基于物聯網的智慧農業移動平臺設計與實現

馬冠南 丁春雨 谷金英 鄒思佳 袁鐵英

（吉林省農業資源與農業區劃研究所，吉林長春 130033）

近年來，隨著計算機網絡和通信技術、傳感器測量技術、遙感和地理信息技術的不斷發展，利用部署在大田的各類傳感器和通信網絡，可以實現農田參數的實時獲取和可視化監測，為農業宏觀生產管理、早期糧食估產、災情動態監測評估等提供快速、宏觀的信息[1]，為政府和有關部門提供及時、準確的農情數據。這對推進農情動態監測的業務化運行與公益化服務具有深遠的現實意義。

1 總體設計

本文設計與實現的基于物聯網的智慧農業移動平臺是一款應用農田實時監測系統的監測數據，把農田生態環境參數及時展示在手機上，可以讓工作人員隨時隨地查看實時監測數據，并根據數據及時發布信息服務的手機應用。另外，工作人員還可以使用App的人工監測上報功能，對樣方調查數據進行上報，將樣方點拍照上傳到數據庫，來提高野外調查工作效率。總體功能設計如圖1所示。該平臺提供的監測數據包括視頻監控、氣象參數、土壤參數、高光譜數據、光合有效輻射、葉面積指數等；提供的信息服務包括墑情動態、長勢動態、災害監測、產量預測、面積監測、雪情監測、樣方數據等。

2 實現方式

2.1 功能模塊設計

2.1.1 用戶管理。用戶管理模塊功能用來管理用戶的所有信息，該模塊可分為用戶注冊管理功能、用戶密碼找回功能、用戶登錄信息驗證功能。

2.1.2 農情監測數據展示。農情監測數據展示模塊使用了E-chart開源圖表框架[2]，展現形式有儀表盤、曲線、柱狀圖、表格等。

2.1.3 監測站點位置地圖展示。將監測點位置在地圖上用紅色氣泡標記出來，點擊氣泡可以進入該監測點的詳細監測信息界面，讓用戶直觀看到所有監測點的位置分布。該功能通過高德地圖SDK進行開發，數據準確。

2.1.4 監測站點搜索查詢。根據站點名稱可以精準搜索或者模糊搜索監測站點，通過搜索站點來查詢想要的站點信息、站點監測數據。

2.1.5 監測預警信息接收。該App能夠及時接收服務器發送的監測預警信息，并在界面上用數字圖標提醒用戶及時查看，做好防災減災工作。

2.1.6 人工監測數據上報。野外調查人員可以使用App把實地監測的樣方數據填寫在App上，并可以使用手機拍攝現場照片，使用App的上傳功能，把數據上傳到服務器進行保存。該功能可以上傳表單和照片，采用文件上傳形式，服務器對上傳數據進行解析存儲入庫。該模塊分為3個子模塊：添加樣方點模塊、土壤含水量調查模塊、作物長勢調查模塊。

2.1.7 樣方數據查詢展示。用戶可以根據樣方點名稱進行精準搜索或者模糊搜索樣方點，樣方點數據展示包括實地調查數據展示、數據曲線展示。

2.1.8 信息服務。信息服務主要是對遙感監測信息的展示，包括面積監測、產量預測、長勢動態、墑情動態、災害監測和雪情監測。

2.2 關鍵技術

2.2.1 基于WebGIS的空間信息共享技術。WebGIS是基于網絡的空間數據共享的一種模式，它利用Web瀏覽器或移動終端作為客戶端，利用網絡作為數據傳輸介質，實現數據的分布式處理。WebGIS數據共享模式實現了分布式條件下的空間數據共享，不同格式的數據能通過WebGIS信息中心進行數據發布，并從實際應用出發，參照數據庫的信息量，把各個系統的分支與整個農情服務聯系起來，使信息共享[3-4]。

2.2.2 基于安卓系統的信息快速檢索技術。本文主要采用安卓系統結合農業實際情況，目的是為了完善智慧農業系統，最終建立一個便民實用的農業信息平臺。信息檢索模塊是智慧農業移動平臺的核心模塊，農情信息的檢索首先要考慮信息文件格式問題。本文設計的移動平臺系統可對圖片、視頻、文字等進行有效的處理，同時系統設計相應的檢索方式以便對系統支持的文件進行有效訪問[5]。

3 試驗結果分析

針對基于物聯網的智慧農業移動平臺進行試驗測試，并對農情監測和信息服務2個部分的測試結果進行分析。進入智慧農業移動平臺，默認選中的是農情監測，農情監測界面主要有監測站點查詢、監測地圖、人工監測三大功能（圖2），另外，還有6類監測數據（視頻監控、氣象參數、土壤參數、高光譜、光合有效輻射、葉面積指數）的快速入口。其中：視頻監控可以實現實時傳輸；氣象參數、土壤參數、光合有效輻射的監測頻率為1次/h；高光譜和葉面積指數的監測頻率為2次/d。點擊主頁底部的信息服務選項卡，進入信息服務界面（圖3），信息服務包括監測預警、樣方數據和區劃數據三大功能，還有6類監測報告（長勢動態、墑情動態、雪情動態、面積監測、災害監測、產量預測）的快速入口。用戶點擊相應圖標，可以完成對各類監測報告的查詢。

4 結論

本文采用集成創新的研究方法，通過與實際需求相結合，實現了利用農業物聯網監測的農情信息共享。通過這些信息的實時共享，服務于廣大農戶、企業，提供農田管理的推薦措施，提高其災害防控能力，提高糧食產量。同時，將農情信息及時推送給各農業管理部門，使其足不出戶便能了解農情信息，有助于提高管理效率。