基于OneNET云平台的农田远程监测系统的研究与设计*

2020-01-06唐彪

科学与信息化 2020年35期

唐彪

西北民族大学甘肃兰州 730124

21世纪的农业是信息高度集成化的智慧农业,在农业领域中充分发挥科技的力量势在必行。智慧农业是农业发展的新潮流,是未来农业可持续发展的必经之路。而发展智慧农业需要大量有效和及时准确的农田环境信息，高效获取农田环境信息是智慧农业实现的关键之一。面对这些的问题各国都在做相应的研究，科学种田、精准农业，实现智慧农业成了大家所研究的重点。

1 系统研究的意义

在传统农业生产中，由于缺乏有效的农田环境监测手段，农民无法对农作物生长做出及时的调整，仅凭经验，生产效率低下,很难实现智慧农业。获取农作物生长环境信息，是实施精准施肥、精确灌溉等的重要依据，也是提高农田生产效率的重要条件。为此，研发一种高效的农田监测系统显得至关重要。而基于OneNET云平台的农田远程监测系统就能很好地解决这些问题。农户可以通过物联网OneNET云平台完成对农田环境的监测，当农田环境改变时，实时对农田的实施相应的措施。避免遭受不必要的损失[1]。

2 系统的可行性

2.1 OneNET云平台

OneNET云平台，中国移动物联网开放平台，提供免费服务且适配各种网络环境和协议类型，支持各类传感器和智能硬件的快速接入，可提供丰富的 API和应用模板以支持各类行业应用和智能硬件的开发，同时还能够满足监测网络领域的协议适配、数据存储、数据安全及大数据分析等平台服务需求，为技术开发人员提供良好的开发环境，降低了开发成本和用户的使用成本。在每个

用户账户下，数据管理以项目的形式进行封装，每个用户可以创建多个项目，并对设备、APIKey、应用、触发器等资源进行管理，用户可以在一个项目下创建多个设备、APIKey、应用及触发器，在单个设备下，用户可以创建多个数据流。

2.2 Zigbee

一种新兴的短距离无线通信技术，以其低成本、低功耗、高可靠性等特点，在环境监测、智能家居、工业控制等领域得到广泛应用。用于短程数据的采集和传输，其成本低、利环保、高寿命、易控制的优势不言而喻。便捷、高效、低成本无不体现该系统的优越性。

2.3 传感器

DHT11数字温湿度传感器一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感器传感技术，包含一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，确保传感器具有优质的可靠性与长期稳定性。湿度测量范围：20%～95% (0～50度范围)，湿度测量误差：±5%，温度测量范围： 0～50度，温度测量误差：±2度。

CJ-702B-485传感器是一款高性价比的数字串口输出传感器模块，采用485/UART输出模式，集CO2、甲醛、TVOC、激光粉尘PM2.5、PM10颗粒物于一体。它可对所处环境进行实时全面的检测，具有良好的稳定性。

BH1750FVI数字光照传感器是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路。模块分辨率可以探测较大范围的光强度变化。光照度范围：0～65535Ix，传感器内置16bitAD转换器直接数字输出，省略复杂计算，省略标定FV1，体积小，广泛应用于室内光照检测、蔬菜、苗圃、温室大棚。

3 系统设计

3.1 硬件设计

本系统的硬件框架主要由各类传感器模块、STM32主控芯片、物联网模块三个部分组成。系统的传感器模块主要用到DHT11温湿度、二氧化碳浓度、日照强度等采集农田环境指标的传感器；主控芯片选用了STM32F103C8T6，STM32F103C8T6是一款基于ARM内核的32位MCU，属于Cortex-M3内核，供电电压仅需2～3.6V，功耗只有0.19mv/MHZ，因此该内核具有高性能、低成本、低功耗的特点。物联网模块由W5500以太网控制器模块及无线路由器组成，其中W5500集成了TCP/IP协议，支持高速标准4线SPI接口与主机通信，内嵌8个独立硬件Socket可以进行8路独立通信，只需进行简单的Socket编程和少量的寄存器操作即可方便地进行嵌入式以太网应用开发。

3.2 软件设计

本系统的软件设计分为数据采集和联网发送数据两部分，其中数据采集部分的主要工作过程为：首先对STM32F103C8T6主控芯片初始化，接着配置好各个传感器模块，然后判断数据是否采集成功，没成功继续采集，将采集的数据通过数据转发模块发送到网关模块。

联网部分主要完成STM32主控芯片通过HTTP协议将采集到的各个环境参数通过ZigBee无线网络打包上传至OneNET云平台。其工作流程为：①设备初始化，②配置W5500以太网控制器和通过ZigBee无线网络模块，③socket连接建立，④上传数据，⑤socket关闭，⑥农户通过PC端或手机APP获取相关参数。