基于物聯網的智能農業監測系統的設計與實現

陳 嘉

（湖南網絡工程職業學院，長沙 410004）

從古至今農業就是一個國家經濟發展的基礎，農業的發展水平關系著一個國家的穩定與繁榮。隨著科技的發展，農業和物聯網結合起來，形成農業物聯網。物聯網的智能農業監測技術是目前農業管理的發展方向。

1 物聯網與云計算的概念

（1）物聯網簡單來說就是物與物相連組成的互聯網，是通過射頻識別、紅外線感應器、全球定位系統、掃描器等信息傳感設備組成的一種網絡系統，它能對物品進行智能化識別、跟蹤定位、監控和管理。物聯網和傳統互聯網的區別在于物聯網有終端多樣化，智能化管理，網絡包容性強等特點。

（2）云計算是一種互聯網計算方式，它將網絡連接的計算資源整合調度，然后形成一個巨大的計算資源庫并向各個用戶進行按需分配，這個資源庫我們稱之為“云”。

“云”的價值非常大，對于資源使用這來說是無限大，并且可以隨時隨地按需使用，付費按使用的資源來付。廣義的云計算則指資源服務的使用和交付模式，也就是通過網絡獲取所需的服務。

2 農業物聯網監測系統總體構架及工作流程

農業物聯網監測系統由傳感數據采集系統、環境控制系統、遠程網關、無限傳感網和云服務平臺組成。

智能農業物聯網的監測系統工作流程：一是打開各個傳感器監測節點電源，利用協調器建立無線網絡，然后加入路由節點和無線傳感器監測節點；二是多個傳感器節點和路由節點掃描ZigBee網絡并加入該網絡，組成無線傳感器網絡。

3 農業物聯網監測系統的軟件設計

監控系統的軟件設計需要涵蓋測量風向風速、溫度、光照、濕度、降雨量、土壤溫濕度等一系列農業環境要素，根據植物生長需求進行智能控制這些環境要素的相關設備，為農作物的生長提供最佳的環境。

3.1 智能農業監測系統中對溫濕度的監測和報警

智能農業監測系統設計溫濕度傳感器驅動，使用的傳感器是DHT11數字溫濕度傳感器。它采用數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，可靠性和穩定性都很好，同時具有體積小、耗能低、抗干擾能力強等許多優點。

3.2 智能檢測系統中設計紅外線監測功能

紅外線監測是在接收到協調器發出的信號后，紅外線監測節點開始運行，當有人在傳感器前移動時，紅外線監測系統就會有感應。有些地方設置的紅外線監測節點要求無人長期停留，紅外線監測系統感應到有人在監測范圍時就會發出警報提醒管理人員，以免造成損失。

3.3 監測系統中的協調器設計

各節點的工作都需要協調器啟動并向節點發送開始信號，節點發生報警事件同時立即向協調器發送信號，協調器就做出相應的處理。如溫度報警信號傳到協調器時，協調器的報警指示燈會閃爍一定次數。不同的監測節點報警時協調器報警指示燈閃爍的次數不同。同時協調器會在接收到報警信號時進行后臺處理。

4 智能農業物聯網前端監測系統事件設計

4.1 ZigBee協議系統

ZigBee協議采用一個Z-stack的任務輪詢操作系統，該系統的任務可以為用戶實現添加自定義任務，同時可以完成網絡層等默認的系統任務。該系統可以通過處理不同的時間函數來完成任務功能，其中每個任務ID可以容納16個事件。除此之外，用戶可以設置自定義任務，自定義任務每個可以處理15個事件，能夠幫助用戶實現更多的應用功能。

4.2 監測系統的事件觸發方式及流程

智能農業監測系統主要采用指令觸發方式。該方式的控制指令程序是先由無線網絡發送到無線傳感器節點，節點檢測到指令后進行事件位置標志，接著處理函數進行相應處理，實現相應的操作。

指令觸發方式的程序：任務觸發事件經過處理函數調用接口函數，完成數據包的接收工作；接收到事件信息后進行解析消息數據包，接口函數對事件的位置進行標識；最后函數處理被觸發的事件，隨后節點收到處理指令并執行操作。

4.3 智能農業監測系統的數據發送形式

在該系統中數據的發送形式有廣播發送、組播發送、綁定設備發送和點對點發送等。其中，溫濕度監測和紅外線監測數據的發送形式均屬于廣播發送形式，也就是當協調器發送開始信號時，傳感器網絡中的所有溫濕度監測節點和紅外監測節點同時開始工作；點對點的發送形式即當溫濕度監測節點和紅外監測節點同時報警并向協調器發送信號。

5 結束語

科技在不斷發展，用科技帶動農業的發展有利于社會經濟的發展，本文研究介紹了物聯網前端無線傳感器網絡的設計、搭建和監測的方式，物聯網的智能農業監測系統的設計與實現旨在促進農業的發展，提高農作物的產品質量和生產效率，有助于實現智能農業的監測控制及智能化管理，提高我國的經濟實力水平。