物聯網支持下的農業生產監控系統建設

陽明霞

（柳州職業技術學院電子與信息工程學院，廣西 柳州 545006）

要想推動我國農業快速發展，就要根據時代發展需求，將物聯網技術運用到農業生產中，在提升農業信息化水平的同時，引導我國農業建設全面發展。通過應用現代化技術，充分應用農業生產資源，在減少農業生產成本投放的同時，給農村群眾創造理想的效益。隨著傳感器、嵌入式技術發展和興起，將其應用到農業生產中，通過建立農業生產監控系統，能夠有效的轉變傳統農業生產發展模式，提升農業生產管理水平，引導我國農業朝著現代化和科學化的領域發展，進一步實現智能化農業生產目標。

1 農業生產監控系統設計目標

數據服務器是農業生產監控系統的主要組成部分，它可利用無線物聯網傳感器技術實現整個系統之間的聯通，從而達到無線通信的目的。在進行農業生產監控系統設計過程中，主要由三部分內容構建而成，其中包含網關監控平臺、無線互聯網傳感器數據收集平臺和遠程控制平臺。光照傳感器以及溫濕傳感器分配設定在對應的終端節點中，利用無線物聯網傳感器技術，把大棚內部實際情況進行采集，并將采集的信息傳遞到網關中。在網關中實現數據匯中和分析，從而實現對采光系統、噴淋系統和熱循環系統運行情況的把控，對農業大棚內部環境加以調節。網關平臺可以把所有數據利用物聯網平臺將其傳遞到遠程控制平臺中，并在此中進行數據保存，能夠在網頁中進行數據展現。

2 物聯網支持下的農業生產監控系統設計要點

2.1 控制模塊設計

農業生產監控系統中的控制模板一般由繼電器建立而成。通常情況下，在自動化控制電路的作用下，將其當作電控器件，其具備的功能在于轉換以及自動控制調節電路，可以在該控制模板的作用下，實現電路運行情況的評斷。另外，控制模板中還具備隔離電路功能。

2.2 傳感器采集節點選擇

在種植農業大棚中，為了給農作物生長提供良好的環境，保證農作物的穩定生長，需要采用監控系統實現對農作物生長情況的監測，因此，在設定監控系統過程中，需要借助傳感器采集節點，并由傳感器及芯片建設該平臺，實現相關信息的收集和處理。

2.3 光照傳感器設計

在光照傳感器系統中，主要應用光敏電阻以及外部電路等方式建設，該類性的控制系統，能夠在農業大棚日照充足的情況下進行信息采集，同時將采集的信息傳遞到網關中，從而實現對采光系統運行情況的把控。

3 物聯網支持下的農業生產監控系統建設實現

3.1 系統軟件架構設計

在進行系統軟件構建設計的過程中，主要是根據數據收集、數據傳遞、數據保存及數據發布等內容進行設計。軟件系統一般需要從三個防線實現對應程序的開發，其中包含了感知節點傳感器終端程度、協調器網關應用程序以及監控中心相關程序等。系統需要把感知節點所收集的農業環境等數據利用對應程度傳遞到數據庫中進行保存，并且數據庫利用檢測 Web服務器相關操作，把接收的相關信息傳遞到對應系統中，實現對感知節點的把控。

3.2 感知節點

（1）無線傳感器網絡節點程序設計。無線傳感器網絡節點程度設計通常由兩部分內容組建而成，一個是傳感節點程序，另一個是網關節點程序。擔具的職責在于農業感知領域數據收集和傳遞。各個節點都具備對應的節點地址，并進行節點信息的記錄。針對傳感節點來說，在系統中實現電荷初始化操作之后，各個節點都會根據默認程序進行數據收集和傳遞。假設節點信息獲取來源于監控系統發布的信息，將會自動實現信息處理，并根據相關指令進行數據修改，按照修改之后的數據進行操作。

（2）傳感器控制程序。傳感器控制程序通常是把所感知的模擬信號利用電壓的方式進行傳遞，之后利用模數轉變成數字信號，其中包含了土壤濕度傳感器、CO濃度傳感器和以及水環境pH值傳感器等。利用平均值算法的方式保證收集精度的精準性。土壤濕度傳感器主要采用TDR 3設計方式，其輸出電壓以及實際土壤含數量轉換公式是：

式中：θv為土壤含水量；Vout為傳感器輸出電壓值。

（3）攝像頭控制程序。本系統主要采用海康威視高清攝像頭當作農業生產監控節點，該攝像能夠對所監控范疇內實際情況進行監測，并實現數據采集，能夠所采集的各項數據進行壓縮處理，支持RS232接口。

4 協調器網關軟件實現

4.1 協調器網關軟件實現

協調器網管軟件實現，一般是借助協調器網關的網關應用程序來實現，擔具的職責在于處理來源于無線傳感器網絡的各項數據及監控重心下發的指令等，通過多線程方式加以科學設計，其中包含了串口接收線性、串口發送線性、TCP接收線程、TCP發送線程。針對串口接收線程來說，通過對其是否接收到相關數據情況進行評判，經過處理之后把數據保存在tcpsendbuf中，將其設定成數字1；針對串口發送線程而言，通過對tcpsendflg數值是否為1的評判，明確指令傳遞情況，并利用uartsend進行數據傳遞。針對TCP接收線程，通過評判是否接收到來源于uartsend傳遞的數據，并利用tcprecv進行數據獲取，把數據保存在

通過判斷tcpsendflg的值是否為1來進行拍照指令的發送，并通過uartsend進行uartsendbuf，將其設定成數字1；針對TCP發送線程，通過評判uartsendflg數值以及數據種類，實現數據傳遞。

4.2 監控系統測試

在基于物聯網環境下的農業生產監控系統設計完成之后，需要對其運行情況及功能進行檢測，檢測內容中涉及了傳感器性能以及無線物聯網通信狀況等。這些內容檢測均需要根據農業生產實際情況來進行。通過對農業生產監控系統運行情況檢測得知，該系統具備較強的平穩性和可靠性，能夠給智能化農業發展提供支持。

要想檢測出各個網絡內部節點是否已經和物聯網充分結合，需要利用無線傳感器網絡組網進行檢測，檢測地點應該選擇農業生產研究部分。檢測采用的技術為三個模塊終端節點及一個協調器模塊。要想在檢測過程中能夠深入掌握無線物聯網傳感器組網運行情況，需要把不同顏色指示燈分別安裝在對應的電路板中。組網檢測流程是：

首先，啟動電源開關，在閃縮幾秒之后，建立在協調器中的發光二極管將會保持持續亮燈的狀況，這種狀況也就預示著初步物聯網構建而成。要想實現持續檢測，需要把一個終端節點安置在和協調器間距20m的位置處，每間隔20m的位置安裝2個終端節點，并且在相同時間內進行電源節點開啟。在電路板節點中，啟動開關之后，如果出現綠色小燈不停閃爍的弦線，而黃色小燈則處于長時間光亮狀態。這種現象則預示該三個節點都順利的連入到物聯網傳感器中，并處于運行狀態。經過多次檢測，假設物聯網中節點出現偏離網絡狀況，則無線物聯網傳感器將自動舍棄該節點，并重新建設網絡。針對沒有脫離物聯網的節點將正常運行，不會因為重新建設物聯網程序而受到一定影響。

5 物聯網技術在農業機械化中應用

5.1 農機裝備技術領域

將物聯網技術應用到農業生產中，能夠有效的掌握農業生產實際情況，其中包含了農作物生產環境、土壤濕度、內部溫度、PH值等，結合采集的各項數據，明確適合農作物生長的環境，提升農作物生產量。并且借助網絡智能化技術，核查和統計農作物生產各項環境指標，便于農村群眾實現科學管理，改善農作物生長環境，提升生產效率及質量。現階段西方國家在農業機械設備中，把物聯網技術運用其中，能夠識別莠草的噴霧器由此產生。這種類型的噴霧器可精準找出莠草所在位置并及時處理，在某種程度上能減少人工成本及給環境帶來的影響。

5.2 氣候智能型農業領域

氣候環境將會給農業帶來直接影響。當前，隨著氣候環境的逐漸改變，農業生產將會遭受不同程度的破壞，農作物生產質量將會逐漸降低，這給我國農業發展造成嚴重影響，提升農作物適應環境能力已成為迫切需求。研發人員要利用物聯網技術，實現對環境感應能力的監測，并提醒農村群眾及時做好對應防御工作，降低農業對環境依賴度，提升農村群眾對環境改變的應對能力。如在農業水利水位中安裝水位測量系統，能夠及時采集和整合水位信息。

6 結 語

把物聯網技術當作核心的農業生產監控系統建設，具備一定的穩定性及可靠性，并且自身含有的可移植能力比較高，應用人員能利用監控系統，提升數據平穩度，由數據庫保存相關數據，給農業環境探究提供精準的水平。在物聯網環境下，給農業生產智能化發展提供了支持，并對農業智能化發展起到引導性作用。