基于嵌入式技術的農田信息采集管理系統的設計與實現

引言：隨著我國農業生產技術的不斷進步，農業生產也逐漸趨于自動化、智能化發展。通信技術、計算機技術、網絡技術應用于農業生產中，對其起到了有力的推動作用。目前，如何對農業生產過程進行實時監控和數據采集，已經成為農業生產信息化建設中不可忽視的問題。本文基于以上背景，提出了基于嵌入式技術的農田信息采集管理系統的設計方案，具有一定的理論參考價值。

目前，嵌入式技術、圖像信息采集技術、網絡傳輸技術已經成功應用于農業生產的信息化建設中，并且取得了較好的實用效果。但是，我國農業生產信息化建設與西方發達國家相比仍然存在較大差距，因此，對農田信息數據采集的深入探索，是農業科研人員亟待完成的任務，由此促進農田信息采集技術的廣泛應用，進一步促進農業生產信息化建設。

本文基于以上背景，提出了基于嵌入式技術的農田信息采集管理系統的設計方案，可以利用網絡將農田作物的溫度信息、濕度信息、圖像信息傳輸到監控終端，實現對農田信息的實時監測，并通過采集到的數據信息進行深入分析、對比和預測，以掌握農作物的病蟲害情況，為農業生產者、銷售者提供決策依據。綜上所述，本文提出的基于嵌入式技術的農田信息采集管理系統的設計方案可以實現對農作物生長情況、蟲害情況的實時監測，具有較強的實踐應用意義。

一、系統需求分析

隨著農業生產信息化建設的深入推進，利用農田信息采集管理系統可以實現對農作物生長、蟲害情況的實時檢測，并根據監測規模的不斷擴大建立起一個綜合監測網絡，以推動農業技術的可持續發展。但是，由于很多農作物生長在野外田間，必須配備較多的農田信息采集設備，由此，農田信息采集管理系統必須具有以下功能：

實時采集農田中全部農作物的生長情況和農作物所處溫度環境、濕度環境；

（一） 近距離獲取清晰準確的農作物圖像信息；

（二） 利用互聯網將農田數據信息傳送到監控中心；

（三） 系統終端監控設備可以實時存儲農田數據信息；

（四） 系統性能高、價格低、穩定可靠，可以實現7*24小時不間斷工作。

二、系統總體設計

本文提出的基于嵌入式技術的農田信息采集管理系統設計方案主要包括兩個部分，一是計算機數據信息接收終端；二是ARM處理器數據信息采集端。系統利用TCP/IP網絡協議和C/S架構模式來實現數據信息的實施傳輸，計算機數據信息接收終端主要負責向ARM處理器數據信息采集端發送網絡連接請求，對接收到的數據信息進行保存和顯示；AMR處理器數據信息采集端主要負責與計算機端連接。基于嵌入式技術的農田信息采集管理系統結構如圖1所示：

圖1 基于嵌入式技術的農田信息采集管理系統結圖

圖2 基于嵌入式技術的農田信息采集管理系統軟件結構圖

（一）數據采集端功能

系統數據采集端主要負責實現農田農作物圖像信息、溫度信息和濕度信息的采集與傳輸。由系統軟件結構示意圖可知，數據采集端包括圖像信息采集模塊、溫度和濕度信息采集模塊，以及數據信息傳輸模塊。圖像信息采集模塊是基于Linux系統和USB攝像頭實現農田圖像信息采集；溫度、濕度信息采集模塊是利用溫濕度傳感器實現數據信息采集；數據信息傳輸模塊是負責監聽網絡發出的連接請求，并將所需的農田信息傳輸到遠程計算機終端。

（二）數據接收端功能

系統數據接收端主要負責將接收到的農田信息進行顯示和存儲。數據接收端主要包括數據信息接收模塊、圖像信息顯示模塊、溫度和濕度信息顯示模塊，以及數據信息存儲模塊。數據信息接收模塊主要是獲取農田圖像信息、溫度和濕度信息等；圖像信息和溫度濕度信息顯示模塊主要負責將接收到的信息顯示給用戶；數據信息存儲模塊負責對各種信息進行存儲。

（三）系統硬件平臺總體設計

本文提出的基于嵌入式技術的農田信息采集管理系統設計方案主要是將農田農作物生長情況、所處環境、圖像信息實時傳送給監控端，以便農業生產者可以隨時了解農作物生長情況。系統工作流程是：有溫度、濕度傳感器將農作物溫濕度信息進行采集，再將數據信息通過GPIO接口傳送到系統中，同時，USB攝像頭負責采集圖像信息，經過USB接口傳送到系統中，再由網絡將數據信息傳輸到計算機終端上進行存儲。系統硬件平臺包括ARM處理器和外圍設備，系統采用的是Linux嵌入式系統和ARM920T處理器，其豐富的外圍設備接口非常適合系統擴展，基于嵌入式技術的農田信息采集管理系統硬件結構如圖3所示：

圖3 基于嵌入式技術的農田信息采集管理系統硬件結構圖

三、結論

綜上所述，本文針對目前農業生產對于農作物生長環境、蟲害情況的實時監測需求，利用現代網絡技術、計算機技術和通信技術，提出了基于嵌入式技術的農田信息采集管理系統的設計方案，以此為農業技術研究人員提供農作物信息，促進我國農業生產的信息化、智能化建設，由此，本文設計的系統具有較強的實踐應用意義。

參考文獻

[1]余世干.基于嵌入式ARM9的農田數據采集儀的研究[J].邵陽學院學報（自然科學版），2012，03：30-33.

[2]喬俊，汪春，王熙，莊衛東，楊輝.基于嵌入式技術的農田信息遠程采集系統[J].農機化研究，2009，04：146-148+151.

[3]李興霞.基于嵌入式農田信息采集系統的研究[J].佳木斯大學學報（自然科學版），2009，03：334-336+339.

[4]孫玉文，沈明霞，張祥甫，熊迎軍，周良.基于嵌入式ZigBee技術的農田信息服務系統設計[J].農業機械學報，2010，05：148-151.

[5]盧勝利，陳瑞武，邴志剛，田立國，韓磊，馬新華.基于Linux-Qt的嵌入式農田水勢軟儀表GUI設計[J].現代科學儀器，2010，06：13-16.

（作者單位：黑龍江八一農墾大學）