基于物联网的智能农业中控平台设计与开发

苏文芝，孙建国

(济源职业技术学院 信息工程系,河南 济源 459000)



基于物联网的智能农业中控平台设计与开发

苏文芝，孙建国

(济源职业技术学院 信息工程系,河南 济源 459000)

运用新大陆系统应用环境部署、服务器端软件部署，通过PC客户端C#.NET应用开发和移动端Android应用开发实现设计.主要实现了农业生产培育区域智能环境监测、办公管理区域通往培育区域楼道灯自动(手动)控制和仓库区域监控安防检测设计与开发.

物联网；智能农业；Zigbee；Android；C#.NET

物联网被视作继计算机技术、互联网、移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，将成为未来带动我国经济发展的主力军.在农业物联网大棚控制系统中，运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、光照强度、等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境.远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制[1].采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件，物联网的智能农业中控平台实现了农业生产培育区域智能环境监测、办公管理区域通往香菇培育区域楼道灯自动(手动)控制和仓库区域监控安防检测.

1　物联网概述

物联网是通过射频识别RFID、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[2].也就是“物物相连的互联网”[3].

国家《物联网“十二五”发展规划》重点发展智能农业、智能工业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居等九大示范工程.物联网涉及感知层感知关键技术、网络层信息传输关键技术、应用层接口技术及智能应用[4].

1.1感知层感知技术

感知层是物联网的基础，是联系物理世界与信息世界的重要纽带.感知层是由大量的具有感知、通信、识别(或执行)能力的智能物体与感知网络组成[5].其关键技术有：微型和智能传感器技术、超高频和微波RFID技术及位置感知技术.

1.2网络层传输技术

网络层传输技术涉及二维码的生成与识别技术、基于ZigBee和蓝牙的短距离无线通信组网技术.无线传感器网络、移动通信网、互联网、专网等各种网络间相互融合技术，实现异构网络融合[6].

1.3信息处理及安全技术

网络存储、虚拟存储、云计算等技术及数据挖掘技术在物联网市场广泛应用.

2　功能实现分析

《物联网的智能农业中控平台设计与开发》实现了农业生产培育区域智能环境监测、办公管理区域通往香菇培育区域楼道灯自动(手动)控制和仓库区域监控安防检测等功能.如图1智能农业应用拓扑.

《物联网的智能农业中控平台设计与开发》涉及如下几个子功能：

(1)系统应用环境安装部署.

(2)智能楼道灯控制，当人体红外感测到有人时，楼道灯自动开启30 秒钟，或通过手动控制.

(3)智能生产车间环境控制.比如香菇生长要求空气湿度 60%～70%，温度为 25 ℃，通过智能化环境监控，实时控制香菇生长的温湿度环境.

(4)仓储区域火情监控及报警，要求联动报警.

(5)仓储区域温湿度、光照值实时采集，并在LED屏上显示.

(6)从办公区能监控到仓储区域实时视频情况，并能控制方向.可以开启存储模式，设置按一定时间间隔存储到SQLServer数据库中.

图1　智能农业应用拓扑

3　物联网应用环境部署

感知层设备、网络设备安装、连接、配置、调试，完成系统传输层的部署，使系统传输层连接通畅并保证各个设备能正常工作.部分应用场景系统进行部署，包括对服务器端应用系统、PC 客户端应用系统部署及移动、手机端应用部署[7].

3.1感知层设备连接

物联网以感知与识别技术实现物联网的信息采集，是物联网主要的数据来源，物联网的各种应用都通过采集各类信息和数据来实现.物联网智能农业平台需安装数字量采集器、继电器、照明灯座、警示灯、对外对射、人体红外传感器、可燃气体传感器、一氧化碳传感器、温湿度传感器、光照度传感器、火焰传感器、烟感传感器、光电传感器等[8].如图2物联网智能农业平台设计.

3.2传输层网络设备调试

物联网要实现物物相连，需要网络作为连接桥梁.通信与组网技术完成感知信息的可靠传输.Zigbee是一种短距离无线通信技术，主要面向低速率无线个人区域网[9].传输层网络由Zigbee采集模块安装、Zigbee程序配置和Zigbee传感器安装、路由器连接与配置、串口服务器、网络摄像头等组建[10].

图2　物联网智能农业平台设计

3.3物联网感知层开发、调试

利用ZigBee 无线传感网部分的硬件设备、相关程序及工具，完成程序的编写及配置，建立无线传感网；利用无线传感网部分的硬件设备以及IAR 工程代码实现任务.感知层硬件环境：计算机，ZigBee 无线传感网： ZigBee 协调器模块、继电器模块、感器模块(温湿度、光照、人体红外、火焰、空气质量一氧化碳、可燃气体)、风扇等[11].各模块参数配置如表1传感器、继电器、主控器的参数配置.

表1　传感器、继电器、主控器的参数配置

3.4服务器端环境部署

物联网服务器端安装IIS7、Micrsoft SQL Server 2008 数据库、.NetFrameword4.5及Web配置等[12].

4　物联网移动端应用开发

新建Android 应用工程，利用相关接口文件(jar、.so 文件)及其文档，在移动互联终端上实现“农业培育区域智能环境监测”、“办公管理区域通往培育区域楼道灯自动(手动)控制”设计与开发.

4.1智能环境监测实现

智能环境监测采用Java程序开发，通过Zigbee四模拟量采集器采集温度、湿度、光照的数据，四模拟量采集器直接连接移动终端串口[13].

temTv.setText(bean.context.bean.evm_temperature + “℃”);

humTv.setText(bean.context.bean.evm_humidity +“%”);

lightTv.setText(bean.context.bean.evm_light +“V”);

public void run() {

HttpClienthttpClient = new DefaultHttpClient(); // 新建HttpClient对象

HttpConnectionParams.setConnectionTimeout(httpClient.getParams(), 10000); // 设置连接超时

HttpConnectionParams.setSoTimeout(httpClient.getParams(), 10000); // 设置数据读取时间超时

ConnManagerParams.setTimeout(httpClient.getParams(), 10000); // 设置从连接池中取连接超时

HttpGethttpget = new HttpGet(url); // 获取请求

try {

HttpResponse response = httpClient.execute(httpget); // 执行请求，获取响应结果

if (response.getStatusLine().getStatusCode() == HttpStatus.SC_OK) { // 响应通过

String result = EntityUtils.toString(response.getEntity(),"UTF-8");

EnviromentResponsebean = JsonUtil.fromJson(result, EnviromentResponse.class);

if(bean != null && “true”.equals(bean.issucess)){

Message msg = Message.obtain();

msg.what = 1;

msg.obj = bean;

mHandler.sendMessage(msg);

}else{ mHandler.sendEmptyMessage(0); }

} else { mHandler.sendEmptyMessage(0);}

} catch (ClientProtocolException e) {e.printStackTrace();}

catch (IOException e) {e.printStackTrace();}

catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}};

4.2路灯、楼道灯控制实现

public void onClick(View arg0) {

if(“楼道灯”.equals(mControlName)){

sendCMD(streetOpenCommand);}

else if(“路灯”.equals(mControlName)){

sendCMD(corridorOpenCommand);}

5　物联网PC客户端应用开发

C#是微软发布的一种面向对象的、运行于．Net Framework上的高级程序设计语言[14].在PC客户端上使用Microsoft Visual Studio开发工具，C#.NET语言实现“仓库区域监控安防检测”设计与开发[15].

5.1Camera监控实现

publicIPCamera()

{ InitializeComponent();

//向Down按钮添加MouseUp和MouseDown事件

Down.MouseDown += new MouseEventHandler(Down_MouseDown);

Down.MouseUp += new MouseEventHandler(Down_MouseUp);

// 开始显示视频

private void Start_Click(object sender, EventArgs e)

{while (true)

{pictureBox1.ImageLocation = Uri.Text +“/snapshot.cgi?user=admin&pwd=”;

Thread.Sleep(SLEEP100MS); //100毫秒的时间控制

Application.DoEvents(); }} //从上个延时控制回到执行图片显示的时间

摄像头向上、向左、向右方法可参考摄像头向下代码.

5.2人体红外感应检测实现

//将ADAM4150数字量控制类赋值给新变量，方便下面的使用

ADAM4150 adam4150 = Global.ADAM4150Provider;

//使用adam4150.SetData()方法获取传感器数值，获取后的数值缓存在ADAM4150控制类内的属性变量中adam4150.SetData(); //获取ADAM4150控制类内的传感器的值，用于控件显示lblBodyInfrared.Content=adam4150.bodyInfraredValue == false ?“一切正常”:“有人入侵”

物联网PC客户端应用开发的智能农业界面设计如图3所示.

图3　智能农业界面设计

6　结语

《基于物联网的智能农业中控平台设计与开发》运用新大陆感知层设备、网络设备连接与调试、系统应用环境部署、服务器端软件部署[16]，通过PC客户端C#.NET应用开发和移动端Android应用开发设计[17]，实现了“农业培育区域智能环境监测”、“办公管理区域通往培育区域楼道灯自动(手动)控制”和“仓库区域监控安防检测”设计与开发.物联网智能农业中还存在很多精细化管理控制，相信在今后的系统应用和技术发展中会进一步完善设计.

[1]徐珍玉.“物联网+”现代农业发展新机遇[J].上海信息化,2015(6)：22-24.

[2]翁丽.浅议物联网发展对国家审计的影响[C].无锡：江苏省国家审计信息化专题研讨会论文集，2013.

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[4]新大陆时代教育科技有限公司.物联网工程应用系统实训[S].2015.

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[9]胡向东,彭向华.传感器与检测技术[M].北京:机械工业出版社,2010.

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责任编辑：赵秋宇

Design and Development of Intelligent Agriculture Based on Internet of Things

SU Wen-zhi,SUN Jian-guo

(InformationEngineering,JiyuanVocationalandTechnicalCollege,Jiyuan459000,China)

Using the New World system application environment and the new server software deloyment through the PC client C#.NET application development and the mobile terminal Android application development design, we mainly realize environment monitor of the agricultural production breeding areas ,automatical control (hand control) of the lights in the corridor from office management area to breeding area and design and development of security and protection test in the warehouse.

Internet of Things；intelligent agricultural；Zigbee；Android；C#.Net

2016-01-25

济源市2015科技攻关项目(15023036)

苏文芝(1979—)，女，河南安阳人，讲师，硕士，研究方向：计算机网络技术与物联网.

1671-9824(2016)05-0061-06

TP399

A