基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)研究

鄒存芝，白娜

（哈爾濱石油學(xué)院信息工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱，150027）

基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)研究

鄒存芝，白娜

（哈爾濱石油學(xué)院信息工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱，150027）

隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的來臨，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，現(xiàn)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，加強(qiáng)了農(nóng)業(yè)的科學(xué)管理，為農(nóng)業(yè)的糧食生產(chǎn)提高起到技術(shù)保障。本論文主要從農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)功能模塊設(shè)計、農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行測試進(jìn)行闡述基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)研究，希望為研究農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的專家與學(xué)者提供理論參考依據(jù)。

物聯(lián)網(wǎng)；農(nóng)業(yè)環(huán)境；遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)

0 引言

我國是農(nóng)業(yè)大國，黨和政府非常重視農(nóng)業(yè)發(fā)展，先進(jìn)科技水平不斷在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，確保農(nóng)業(yè)豐收，提高農(nóng)民收入，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種新型技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用，為農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)支持。農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)可以不下農(nóng)田就可以監(jiān)控溫度、濕度、水分等對農(nóng)業(yè)的影響，可以方便對農(nóng)田進(jìn)行指導(dǎo)，農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)功能不斷完善，提高了農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)功能，為專家給農(nóng)業(yè)診斷提供了技術(shù)支持。

1 農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起到的作用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用，設(shè)計者反復(fù)進(jìn)行調(diào)研與論證，得出農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖其組成主要有遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)服務(wù)中心、智能網(wǎng)關(guān)組成。其遠(yuǎn)程監(jiān)控中心有計算機(jī)、智能移動終端、LED顯示屏構(gòu)成；數(shù)據(jù)服務(wù)中心有數(shù)據(jù)接收/存儲、數(shù)據(jù)處理分析、數(shù)據(jù)查詢/顯示應(yīng)用能力；智能網(wǎng)關(guān)主要包含很多傳感器；每個組成部分都有自己的功能，通常是三個組成部分協(xié)調(diào)工作，共同完成農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的功能，為農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)與服務(wù)提供技術(shù)支持，解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)業(yè)專家少的原因，通過遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)可以直接對農(nóng)業(yè)進(jìn)行診斷，提出相應(yīng)的解決措施。

圖1 農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)功能設(shè)計主要是從硬件結(jié)構(gòu)和軟件技術(shù)方面進(jìn)行設(shè)計。硬件是農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)，軟件是農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。軟件和硬件合理的進(jìn)行設(shè)計，利用軟件技術(shù)保障硬件功能的實(shí)現(xiàn)，軟硬件共同協(xié)作，達(dá)到農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了可靠技術(shù)支持。

2.1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要包括傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計與無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計。傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計主要是通過多個傳感器形成一個網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時監(jiān)控田間各個角落，在遠(yuǎn)端通過計算機(jī)顯示屏顯示田間狀況，農(nóng)業(yè)專家可以根據(jù)田間顯示進(jìn)行農(nóng)作物診斷。網(wǎng)關(guān)的主要功能是將傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遠(yuǎn)程管理終端，由遠(yuǎn)程管理終端對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和存儲。同時，網(wǎng)關(guān)具有廣泛的接入能力，以實(shí)現(xiàn)各種通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)互通;協(xié)議轉(zhuǎn)化能力，以保證不同的感知網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議能夠變成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)和信令; 強(qiáng)大的管理能力，以實(shí)現(xiàn)對子網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的管理，獲取節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)、屬性、標(biāo)識等以及遠(yuǎn)程控制、升級、維護(hù)等。系統(tǒng)的硬件設(shè)計是遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，為軟件的實(shí)現(xiàn)提供了物質(zhì)保障。

2.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計功能圖，利用軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)功能，一般設(shè)計者根據(jù)需要選擇一種程序設(shè)計語言作為開發(fā)工具，結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)功能設(shè)計，實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備功能。軟件設(shè)計是農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，必須進(jìn)行科學(xué)軟件設(shè)計，保障遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)能正常實(shí)現(xiàn)其功能。

3 農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行測試

3.1 系統(tǒng)功能

農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)主要功能有智能報警功能、智能手機(jī)管理功能與實(shí)時監(jiān)控功能。

3.1.1 智能報警功能

根據(jù)作物的生長需要，對農(nóng)作物不同時期設(shè)置不同的參數(shù)，一旦參數(shù)出現(xiàn)變化，通過手機(jī)短信提醒功能或根據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控端計算機(jī)顯示屏能顯示變化狀態(tài)，比如土壤水分不夠等。

3.1.2 智能手機(jī)管理功能

借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用以智能手機(jī)作為遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的終端，將傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控與移動多媒體技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了移動視頻監(jiān)控。用戶通過智能手機(jī)隨時隨地查看監(jiān)測信息，及時接受查看報警信息，控制遠(yuǎn)在千里之外的監(jiān)控現(xiàn)場。手機(jī)作為終端接收農(nóng)業(yè)作物生長變化信息，根據(jù)信息內(nèi)容，可以及時提出解決措施。

3.1.3 實(shí)時監(jiān)控功能

通過視頻的監(jiān)控技術(shù)，農(nóng)業(yè)專家可以在家里通過不同模式監(jiān)控農(nóng)田的作物生長情況，溫度、濕度、水分、光照等情況，根據(jù)出現(xiàn)問題，可以及時提出解決方法。

3.2 系統(tǒng)運(yùn)行測試

3.2.1 數(shù)據(jù)分析

農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)可以科學(xué)有效的進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過手機(jī)終端或計算機(jī)都可以及時查閱監(jiān)控的農(nóng)田數(shù)據(jù)分析，如圖2所示。

圖2 農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析界面

通過數(shù)據(jù)分析我們可以查閱指定一段日期或某一天的5個典型農(nóng)場的風(fēng)速、風(fēng)向、空氣濕度、土壤濕度、大氣壓力、水面蒸發(fā)、光合有效輻射、光照強(qiáng)度、日照時數(shù)、降雨量等相關(guān)參數(shù)的實(shí)際情況，根據(jù)具體數(shù)據(jù)能反映農(nóng)田的基本情況，能讓農(nóng)業(yè)專家及時掌握農(nóng)田狀況，及時對農(nóng)田情況提出解決方法。

3.2.2 實(shí)時監(jiān)測

設(shè)計者可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，通過運(yùn)行界面選擇實(shí)時監(jiān)測，可以對傳感器監(jiān)控的農(nóng)田進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測的界面，可以科學(xué)有效的對農(nóng)田當(dāng)時狀況進(jìn)行分析，看農(nóng)田的溫度、濕度、日照強(qiáng)度等指標(biāo)是否適合農(nóng)田生長需要，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，為農(nóng)民增收提供了技術(shù)支持。

4 結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)，為農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)提供了技術(shù)支持，解決農(nóng)村缺少農(nóng)業(yè)專家難題，尤其對提高農(nóng)民收入做出重要貢獻(xiàn)。現(xiàn)在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用范圍不廣，其主要適合大片作業(yè)，同一片土地種植一種作物，利用農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)更加科學(xué)實(shí)用，其具有一定應(yīng)用價值和推廣價值，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢。

[1]基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)實(shí)施方案分析[J].彭磊. 無線互聯(lián)科技. 2015(21).

[2]物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用及前景展望[J].王向東,陳學(xué)斌,張愛敏. 農(nóng)學(xué)學(xué)報. 2016(01).

[3]我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展問題淺析與對策研究[J].劉陽. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù). 2016(02).

[4]“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)+精準(zhǔn)扶貧”模式研究——以秦巴山區(qū)為例[J].胡昌龍. 襄陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報. 2016(03).

[5]“互聯(lián)網(wǎng)+”帶動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精準(zhǔn)化[J].張?jiān)獜?qiáng). 中國農(nóng)墾. 2015(10).

[6]遠(yuǎn)程可視化農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)技術(shù)在果蔬園區(qū)的應(yīng)用研究[J].洪之奇,聶鵬程,黃凌霞,何勇. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué).2015(12).

Research on remote monitoring system of agricultural environment based on Internet of things

Zou Cunzhi,Bai Na
(School of information engineering, Harbin Petroleum Institute,Harbin Heilongjiang,150027)

With the advent of the era of networking, networking technology applications more and more widely, now the industrial and agricultural production in all things in the application of technology, the application of networking technology in agriculture, promote agricultural production, strengthen the scientific management of agriculture, agricultural food production to improve technical support. This paper mainly expounds the research of agricultural environment remote monitoring system based on Internet of things from the implementation and operation of testing of agricultural environment remote monitoring system of agricultural environment structure design, function module design, remote monitoring system of agricultural environment remote monitoring system, remote monitoring system of hope for agricultural environmental experts and scholars to provide theoretical basis for the.

Internet of things; agricultural environment; remote monitoring system

鄒存芝（1980-），女，講師，碩士研究生，研究方向：電機(jī)調(diào)速與控制、傳感與檢測技術(shù)。

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目：云GIS計算在油罐遠(yuǎn)程運(yùn)輸安全檢測中的應(yīng)用研究，項(xiàng)目編號：（12543039）。