物联网支持下的农业生产监控系统建设

阳明霞

（柳州职业技术学院电子与信息工程学院，广西 柳州 545006）

要想推动我国农业快速发展，就要根据时代发展需求，将物联网技术运用到农业生产中，在提升农业信息化水平的同时，引导我国农业建设全面发展。通过应用现代化技术，充分应用农业生产资源，在减少农业生产成本投放的同时，给农村群众创造理想的效益。随着传感器、嵌入式技术发展和兴起，将其应用到农业生产中，通过建立农业生产监控系统，能够有效的转变传统农业生产发展模式，提升农业生产管理水平，引导我国农业朝着现代化和科学化的领域发展，进一步实现智能化农业生产目标。

1 农业生产监控系统设计目标

数据服务器是农业生产监控系统的主要组成部分，它可利用无线物联网传感器技术实现整个系统之间的联通，从而达到无线通信的目的。在进行农业生产监控系统设计过程中，主要由三部分内容构建而成，其中包含网关监控平台、无线互联网传感器数据收集平台和远程控制平台。光照传感器以及温湿传感器分配设定在对应的终端节点中，利用无线物联网传感器技术，把大棚内部实际情况进行采集，并将采集的信息传递到网关中。在网关中实现数据汇中和分析，从而实现对采光系统、喷淋系统和热循环系统运行情况的把控，对农业大棚内部环境加以调节。网关平台可以把所有数据利用物联网平台将其传递到远程控制平台中，并在此中进行数据保存，能够在网页中进行数据展现。

2 物联网支持下的农业生产监控系统设计要点

2.1 控制模块设计

农业生产监控系统中的控制模板一般由继电器建立而成。通常情况下，在自动化控制电路的作用下，将其当作电控器件，其具备的功能在于转换以及自动控制调节电路，可以在该控制模板的作用下，实现电路运行情况的评断。另外，控制模板中还具备隔离电路功能。

2.2 传感器采集节点选择

在种植农业大棚中，为了给农作物生长提供良好的环境，保证农作物的稳定生长，需要采用监控系统实现对农作物生长情况的监测，因此，在设定监控系统过程中，需要借助传感器采集节点，并由传感器及芯片建设该平台，实现相关信息的收集和处理。

2.3 光照传感器设计

在光照传感器系统中，主要应用光敏电阻以及外部电路等方式建设，该类性的控制系统，能够在农业大棚日照充足的情况下进行信息采集，同时将采集的信息传递到网关中，从而实现对采光系统运行情况的把控。

3 物联网支持下的农业生产监控系统建设实现

3.1 系统软件架构设计

在进行系统软件构建设计的过程中，主要是根据数据收集、数据传递、数据保存及数据发布等内容进行设计。软件系统一般需要从三个防线实现对应程序的开发，其中包含了感知节点传感器终端程度、协调器网关应用程序以及监控中心相关程序等。系统需要把感知节点所收集的农业环境等数据利用对应程度传递到数据库中进行保存，并且数据库利用检测 Web服务器相关操作，把接收的相关信息传递到对应系统中，实现对感知节点的把控。

3.2 感知节点

（1）无线传感器网络节点程序设计。无线传感器网络节点程度设计通常由两部分内容组建而成，一个是传感节点程序，另一个是网关节点程序。担具的职责在于农业感知领域数据收集和传递。各个节点都具备对应的节点地址，并进行节点信息的记录。针对传感节点来说，在系统中实现电荷初始化操作之后，各个节点都会根据默认程序进行数据收集和传递。假设节点信息获取来源于监控系统发布的信息，将会自动实现信息处理，并根据相关指令进行数据修改，按照修改之后的数据进行操作。

（2）传感器控制程序。传感器控制程序通常是把所感知的模拟信号利用电压的方式进行传递，之后利用模数转变成数字信号，其中包含了土壤湿度传感器、CO浓度传感器和以及水环境pH值传感器等。利用平均值算法的方式保证收集精度的精准性。土壤湿度传感器主要采用TDR 3设计方式，其输出电压以及实际土壤含数量转换公式是：

式中：θv为土壤含水量；Vout为传感器输出电压值。

（3）摄像头控制程序。本系统主要采用海康威视高清摄像头当作农业生产监控节点，该摄像能够对所监控范畴内实际情况进行监测，并实现数据采集，能够所采集的各项数据进行压缩处理，支持RS232接口。

4 协调器网关软件实现

4.1 协调器网关软件实现

协调器网管软件实现，一般是借助协调器网关的网关应用程序来实现，担具的职责在于处理来源于无线传感器网络的各项数据及监控重心下发的指令等，通过多线程方式加以科学设计，其中包含了串口接收线性、串口发送线性、TCP接收线程、TCP发送线程。针对串口接收线程来说，通过对其是否接收到相关数据情况进行评判，经过处理之后把数据保存在tcpsendbuf中，将其设定成数字1；针对串口发送线程而言，通过对tcpsendflg数值是否为1的评判，明确指令传递情况，并利用uartsend进行数据传递。针对TCP接收线程，通过评判是否接收到来源于uartsend传递的数据，并利用tcprecv进行数据获取，把数据保存在

通过判断tcpsendflg的值是否为1来进行拍照指令的发送，并通过uartsend进行uartsendbuf，将其设定成数字1；针对TCP发送线程，通过评判uartsendflg数值以及数据种类，实现数据传递。

4.2 监控系统测试

在基于物联网环境下的农业生产监控系统设计完成之后，需要对其运行情况及功能进行检测，检测内容中涉及了传感器性能以及无线物联网通信状况等。这些内容检测均需要根据农业生产实际情况来进行。通过对农业生产监控系统运行情况检测得知，该系统具备较强的平稳性和可靠性，能够给智能化农业发展提供支持。

要想检测出各个网络内部节点是否已经和物联网充分结合，需要利用无线传感器网络组网进行检测，检测地点应该选择农业生产研究部分。检测采用的技术为三个模块终端节点及一个协调器模块。要想在检测过程中能够深入掌握无线物联网传感器组网运行情况，需要把不同颜色指示灯分别安装在对应的电路板中。组网检测流程是：

首先，启动电源开关，在闪缩几秒之后，建立在协调器中的发光二极管将会保持持续亮灯的状况，这种状况也就预示着初步物联网构建而成。要想实现持续检测，需要把一个终端节点安置在和协调器间距20m的位置处，每间隔20m的位置安装2个终端节点，并且在相同时间内进行电源节点开启。在电路板节点中，启动开关之后，如果出现绿色小灯不停闪烁的弦线，而黄色小灯则处于长时间光亮状态。这种现象则预示该三个节点都顺利的连入到物联网传感器中，并处于运行状态。经过多次检测，假设物联网中节点出现偏离网络状况，则无线物联网传感器将自动舍弃该节点，并重新建设网络。针对没有脱离物联网的节点将正常运行，不会因为重新建设物联网程序而受到一定影响。

5 物联网技术在农业机械化中应用

5.1 农机装备技术领域

将物联网技术应用到农业生产中，能够有效的掌握农业生产实际情况，其中包含了农作物生产环境、土壤湿度、内部温度、PH值等，结合采集的各项数据，明确适合农作物生长的环境，提升农作物生产量。并且借助网络智能化技术，核查和统计农作物生产各项环境指标，便于农村群众实现科学管理，改善农作物生长环境，提升生产效率及质量。现阶段西方国家在农业机械设备中，把物联网技术运用其中，能够识别莠草的喷雾器由此产生。这种类型的喷雾器可精准找出莠草所在位置并及时处理，在某种程度上能减少人工成本及给环境带来的影响。

5.2 气候智能型农业领域

气候环境将会给农业带来直接影响。当前，随着气候环境的逐渐改变，农业生产将会遭受不同程度的破坏，农作物生产质量将会逐渐降低，这给我国农业发展造成严重影响，提升农作物适应环境能力已成为迫切需求。研发人员要利用物联网技术，实现对环境感应能力的监测，并提醒农村群众及时做好对应防御工作，降低农业对环境依赖度，提升农村群众对环境改变的应对能力。如在农业水利水位中安装水位测量系统，能够及时采集和整合水位信息。

6 结 语

把物联网技术当作核心的农业生产监控系统建设，具备一定的稳定性及可靠性，并且自身含有的可移植能力比较高，应用人员能利用监控系统，提升数据平稳度，由数据库保存相关数据，给农业环境探究提供精准的水平。在物联网环境下，给农业生产智能化发展提供了支持，并对农业智能化发展起到引导性作用。