当我们谈及智能硬件企业，各大

15、国产手机厂商当属其中的主要力量。小米发布了小米路由器和一系列的智能家居配件，中兴主打安全牌进军智能家居，华为也借助路由器探路智能家居。总的来说智能硬件企业纷纷采用了手机+智能小配件来搭建自己的智能家居平台。利用智能路由器等产品作为智能家居产品的网络入口和控制入口，并开放了相应的开放平台，对于手机制造厂家来说轻车熟路更易于成功,所要解决的问题主要是“点”的定位，而不完全受制于一个完整的平台约束，扩展性很强，在网络接入和产品控制上，变得更容易！互联网企业:用解决方案做顶级的智能家居。传统互联网大佬的触角有多长，从BAT一系列的收购行为以及对P2P与020平台的投入便可看出。对于智能家居，当然不肯错

16、过。百度搭建硬件平台并推出了百度云服务和整套的免费解决方案，腾讯的智能家居入口则是以微信为突破口，阿里则借助电视盒子和云OS作为智能家居平台的入口，京东欲通过APP的概念，将京东平台上的合作伙伴“一网打尽”。互联网公司优势是其巨大的流量、用户数据、软件等，结合当前的云存储与云计算，为智能家居的提供一个顶层设计。但是到目前为止也仅仅是百度做出了点成效。不得不承认互联网公司对大小家电产品理解不够深入，解决方案的涉及比较单一相较之小米这样强劲的产品研发势头，它们在短时间内难以覆盖到智能家居的各个领域，由此可见当前市场上小产品激增主流价值产品缺席的趋势就不足为怪了！但是没有主流产品布局的智能家居入口显然是不完整的。传统家电企业：产业联盟式入口模式。最先察觉到智能家居趋势的恐怕还是传统的家电企业，物联网本身就是一个技术驱动的产业，凭借传