基于物聯網的智能農業中控平臺設計與開發

蘇文芝，孫建國

(濟源職業技術學院 信息工程系,河南 濟源 459000)

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基于物聯網的智能農業中控平臺設計與開發

蘇文芝，孫建國

(濟源職業技術學院 信息工程系,河南 濟源 459000)

運用新大陸系統應用環境部署、服務器端軟件部署，通過PC客戶端C#.NET應用開發和移動端Android應用開發實現設計.主要實現了農業生產培育區域智能環境監測、辦公管理區域通往培育區域樓道燈自動(手動)控制和倉庫區域監控安防檢測設計與開發.

物聯網；智能農業；Zigbee；Android；C#.NET

物聯網被視作繼計算機技術、互聯網、移動通信網之后的又一次信息產業浪潮，將成為未來帶動我國經濟發展的主力軍.在農業物聯網大棚控制系統中，運用物聯網系統的溫度傳感器、濕度傳感器等設備，檢測環境中的溫度、相對濕度、光照強度、等物理量參數，通過各種儀器儀表實時顯示或作為自動控制的參變量參與到自動控制中，保證農作物有一個良好的、適宜的生長環境.遠程控制的實現使技術人員在辦公室就能對多個大棚的環境進行監測控制[1].采用無線網絡來測量獲得作物生長的最佳條件，物聯網的智能農業中控平臺實現了農業生產培育區域智能環境監測、辦公管理區域通往香菇培育區域樓道燈自動(手動)控制和倉庫區域監控安防檢測.

1　物聯網概述

物聯網是通過射頻識別RFID、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡[2].也就是“物物相連的互聯網”[3].

國家《物聯網“十二五”發展規劃》重點發展智能農業、智能工業、智能物流、智能交通、智能電網、智能環保、智能安防、智能醫療、智能家居等九大示范工程.物聯網涉及感知層感知關鍵技術、網絡層信息傳輸關鍵技術、應用層接口技術及智能應用[4].

1.1感知層感知技術

感知層是物聯網的基礎，是聯系物理世界與信息世界的重要紐帶.感知層是由大量的具有感知、通信、識別(或執行)能力的智能物體與感知網絡組成[5].其關鍵技術有：微型和智能傳感器技術、超高頻和微波RFID技術及位置感知技術.

1.2網絡層傳輸技術

網絡層傳輸技術涉及二維碼的生成與識別技術、基于ZigBee和藍牙的短距離無線通信組網技術.無線傳感器網絡、移動通信網、互聯網、專網等各種網絡間相互融合技術，實現異構網絡融合[6].

1.3信息處理及安全技術

網絡存儲、虛擬存儲、云計算等技術及數據挖掘技術在物聯網市場廣泛應用.

2　功能實現分析

《物聯網的智能農業中控平臺設計與開發》實現了農業生產培育區域智能環境監測、辦公管理區域通往香菇培育區域樓道燈自動(手動)控制和倉庫區域監控安防檢測等功能.如圖1智能農業應用拓撲.

《物聯網的智能農業中控平臺設計與開發》涉及如下幾個子功能：

(1)系統應用環境安裝部署.

(2)智能樓道燈控制，當人體紅外感測到有人時，樓道燈自動開啟30 秒鐘，或通過手動控制.

(3)智能生產車間環境控制.比如香菇生長要求空氣濕度 60%～70%，溫度為 25 ℃，通過智能化環境監控，實時控制香菇生長的溫濕度環境.

(4)倉儲區域火情監控及報警，要求聯動報警.

(5)倉儲區域溫濕度、光照值實時采集，并在LED屏上顯示.

(6)從辦公區能監控到倉儲區域實時視頻情況，并能控制方向.可以開啟存儲模式，設置按一定時間間隔存儲到SQLServer數據庫中.

圖1　智能農業應用拓撲

3　物聯網應用環境部署

感知層設備、網絡設備安裝、連接、配置、調試，完成系統傳輸層的部署，使系統傳輸層連接通暢并保證各個設備能正常工作.部分應用場景系統進行部署，包括對服務器端應用系統、PC 客戶端應用系統部署及移動、手機端應用部署[7].

3.1感知層設備連接

物聯網以感知與識別技術實現物聯網的信息采集，是物聯網主要的數據來源，物聯網的各種應用都通過采集各類信息和數據來實現.物聯網智能農業平臺需安裝數字量采集器、繼電器、照明燈座、警示燈、對外對射、人體紅外傳感器、可燃氣體傳感器、一氧化碳傳感器、溫濕度傳感器、光照度傳感器、火焰傳感器、煙感傳感器、光電傳感器等[8].如圖2物聯網智能農業平臺設計.

3.2傳輸層網絡設備調試

物聯網要實現物物相連，需要網絡作為連接橋梁.通信與組網技術完成感知信息的可靠傳輸.Zigbee是一種短距離無線通信技術，主要面向低速率無線個人區域網[9].傳輸層網絡由Zigbee采集模塊安裝、Zigbee程序配置和Zigbee傳感器安裝、路由器連接與配置、串口服務器、網絡攝像頭等組建[10].

圖2　物聯網智能農業平臺設計

3.3物聯網感知層開發、調試

利用ZigBee 無線傳感網部分的硬件設備、相關程序及工具，完成程序的編寫及配置，建立無線傳感網；利用無線傳感網部分的硬件設備以及IAR 工程代碼實現任務.感知層硬件環境：計算機，ZigBee 無線傳感網： ZigBee 協調器模塊、繼電器模塊、感器模塊(溫濕度、光照、人體紅外、火焰、空氣質量一氧化碳、可燃氣體)、風扇等[11].各模塊參數配置如表1傳感器、繼電器、主控器的參數配置.

表1　傳感器、繼電器、主控器的參數配置

3.4服務器端環境部署

物聯網服務器端安裝IIS7、Micrsoft SQL Server 2008 數據庫、.NetFrameword4.5及Web配置等[12].

4　物聯網移動端應用開發

新建Android 應用工程，利用相關接口文件(jar、.so 文件)及其文檔，在移動互聯終端上實現“農業培育區域智能環境監測”、“辦公管理區域通往培育區域樓道燈自動(手動)控制”設計與開發.

4.1智能環境監測實現

智能環境監測采用Java程序開發，通過Zigbee四模擬量采集器采集溫度、濕度、光照的數據，四模擬量采集器直接連接移動終端串口[13].

temTv.setText(bean.context.bean.evm_temperature + “℃”);

humTv.setText(bean.context.bean.evm_humidity +“%”);

lightTv.setText(bean.context.bean.evm_light +“V”);

public void run() {

HttpClienthttpClient = new DefaultHttpClient(); // 新建HttpClient對象

HttpConnectionParams.setConnectionTimeout(httpClient.getParams(), 10000); // 設置連接超時

HttpConnectionParams.setSoTimeout(httpClient.getParams(), 10000); // 設置數據讀取時間超時

ConnManagerParams.setTimeout(httpClient.getParams(), 10000); // 設置從連接池中取連接超時

HttpGethttpget = new HttpGet(url); // 獲取請求

try {

HttpResponse response = httpClient.execute(httpget); // 執行請求，獲取響應結果

if (response.getStatusLine().getStatusCode() == HttpStatus.SC_OK) { // 響應通過

String result = EntityUtils.toString(response.getEntity(),"UTF-8");

EnviromentResponsebean = JsonUtil.fromJson(result, EnviromentResponse.class);

if(bean != null && “true”.equals(bean.issucess)){

Message msg = Message.obtain();

msg.what = 1;

msg.obj = bean;

mHandler.sendMessage(msg);

}else{ mHandler.sendEmptyMessage(0); }

} else { mHandler.sendEmptyMessage(0);}

} catch (ClientProtocolException e) {e.printStackTrace();}

catch (IOException e) {e.printStackTrace();}

catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}};

4.2路燈、樓道燈控制實現

public void onClick(View arg0) {

if(“樓道燈”.equals(mControlName)){

sendCMD(streetOpenCommand);}

else if(“路燈”.equals(mControlName)){

sendCMD(corridorOpenCommand);}

5　物聯網PC客戶端應用開發

C#是微軟發布的一種面向對象的、運行于．Net Framework上的高級程序設計語言[14].在PC客戶端上使用Microsoft Visual Studio開發工具，C#.NET語言實現“倉庫區域監控安防檢測”設計與開發[15].

5.1Camera監控實現

publicIPCamera()

{ InitializeComponent();

//向Down按鈕添加MouseUp和MouseDown事件

Down.MouseDown += new MouseEventHandler(Down_MouseDown);

Down.MouseUp += new MouseEventHandler(Down_MouseUp);

// 開始顯示視頻

private void Start_Click(object sender, EventArgs e)

{while (true)

{pictureBox1.ImageLocation = Uri.Text +“/snapshot.cgi?user=admin&pwd=”;

Thread.Sleep(SLEEP100MS); //100毫秒的時間控制

Application.DoEvents(); }} //從上個延時控制回到執行圖片顯示的時間

攝像頭向上、向左、向右方法可參考攝像頭向下代碼.

5.2人體紅外感應檢測實現

//將ADAM4150數字量控制類賦值給新變量，方便下面的使用

ADAM4150 adam4150 = Global.ADAM4150Provider;

//使用adam4150.SetData()方法獲取傳感器數值，獲取后的數值緩存在ADAM4150控制類內的屬性變量中adam4150.SetData(); //獲取ADAM4150控制類內的傳感器的值，用于控件顯示lblBodyInfrared.Content=adam4150.bodyInfraredValue == false ?“一切正常”:“有人入侵”

物聯網PC客戶端應用開發的智能農業界面設計如圖3所示.

圖3　智能農業界面設計

6　結語

《基于物聯網的智能農業中控平臺設計與開發》運用新大陸感知層設備、網絡設備連接與調試、系統應用環境部署、服務器端軟件部署[16]，通過PC客戶端C#.NET應用開發和移動端Android應用開發設計[17]，實現了“農業培育區域智能環境監測”、“辦公管理區域通往培育區域樓道燈自動(手動)控制”和“倉庫區域監控安防檢測”設計與開發.物聯網智能農業中還存在很多精細化管理控制，相信在今后的系統應用和技術發展中會進一步完善設計.

[1]徐珍玉.“物聯網+”現代農業發展新機遇[J].上海信息化,2015(6)：22-24.

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[3]馬德新.基于Web的物聯網體系結構和感知域關鍵技術研究[D].北京：北京郵電大學,2014.

[4]新大陸時代教育科技有限公司.物聯網工程應用系統實訓[S].2015.

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[8]劉海濤.物聯網技術應用[M].北京:北京科學出版社,2010.

[9]胡向東,彭向華.傳感器與檢測技術[M].北京:機械工業出版社,2010.

[10]宋文.無線傳感器網絡技術與應用[M].北京:北京科學出版社,2013.

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[17]王仲東,黃俊橋.物聯網的開發與應用實踐[M].北京：機械工業出版社,2014.

責任編輯：趙秋宇

Design and Development of Intelligent Agriculture Based on Internet of Things

SU Wen-zhi,SUN Jian-guo

(InformationEngineering,JiyuanVocationalandTechnicalCollege,Jiyuan459000,China)

Using the New World system application environment and the new server software deloyment through the PC client C#.NET application development and the mobile terminal Android application development design, we mainly realize environment monitor of the agricultural production breeding areas ,automatical control (hand control) of the lights in the corridor from office management area to breeding area and design and development of security and protection test in the warehouse.

Internet of Things；intelligent agricultural；Zigbee；Android；C#.Net

2016-01-25

濟源市2015科技攻關項目(15023036)

蘇文芝(1979—)，女，河南安陽人，講師，碩士，研究方向：計算機網絡技術與物聯網.

1671-9824(2016)05-0061-06

TP399

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