基于物联网技术的农业信息智能监测系统研究与设计

2016-04-12江武志

工业设计 2016年9期

关键词：联网智能环境

江武志

中山职业技术学院，广东中山，528404

基于物联网技术的农业信息智能监测系统研究与设计

江武志

中山职业技术学院，广东中山，528404

随着社会的发展，我国对农业的重视程度逐渐的增加，不仅在各种政策上给予了农民于鼓励，而且还在技术上给予其支持。在这种情况下，智能化机械、农业信息智能检测系统就应运而出，使农业生产工作更加的智能化、信息化，更好地促进了农业生产得发展，为农业的发展提供了有效的依据。而这项技术在刚刚起步的阶段中，人们对其了解的程度还不是很高。因此，为了使其在农业中发挥出更大的作用，本文就对基于物联网技术的农业信息智能监测系统进行了研究，首先对农业信息智能检测系统总体设计进行了阐述，然后分析了农产品的生长环境监测系统，之后介绍了服务器平台数据及管理系统以及用户实时分析和管理系统，最后，对该项技术的应用效果进行了概述，以使人们对其的了解程度更加的深刻。

物联网技术；农业；信心智能检测系统；研究

1 引言

随着我国改革开放政策的实施，逐渐加强了与世界的接轨；加强了对科研事业重视程度，不断地对科学技术进行研究，使计算机网络技术、物联网技术、通信技术、传感技术等得到了大力发展，这些技术被广泛应用到了各个行业当中，推动了各个行业的发展。而到了当前阶段中，国家对农业的重视程度也在逐渐地加重，对农业生产进行监测的过程中也逐渐的加入了这些技术，使农业生产向着信息化的方向迈进了一大步。但是，我国的这项技术才刚刚起步，对于西方发达国家来说，我国研究的成果相对较为落后，该项研究方面的人才比较缺失，使这项技术还有很大的提升空间。因此，在当前阶段中，加强对基于物联网技术的农业信息智能监测系统进行研究具有重要的意义，更好地促进农业生产行业的发展。

2 农业信息智能检测系统总体设计

2.1 系统的整体设计

随着社会的不断发展，促进了科学技术的不断提升，使计算机技术、通信技术、物联网技术等等各项技术都在不断的前进，各行各业都对其进行了广泛的使用，促进了社会更加快速、稳定的发展。在农业生产中也对这些技术进行了使用，形成了农业信息智能检测系统，该系统的出现使生产环境更好的满足农业生产的需求，有效的促进了农业生产的发展。在该系统中，是对农业生产的特点进行了分析，根据分析的结果，可以将其分成两个部分，第一个部分为数据采集端，这一部分中主要是以传感器技术为基础上建立的，将相应的传感设备安装到指定的位置，通过传感器对环境数据的收集来完成监控任务，使生产人员能够了解生产环境任何时期的状况。第二个部分为数据管理端，将上一部分收集到的数据进行统计、分析与管理，根据分析出来的结果，通过互联网技术、计算机技术等向用户数据进行反馈，对用户的农业生产工作进行控制，使用户能够更好地进行农业生产工作，有效的增加了用户的经济效益，为社会的发展做出贡献。农业信息智能检测系统总体设计流程图如图1所示。

图1 农业信息智能检测系统总体设计流程图

2.2 系统拓扑

在该系统中，可以对农业生产的各个时期进行监控，通过不同的设备对不同的环境进行监控，有效地了解农作物以及养殖物的生长环节。如对温度进行监控就需要使用温度传感器设备；对环境中的含氧量进行检测时就要使用氧气输送系统；对环境中的光照能源进行监控，就需要使用太阳能设备系统对其进行供电，使农业生产的环境得到了实时的监控。在这些设备运行的过程中，就会不断地采集其所需要的数据，并通过通信技术，将这些数据数字化，通过4G或WiFi无线网络、以太网、卫星通信系统等多种形式传输至网络系统中，用户以及系统的管理人员就可以通过手机短信、计算机网络等对这些信息进行观看以及使用，能够及时、准确地获取农业生产的相关信息，不仅加强了其对农业生产各个方面的正向追踪，同时还可以使用户以及管理者根据收集到的信息，对农业生产工作进行逆向追溯，使用户不论是在任何地点与环境中，都能够对农业生产的环境、作物以及养殖物的生长情况进行了解，根据了解的内容对农业生产工作进行实时管理；并且，在农产品销售的过程中，用户还可以向企业提供监测的数据，根据数据对生产进行分析与管理，使政府部门与企业更好地对产品进行掌握，做出准确的评价。农业信息智能检测系统拓扑图如图2所示。

图2 农业信息智能检测系统拓扑图

3 农产品的生长环境监测系统

在我国的发展过程中，农业一直处于重要的地位，不仅为我国庞大的人口提供了充足的食物，而且为我国的发展提供了重要的依据。对农业生产过程进行研究可以发现，能够对其产生影响的因素有很多，如土地的营养成分、种植过程中使用的种子的好坏程度、农作物以及养殖物的生长环境等。而在该检测系统中，就是主要对生长环境进行监控的，包括了生长对温度、含氧量、光照等的需求。

3.1 温度的监测系统

不论是在农作物生长的过程中，还是养殖物生长的过程中，温度都在其中起到了关键的作用，温度较高或较低都会对生长带来一定的影响。因此就要对农业生产过程中的环境温度进行控制。在对温度控制的过程中，通常使用的是温度传感器，根据其在实际中应用的效果，其在检测过程中的作用可以分为两种。首先是对温度进行监控，将生产环境的温度进行收集，将收集到的数据传递到数据中心中，为数据中心的分析、处理工作提供了保障，可以使相关人员及时的了解农业生产环境的温度信息。在实际的温度传感器使用中，选用的是热电偶温度传感器，该种传感器感应的时间极短，测量温度的时间较快，满足作物生成过程中的实时温度检测，在传感器使用的过程中，根据不同的农业生产环境，将传感器安装到合理位置，使传感器可以对作物生长环境进行更加标准的测定，同时利用传感器内的通用分组无线服务设备以及电缆等，将收集到的信息传递给服务平台。并且可以根据不同的农作物与养殖物对温度的要求不同，可以实行每个4小时便进行一次测量温度情况的发送，从而保证用户以及系统的管理人员能够及时的了解到准确的温度信息，根据该信息对生产工作进行调整。

3.2 含氧量的监测系统

在农作物以及养殖物的生长过程中，氧气起到了重要的作用，如果氧气浓度不足的话，就会使生长变得缓慢，甚至出现死亡的现象。因此，就需要对农业生产环境进行含氧量的监控，在该项工作中使用的是氧气输送系统。这一系统与其他系统有明显的差异，就是其内部存在一个接收器，用户以及系统的管理人员在对含氧量进行控制的过程中，就不需要通过服务器的平台发布命令，直接在相应的设备上对氧气排输送统进行设定，对环境的含氧量进行控制，以使环境中的含氧量得到保证。

在该系统中，主要包括了3个部分，第一部分是相应的传感器设备，对环境内的氧气含量进行监测；第二部分为类手机设备，该设备的样式与普通手机基本一致，可以直接的接收到传感器传回来的信息，根据信息相关人员可以对其进行操作，使氧气排送设备的输送效率满足农业生产的要求；最后一部分就是氧气输送设备，该设备受到类手机设备的控制，对相应的农业生产环境提供氧气量。并且，在该系统中，向人们日常中使用手机一样，一个系统有一个号码，通过号码的设定，可以将类手机设备与氧气输送设备意义对应，以使生产环境的含氧量得到保证，部分氧气排送设备如图3所示。

图3 部分氧气排放设备

3.3 光照能源管理系统

在农业生产过程中，除了上述的两项对生产具有较大的影响外，光照能源对农作物以及养殖物的影响也是非常巨大的。如果光照不足的话，农作物或者是养殖物的生长就会缓慢，到了收获的季节时，往往达不到生产的要求，在气候的响应下，就会使农业人员提前收获，使收获的产品数量大大的减少了。因此，在农业生产中对光照能源进行控制也至关的重要。在对光照能源进行控制时，包括了两个部分，其一为电路部分，该部分根据产品对光照的需求量，并结合生活中实际的光照时间，将每天所需要的光照计算出来，当阴雨天气或者是冬季时，根据计算出的结果对电路进行设定，以使农业生产环境的光照能源达到要求；第二个部分就为太阳能设备，该设备是对太阳光进行收集，将其转化成为相应的电能，并储存起来，当电路启动时，向电路提供电力能源。而且根据相关的报告调查，1小时收集的太阳能转化为电力能源后，可以使100W的灯持续工作7个小时，而一般情况下太阳能设备每天能够收集9小时以上的太阳能。因此，就会使电力能源出现了富余，可以为其他系统的用电提供了有效的帮助。

4 服务器平台数据及管理系统

在该系统中监控系统起到了数据收集的作用，而为了使这些数据体现在用户以及管理人员面前，就还需要相应的服务器平台。在服务器平台中。当温度传感器将农业生产环境的温度传递回数据中心后，数据中心就将其传递到服务平台中，该平台就会对数据进行分析以及整理，使农业生产环境的温度数据上传至网络中，用户利用手机或计算机等工具，登陆到相应的网页中，就会对这些数据进行了解，然后与相关的农业生产资料以及生产经验进行比较，将生产环境中的问题寻找出来，并使用相应的设备对其进行控制，以使农业生产能够更好地进行。根据系统功能的不同，可以将其分为三个模块，分别为管理员模块、客户模块以及供应商模块。根据业务处理的顺序可以将其分成4个层次，第一个层次为表示层，即为浏览器页面，通过CSS模块来对网页进行控制，完成对超文本标记语言的控制等，并且该层还会对传感器传递回的信息进行收集与检验，之后将数据继续向下传递；第二层为业务逻辑层，该层具有承上启下的作用，主要是针对具体问题的操作，也可以理解成对数据层的操作，对数据业务逻辑处理；第三层为数据访问层，该成是对原始数据进行操作，最后一层为数据层，该层会将数据进行储存，为今后的使用与分析提供了帮助。该系统的结构如图4所示。

图4 服务器平台数据及管理系统的结构

5 用户实时分析和管理系统

该系统主要的作用就是为了加强对农业生产而研究出来的，不论是环境监测系统还是服务器平台数据及管理系统只是对数据进行收据以及处理，用户的使用价值尚低，因此就还需要用户实时分析和管理系统。农业生产用户作为一个单独的主体，可以使用当前的先进技术，如计算机、手机等工具，登录到相应的系统软件中，通过网络对监测到的数据进行查看，使用户能够及时、准确地了解到生产环境的信息，根据相关的材料进行分析，制定出合理的决策，使生产环境得到有效的控制。用户通过对浏览器网页的登录，可以对全部农业历史数据以及最新数据进行查看，这有利于农户对农场数据加以分析同时可以学习有关知识以及经验的总结。此外，也有利于政府监管、用户间的互相监督以及客户溯源等。该系统可以依照用户申请的顺序将用户的农场进行相应的排序，这样用户可以依照相应的序号进行对自己的全部农场加以管理与控制。

6 基于物联网技术的农业信息智能监测系统的实际应用效果

随着社会的发展，人们的生活质量不断地提高，对各种食品的要求也在不断地提升，在这种情况下，就对各种先进的技术进行分析与研究，结合农业生产的特点，研制了基于物联网技术的农业信息智能监测系。该系统在实际的应用过程中，可以有效地对农业生产的环境进行监控，将农业生产过程中的智能化进一步的提高，使农业生产人员能够及时、准确地了解环境的状况，为农业生产的进行提供了良好的帮助。该系统使用的设备较为普通，均是日常生产生活中使用的设备，如各类传感器、手机、计算机等，使得其制造的成本不是很高，很容易在实际的农业生产中实现；同时，该系统的结构较为简单、稳定性能良好，不论是在建设中的农场中还是已经建立完善的农场中，都可以直接的将该系统嵌入进去，快速的进行使用。而且，该系统可以和很多的系统进行结合，诸如当地的农业信息系统，从而形成更加广阔、稳定的农业平台，更好地促进了农业生产的发展。

7 总结

综上所述，基于物联网技术的农业信息智能监测系统中包括了很多项科学技术，如计算机技术、传感技术、物联网技术、通信技术等，这些技术的使用，使检测系统的使用性能提高了很多，更好地对农业生产进行监控，加强了农业生产监控的效果，更好地促进了农业生产的发展。由于这项研究在我国刚刚的起步，发展的还不是很完善，其中还存在着一些缺陷，使其在实际应用中存在一定的抑制作用；并且，随着科研项目的不断研究、科学技术的不断发展，还会促使计算机技术、通信技术的等逐渐的前行，因此，对基于物联网技术的农业信息智能监测系统的研究步伐就要持续的进行，使各种先进的科学技术不断地加入到该系统中，不断地将其进行完善，使其在农业生产发展的各个阶段中都能够起到重要的作用。

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