智能大棚温湿度监测系统的设计开发

张芸+韩永奇+马超

摘要：随着互联网技术的不断发展，各行各业都由传统的作业方式向信息化方向发展，面向各种行业的监测管理软件也应运而生，监测管理软件能够帮助管理者进行管理、获取实时数据（音频、视频、文字等数据），实现资源整合及信息共享。现今监测管理软件已成为不可缺少的行业管理工具。智能大棚温湿度管理系统凭借计算机软件技术和物联网技术，结合对监测数据的要求，形成一套可对大棚温湿度进行实时监测的辅助系统软件，为农业对实时数据的监测提供了方便。本文主要介绍使用JavaWeb技术，结合Spring、Hibernate、Strust2 三大框架实现基于B/S结构的智能大棚温湿度监测系统的设计与开发。

关键词：智能;温湿度;实时监测;数据

中图分类号： TP274.4                                  文献标识码：  A               DOI编号：   10.14025/j.cnki.jlny.2016.24.068

1课题研究背景

中国自古就是农业大国，农业生产在国民生产中占据了重要的比重和地位。随着现代科技的不断发展和进步，对生产力水平的要求不断提高，迫切要求中国农业发展走现代化、科技化的道路。在众多的农业生产方式中，温室大棚也成为现代化农业生产比较重要的生产方式之一，所以在科技不断进步的今天对温室大棚生产技术提出了生产和管理过程全自动化的要求。采用电子技术、网络技术等现代化先进技术实现对温室大棚主要环境参数的采集、分析、存储和控制，实现温室大棚农业生产过程自动化，以提高产品质量、生产效率、降低生产成本。

在农业生产中，农作物的生产跟温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤的含水量、肥量等息息相关。在我国有些地区已经实现了温室大棚的智能化，对信息的采集也比较精准，但是很多软件部分都是采用客户端和服务器（C/S）系统结构，要对数据进行监测和查询就必须要在电脑上安装客户端后才能对实时数据进行浏览和历史数据进行查询。每次系统的升级都需要重新安装客户端，从而从不同的方面对使用造成了局限。随着网络技术的不断发展，越来越多的管理软件开始使用浏览器和服务器（B/S）体系结构型模式，用户只要通过浏览器就可以进行管理，用户不仅仅可以在电脑上进行操作，随着移动设备的不断普及，用户也可以通过移动设备进行操作，从而提高了使用的灵活性。浏览器和服务器（B/S）体系结构型模式使软件系统的改进和升级更便捷，只需更新服务器端的软件就可以，这减轻了异地用户系统维护与升级的成本。所以智能大棚温湿度监测系统也从传统的C/S模式发展到目前B/S模式。

2课题研究的意义

传统的农业环境参数的测控手段大多采用人工检测和手工式操作，不可避免地存在着很多问题：比如劳动强度大、测控实时性差、效率低、成本高、精度低等，不但需要大量的劳动力，而且对信息的整合和分析也都不是十分准确，往往因为错误的信息，导致用了错误的方法，使问题没有得到解决，错过了最佳防治时间，最终导致经济损失。所以获取精确的信息，帮助大棚的管理者精确的获取大棚内的各项信息，并根据系统得到的信息进行合理的调度资源，及时准确的解决在生产中的问题，提高工作效率等，是本系统的主要目的。采用客户端和服务器（B/S）系统结构，提高了系统使用的灵活性。

3课题研究思路

该智能大棚温湿度监测系统采用JavaWeb技术，使用Spring ，Struts2，Hibernate 三大框架整合实现B/S模式开发。在开发工具上选择使用MyEclipse10，数据库选用开源的MySQL5.0。在系统开发过程中使用JavaScript和JQuery实现动态效果的展现和数据的基础校验。使用CSS+DIV技术完成页面布局，所有页面统一布局。为提高系统的开发效率，使系统具有很好的可扩展性，采用五层结构设计（视图、缓冲、数据共享、数据库、监测），降低系统的耦合度，提高系统的可维护性。

智能大棚温湿度监测系统应满足以下几个目标：

界面设计友好：界面设计样式统一，功能操作简单，界面简单美观，可视化效果好，界面中颜色搭配合理。

高易用性：由于采用B/S结构实现，用户没有客户端的限制，只要通过浏览器就可以实时进行操作，随着移动设备的普及，更加提高了该系统的易用性和灵活性。

高可靠性：智能大棚温湿度监测系统的节点映射文件是在XML文件中进行配置，未在数据库中进行动态配置，所以该系统可在没有数据库的情况下继续使用，即使在运行中数据库出现问题，也不会影响到实时数据的监测。

可维护性：由于节点监测映射文件可动态加载，在需要添加新的监测节点时，不需要关闭服务器进行添加映射信息，只要在浏览器上操作即可以完成新节点映射文件的添加。

4 智能大棚温湿度监测系统的分析

4.1 监测数据特性分析

智能大棚温湿度监测系统和以往的普通B/S结构的系统有所不同，智能大棚温湿度监测系统对实时数据的要求要比普通系统数据高的多，在实时监测时，要进尽可能的保证数据的实时性，在用户进行监测时，要保证每一条数据都要经过浏览器显示给用户。所以对数据的实时性和完整性要求很高[3]。

4.2监测的基本过程

一是数据获取和数据发送。智能大棚温湿度监测系统的基础数据是通过在大棚中的传感器进行收集，然后在通过智能芯片对收集的数据进行处理，最后在通过网关将数据发送到指定的服务器上。

二是服务器端数据的处理过程。当服务器接收到实时数据后，将数据进行唯一标记，然后将数据放到实时数据池中，等待用户通过浏览器获取实时数据。当用户发起实数据请求时，服务器到实时数据池查找匹配数据进行响应。

三是监测数据的基本过程图，如图1所示：

图1 监测数据的基本过程

4.3数据流程分析

根据智能大棚温湿度监测系统对实时数据的要求，在有用户启动监测功能时，保证数据的实时性的同时，还要保证每一条数据都能到达用户监测端。所以基础数据是通过在大棚中的传感器进行收集，然后在通过智能芯片对收集的数据进行处理，最后在通过网关将数据发送到指定的服务器上。

在服务器上对接收的数据进行分流操作。数据到达服务器中，根据节点映射信息对接收的信息进行处理，然后进行数据分流操作，一边将数据存入数据库，一边将接收到的实时数据放入实时数据池中。

在用户对监测数据发出请求时，如果是实时数据，服务器将直接到实时数据池中获取与之匹配的数据信息进行响应，如果是历史数据，服务器将根据历史数据的获取条件到数据库中进行历史数据查询操作并响应查询到的数据信息。

4.4 功能分析

4.4.1 监测功能 根据智能大棚温湿度监测系统对数据的实时性的要求，该系统内集成了对大棚内的数据可进行实时监测功能。

4.4.2 历史数据查询 在实际生产中经常需要对历史数据进行分析和整理，有时会针对某一时间段的某些数据进行分析，得出一些结论，然后对大棚中的作物采取一些预防或救治措施。所以要在该系统中添加历史数据查询功能。

4.4.3 监测节点映射信息添加、查询和删除 该智能大棚温湿度监测系统是一个在一台服务器上监测多个节点信息的系统，所以在使用中会有节点信息的添加、查看和删除等操作，在实际生产中不能通过修改原码的方法添加和删除节点映射信息，所以必须要在系统功能上实现节点映射信息的添加和删除功能。

4.4.4 用户管理 该智能大棚温湿度监测系统对于用户的划分比较简单，分为超级用户和普通用户，超级用户有监测、历史数据查询、用户管理、监测节点的查询、添加和删除权限，而普通用户则只有监测和历史数据查询功能的权限。

5 结语

该智能大棚温湿度监测系统避免了由传统的农业环境参数的测控手段大多采用人工检测和手工式操作导致的问题，帮助大棚的管理者精确地获取大棚内的各项信息，并根据系统得到的信息进行合理的调度资源，及时准确地解决在生产中的问题，提高工作效率。

参考文献

[1]秦久明.Web服务推送技术的研究与实现[J].福建电脑，2012，（12）：2-4.

[2]刘犇，王猛.基于服务器推送技术的Web数据实时更新[J].电脑开发与应用.2011，（06）：1-3.

[3]Holdener.A.T.Ajax：The Definitive Guide[M].USA：OReilly Media，Inc，2008：2-4.

[4]劳里亚特.深入Ajax：架构与最佳实践[M].北京：人民邮电出版社，2009：63-72.

[5]霍斯特曼·科内尔.Java核心技术 卷I 基础知识[M].北京：机械工业出版社，2012：5-8.

作者简介：张芸，硕士，长春科技学院，讲师，研究方向：计算机应用。