基于互聯網+的智慧灌溉系統設計研究新探

杜建龍

甘肅象鑫工業自動化科技有限公司 甘肅 白銀 730900

農業作為推動社會經濟穩定發展的基礎產業，其發展穩定性也直接影響到社會結構穩固性。在農業生產活動中，灌溉的及時性、有效性直接影響到農業產量與質量，基于新技術新設備快速發展背景，建立智慧化灌溉系統，能夠對整個灌溉過程進行動態控制，在確保農業正常生產的基礎上，減少水資源損耗?；诨ヂ摼W+技術優勢，設計契合實際需求的灌溉系統，能夠順利實現灌溉遠程預約與控制，提升灌溉內容的時效性與智能性。

1 互聯網+關鍵技術整理

1.1 無線傳感網絡技術

目前，應用較多的無線傳感技術是一種能夠實現近距離 Zig Bee 通信技術，能夠在信息點位分散、信息采集需求大的場合中應用，且信息傳輸過程安全可靠，在農業生產、智能家居及小型智能交通領域得到大規模應用。Zig Bee 無線傳感網絡技術能夠在無命令或者無信息傳輸時處于休眠狀態，從而使通信設備功耗低。該通信系統的可靠性高，可避免在數據通信量較大時，在同一通信窗口時域內出現信息傳輸通道沖突； 能夠在進行數據傳輸時進行冗余信息數據的校驗，并進行數據加密，從而保證信息傳輸的安全性。基于結構劃分理論，Zig Bee 無線傳感網絡技術在應用中可劃分為四個層次：（1）物理層，其功能為數據信息接收、數據管理、數據服務等；（2）通信層，其功能為進行數據鏈路選擇、提高通信過程的安全性；（3）網絡層，其功能為進行節點組網運維管理、數據信息快速傳輸等；（4）應用層，功能是搭建通信安全機制，提升需求與系統服務匹配度。

1.2 應用程序技術

在互聯網+技術體系中，為確保應用技術的順利實現，也會使用到應用程序技術，其主要依托于Android系統框架，搭配其他組件順利調用各類信息。在此框架系統中，Activity 組件屬于非常核心的內容，該組件功能的實現會以窗體的形式進行呈現，而且在各類視圖控件輔助下，能夠將控件觸發功能順利發揮出來。而且在應用程序技術的使用中，也含有了許多個Activity組件，不同組件的回調函數存在一定差異，以此來實現不同的應用功能。另外，在應用程序的運行過程中，也會設立主線程、子線程，以此來滿足不同情況下的運行要求，達到安全運行的目的。另外，該應用程序技術在運行時還會使用到其他組件，對應名稱及功能如下：①Content Provider 組件，該組件在運行時的主要功能是順利完成數據交互與共享；②BoadcastReceiver組件，該組件在運行時的主要功能是高效響應特殊灌溉數據，整個過程耗時較短，滿足相應的使用要求；③Service組件，該組件在運行時的主要功能是對傳輸的灌溉數據進行獨立化處理，以滿足相應的使用要求。

1.3 GPRS技術

除上述提到的核心技術外，GPRS技術在使用中也具備了良好的應用價值，該技術在應用中的主要功能，是對采集數據進行高效傳輸，并且在應用中也會在同信道內進行共享，從而提高信息傳輸過程的時效性。在技術應用過程中，也會利用客戶端分類、系統轉移等方式來完成數據傳輸與接收，以提升數據傳輸結果的時效性與高效性。在GPRS技術應用中，其結構層次與具體功能如下：（1）GGSN技術，其主要的功能包括灌溉數據傳輸、灌溉數據接收等，同時會根據通訊協議來篩選最合理的信息傳輸途徑，以滿足相應的使用要求。（2）SGSN技術，其主要的功能包括管理移動灌溉客戶端、接收與整理灌溉數據。（3）MS技術，其主要的功能包括發送灌溉信息、管理移動灌溉終端、灌溉系統信息存儲等。

2 基于互聯網+的智慧灌溉系統設計要點

2.1 登錄接口模塊

登陸接口模塊的主要運行功能，是對操作智慧灌溉系統的身份進行證明，確保系統運行環節的安全性。該模塊主要由以下幾部分構成：（1）用戶賬號，一般會由在數字、字母、符號組成，賬號具有不重復性的特征，設計時的參數名為username，并且在設計時選擇String類型進行整理，以滿足不同情況下的應用要求。（2）用戶登錄密碼，由用戶自己進行設計，為確保運行安全性，要求密碼包含數字、字母、符號等，密碼組合不少于兩種符號，設計時的參數名為password，并且在設計時選擇String類型進行整理，以提高密碼的保密性與安全性。（3）驗證碼，注冊時需人員使用手機號進行注冊，登陸時會向手機發送數字驗證碼，起到保護系統的作用。設計時的參數名為validate Code，并且在設計時選擇String類型進行整理，以提高驗證碼應用安全性。（4）密碼更改模塊，用戶在密碼更改時需要在該模塊進行，需要先進行舊密碼的填寫，隨后再填寫新密碼，并重復填寫新密碼，以滿足相應的使用要求。

2.2 設備管理模塊

設備管理模塊的主要運行功能，是對智慧灌溉系統的各項設備運行狀態進行科學化管理，確保系統運行過程的穩定性。該模塊主要由以下幾部分構成：（1）設備名稱，包含了智慧灌溉系統中所有的設備名稱，如節流閥、供水系統等，設計時的參數名為name，并且在設計時選擇String類型進行整理，為方便用戶使用會對同類型設備進行編號，以提高操作過程的時效性。（2）每頁顯示數量，是指智慧灌溉系統中每一頁顯示的設備數量，一般會默認30為每頁數量， 設計時的參數名為page Size，并且在設計時選擇String類型進行整理，提高每頁數據顯示結果的直觀性。（3）分組與部門，是指智慧灌溉系統中的不同分區和不同分組，這樣也可以方便用戶進行操作，提高操作結果的合理性。設計時的參數名為grouping.id，并且在設計時選擇String類型進行整理，以滿足不同情況下的使用要求。（4）位置信息，是指智慧灌溉系統中不同結構的對應位置，搭配著相應的圖片來幫助用戶鎖定項目，設計時的參數名為is Get Configur，并且在設計時選擇String類型進行整理，滿足不同情況下的應用要求。

2.3 分組管理模塊

分組管理模塊的主要運行功能，是對智慧灌溉系統的各項內容進行分組列表，并以此來進行科學化管理，確保系統運行過程的穩定性。該模塊主要由以下幾部分構成：（1）分組列表頁碼，包含了智慧灌溉系統中所查詢列表內容的對應頁碼，設計時的參數名為page.page No，并且在設計時選擇Int 類型進行整理，以加快相關信息的獲取速度。（2）分組列表數量，包含了智慧灌溉系統中所查詢列表中對應的內容數量，設計時的參數名為page.page Size，并且在設計時選擇Int類型進行整理，以得到準確的數據分析結果。（3）設備所在片區id ，包含了智慧灌溉系統中所查詢設備的ID名稱和對應位置，設計時的參數名為office.id，并且在設計時選擇String類型進行整理，以提高分析結果的合理性。（4）設備所在分組id ，包含了智慧灌溉系統中所查詢設備在分組中對應位置，設計時的參數名為id，并且在設計時選擇String類型進行整理，具備了良好的使用價值。

2.4 數據分析模塊

數據分析模塊的主要運行功能，是對智慧灌溉系統獲取到的相關信息進行綜合分析，從中篩選出有價值應用數據，為系統高效管理提供有效幫助。該模塊主要由以下幾部分構成：（1）片區對應數據，包含了智慧灌溉系統管理片區中的相應數據，會在模塊中進行數據整合，滿足不同情況下的應用需求。設計時字段名為type，而且綜合考慮各項參數應用要點進行整理。（2）區域名稱，即智慧灌溉平臺中所管理的所有區域名稱進行整理，同時搭配ID參數來幫助用戶準確識別該區域情況，在設計時的字段名稱為name，便于相應的使用要求。（3）片區及分組數據模塊，其包含了片區中的相應數據，其內容涉及片區的具體名稱、片區ID、具體類型、數組等，使用String類型數據進行整理，以便于相應數據的快速處理。

2.5 定時任務模塊

定時任務模塊的主要運行功能，是對智慧灌溉系統運行時的任務進行定時，從而提高系統運行時的時效性與節能性。該模塊主要由以下幾部分構成：第一，創建/修改定時任務模塊，在應用中用戶在系統中可以對定時任務進行增加與修改，其內容可以細化到開始澆灌的時間點（幾時幾分）、結束澆灌的時間點（幾時幾分）、執行的日期、單次作業數量等。第二，啟動輪灌方案模塊，該模塊的主要工作，是在前期工作中擬定相應的輪灌方案，而且在系統中會對這些方案進行ID 標記，這樣也便于后續查找，而模塊和系統關聯在一起，以達到方案順落實的作用。第三，停止輪灌方案模塊，該模塊的主要工作，是根據工作中擬定的輪灌方案結束標準，如時間、水量等，達到某要求后系統會停止任務，并顯示任務處于完成的狀態，這些內容也會進行ID 標記，便于后續查找工作的順利進行。

2.6 監控管理模塊

監控管理模塊的主要運行功能，是對智慧灌溉系統運行過程進行動態監督，根據得到的監督結果及時調整相應策略，以提高整個系統運行狀態的高效性與節能性。該模塊主要由以下幾部分構成：第一，監控設備模塊，在應用中會在系統覆蓋區域內的合適位置安裝監控設施，對于整個系統的執行情況進行監督，并且為了方便管理，在監控管理模塊中羅列了設備歸屬部門、設備名稱、設備編號、所屬賬號、ID等內容，以提高監控管理結果的時效性[1]。第二，賬號管理模塊，該模塊的主要工作是與監控管理模塊工作內容相匹配，而且在系統中會對這些賬號ID 進行標記，這樣也可以防止賬號丟失、惡意操作等情況，維持系統運行環境的安全性與可靠性。

2.7 上位機界面模塊

上位機界面模塊的主要運行功能，是對智慧灌溉系統運行過程進行直觀化展示，用戶和管理者可以通過客戶端對目前系統工作情況進行監督，并且也可以根據反饋情況人工調整系統工作參數，從而確保系統工作狀態的穩定性，充分發揮系統的智能化應用特征。該模塊主要由以下幾部分構成：第一，首頁模塊，在應用中主要顯示用戶登錄后的首頁，在該首頁中包含了一些基礎模塊，如設備模塊、檢索模塊、任務模塊等，并且頁面右上方也顯示了查詢列表，以便于相關查詢活動的高效展開，滿足相應的使用要求[2]。第二，詳情頁面模塊，該模塊的主要工作是對某一內容進行詳細展示，如查詢到某一設備時，詳情頁會顯示設備歸屬部門、設備名稱、設備編號、工作起始時間、故障頻次、故障修復時間、歷史記錄、所屬賬號、ID等內容，幫助用戶或管理人員更加全面地了解所需信息，提高所存儲信息的使用價值。

2.8 數據庫模塊

數據庫模塊的主要運行功能，是對智慧灌溉系統運行時產生的數據進行存儲，存儲時會對這些歷史數據進行標記，以便于數據的查詢和提取。目前常用的數據庫模塊為My SQL 數據庫，此類型數據庫具有儲存效率高、存儲容量大等優勢，與該系統具備良好的契合度。該模塊主要由以下幾部分構成：第一，普通數據庫模塊，在應用中主要用于存儲普通類型的運營數據，以時間線、設備名稱、所屬片區、具體編號等分類依據進行分別整理，而且根據數據間的關聯性，也會對進行屬性標記，便于數據的提取與應用[3]。第二，價值數據庫模塊，此類數據是基于數據挖掘技術對已有數據進行整理，如設備故障處理過程、突發事件節點數據等，這些數據會參考相應的分類標準進行單獨設置，這些數據也會為管理系統的不斷完善提供價值參考，從而提升所存儲信息的使用價值。

3 系統性能測試要點

3.1 節點通信性能測試

在完成系統設計之后，進入到系統測試環節，以校核系統性能的合規性。在對節點通信性能進行測試時，需要在實驗室當中搭建相應的節點組網，校核組網完整性之后利用無線傳感器進行檢測，檢測時會通過兩個網絡節點來輸入指令數據，并且以節點距離作為變量來校核通信傳輸時間，進而判斷出系統是否順利完成組網。根據已有的統計數據可以得知，在節點距離5-10m的范圍內，通信傳輸時間在1.0-3.5s，達到了既定的通信要求，能夠滿足相應的使用要求。同時對指令的完整性進行檢查，根據統計數據可以得知，通信指令的完整率不低于98.6%，表示信號傳輸結果可滿足常規要求，但仍有一定的進步空間，也是后續發展過程中需要重點關注的內容。

3.2 灌溉系統性能測試

在對灌溉系統性能進行測試時，需要在實驗室當中對系統的所有模塊進行整合，隨后在戶外設置若干灌溉設備，利用無線傳感器進行檢測，檢測時會通過采集指令傳遞情況、設備工作狀態等內容，來客觀判斷灌溉系統性能的合理性。例如，某實驗中設置了空氣相對濕度小于30%時，系統會在15min 后啟動灌溉設備來灌溉農田，而灌溉時間預設為30min。在多個區域內設置多組實驗，對其執行數據進行采集。根據統計數據可以得知，在空氣相對濕度達到預定要求后，“15min后啟動灌溉設備”這一指令的達標率在99.1%，而“灌溉30min”這一指令的執行率為98.7%，系統運行狀態可滿足常規要求，但仍有一定的進步空間，需要在后續發展中進行不斷完善，以提高系統運行狀態的穩定性。

4 結束語

綜上所述，在智慧灌溉系統設計活動中，互聯網技術具備了良好的應用價值，基于互聯網+創造的便利條件，整理智慧灌溉系統設計經驗，不僅可以提高智慧灌溉系統工作性能穩定性，而且對于提升系統工作質量，延長系統使用壽命有著積極作用。