基于互联网+的智慧灌溉系统设计研究新探

杜建龙

甘肃象鑫工业自动化科技有限公司 甘肃 白银 730900

农业作为推动社会经济稳定发展的基础产业，其发展稳定性也直接影响到社会结构稳固性。在农业生产活动中，灌溉的及时性、有效性直接影响到农业产量与质量，基于新技术新设备快速发展背景，建立智慧化灌溉系统，能够对整个灌溉过程进行动态控制，在确保农业正常生产的基础上，减少水资源损耗。基于互联网+技术优势，设计契合实际需求的灌溉系统，能够顺利实现灌溉远程预约与控制，提升灌溉内容的时效性与智能性。

1 互联网+关键技术整理

1.1 无线传感网络技术

目前，应用较多的无线传感技术是一种能够实现近距离 Zig Bee 通信技术，能够在信息点位分散、信息采集需求大的场合中应用，且信息传输过程安全可靠，在农业生产、智能家居及小型智能交通领域得到大规模应用。Zig Bee 无线传感网络技术能够在无命令或者无信息传输时处于休眠状态，从而使通信设备功耗低。该通信系统的可靠性高，可避免在数据通信量较大时，在同一通信窗口时域内出现信息传输通道冲突； 能够在进行数据传输时进行冗余信息数据的校验，并进行数据加密，从而保证信息传输的安全性。基于结构划分理论，Zig Bee 无线传感网络技术在应用中可划分为四个层次：（1）物理层，其功能为数据信息接收、数据管理、数据服务等；（2）通信层，其功能为进行数据链路选择、提高通信过程的安全性；（3）网络层，其功能为进行节点组网运维管理、数据信息快速传输等；（4）应用层，功能是搭建通信安全机制，提升需求与系统服务匹配度。

1.2 应用程序技术

在互联网+技术体系中，为确保应用技术的顺利实现，也会使用到应用程序技术，其主要依托于Android系统框架，搭配其他组件顺利调用各类信息。在此框架系统中，Activity 组件属于非常核心的内容，该组件功能的实现会以窗体的形式进行呈现，而且在各类视图控件辅助下，能够将控件触发功能顺利发挥出来。而且在应用程序技术的使用中，也含有了许多个Activity组件，不同组件的回调函数存在一定差异，以此来实现不同的应用功能。另外，在应用程序的运行过程中，也会设立主线程、子线程，以此来满足不同情况下的运行要求，达到安全运行的目的。另外，该应用程序技术在运行时还会使用到其他组件，对应名称及功能如下：①Content Provider 组件，该组件在运行时的主要功能是顺利完成数据交互与共享；②BoadcastReceiver组件，该组件在运行时的主要功能是高效响应特殊灌溉数据，整个过程耗时较短，满足相应的使用要求；③Service组件，该组件在运行时的主要功能是对传输的灌溉数据进行独立化处理，以满足相应的使用要求。

1.3 GPRS技术

除上述提到的核心技术外，GPRS技术在使用中也具备了良好的应用价值，该技术在应用中的主要功能，是对采集数据进行高效传输，并且在应用中也会在同信道内进行共享，从而提高信息传输过程的时效性。在技术应用过程中，也会利用客户端分类、系统转移等方式来完成数据传输与接收，以提升数据传输结果的时效性与高效性。在GPRS技术应用中，其结构层次与具体功能如下：（1）GGSN技术，其主要的功能包括灌溉数据传输、灌溉数据接收等，同时会根据通讯协议来筛选最合理的信息传输途径，以满足相应的使用要求。（2）SGSN技术，其主要的功能包括管理移动灌溉客户端、接收与整理灌溉数据。（3）MS技术，其主要的功能包括发送灌溉信息、管理移动灌溉终端、灌溉系统信息存储等。

2 基于互联网+的智慧灌溉系统设计要点

2.1 登录接口模块

登陆接口模块的主要运行功能，是对操作智慧灌溉系统的身份进行证明，确保系统运行环节的安全性。该模块主要由以下几部分构成：（1）用户账号，一般会由在数字、字母、符号组成，账号具有不重复性的特征，设计时的参数名为username，并且在设计时选择String类型进行整理，以满足不同情况下的应用要求。（2）用户登录密码，由用户自己进行设计，为确保运行安全性，要求密码包含数字、字母、符号等，密码组合不少于两种符号，设计时的参数名为password，并且在设计时选择String类型进行整理，以提高密码的保密性与安全性。（3）验证码，注册时需人员使用手机号进行注册，登陆时会向手机发送数字验证码，起到保护系统的作用。设计时的参数名为validate Code，并且在设计时选择String类型进行整理，以提高验证码应用安全性。（4）密码更改模块，用户在密码更改时需要在该模块进行，需要先进行旧密码的填写，随后再填写新密码，并重复填写新密码，以满足相应的使用要求。

2.2 设备管理模块

设备管理模块的主要运行功能，是对智慧灌溉系统的各项设备运行状态进行科学化管理，确保系统运行过程的稳定性。该模块主要由以下几部分构成：（1）设备名称，包含了智慧灌溉系统中所有的设备名称，如节流阀、供水系统等，设计时的参数名为name，并且在设计时选择String类型进行整理，为方便用户使用会对同类型设备进行编号，以提高操作过程的时效性。（2）每页显示数量，是指智慧灌溉系统中每一页显示的设备数量，一般会默认30为每页数量， 设计时的参数名为page Size，并且在设计时选择String类型进行整理，提高每页数据显示结果的直观性。（3）分组与部门，是指智慧灌溉系统中的不同分区和不同分组，这样也可以方便用户进行操作，提高操作结果的合理性。设计时的参数名为grouping.id，并且在设计时选择String类型进行整理，以满足不同情况下的使用要求。（4）位置信息，是指智慧灌溉系统中不同结构的对应位置，搭配着相应的图片来帮助用户锁定项目，设计时的参数名为is Get Configur，并且在设计时选择String类型进行整理，满足不同情况下的应用要求。

2.3 分组管理模块

分组管理模块的主要运行功能，是对智慧灌溉系统的各项内容进行分组列表，并以此来进行科学化管理，确保系统运行过程的稳定性。该模块主要由以下几部分构成：（1）分组列表页码，包含了智慧灌溉系统中所查询列表内容的对应页码，设计时的参数名为page.page No，并且在设计时选择Int 类型进行整理，以加快相关信息的获取速度。（2）分组列表数量，包含了智慧灌溉系统中所查询列表中对应的内容数量，设计时的参数名为page.page Size，并且在设计时选择Int类型进行整理，以得到准确的数据分析结果。（3）设备所在片区id ，包含了智慧灌溉系统中所查询设备的ID名称和对应位置，设计时的参数名为office.id，并且在设计时选择String类型进行整理，以提高分析结果的合理性。（4）设备所在分组id ，包含了智慧灌溉系统中所查询设备在分组中对应位置，设计时的参数名为id，并且在设计时选择String类型进行整理，具备了良好的使用价值。

2.4 数据分析模块

数据分析模块的主要运行功能，是对智慧灌溉系统获取到的相关信息进行综合分析，从中筛选出有价值应用数据，为系统高效管理提供有效帮助。该模块主要由以下几部分构成：（1）片区对应数据，包含了智慧灌溉系统管理片区中的相应数据，会在模块中进行数据整合，满足不同情况下的应用需求。设计时字段名为type，而且综合考虑各项参数应用要点进行整理。（2）区域名称，即智慧灌溉平台中所管理的所有区域名称进行整理，同时搭配ID参数来帮助用户准确识别该区域情况，在设计时的字段名称为name，便于相应的使用要求。（3）片区及分组数据模块，其包含了片区中的相应数据，其内容涉及片区的具体名称、片区ID、具体类型、数组等，使用String类型数据进行整理，以便于相应数据的快速处理。

2.5 定时任务模块

定时任务模块的主要运行功能，是对智慧灌溉系统运行时的任务进行定时，从而提高系统运行时的时效性与节能性。该模块主要由以下几部分构成：第一，创建/修改定时任务模块，在应用中用户在系统中可以对定时任务进行增加与修改，其内容可以细化到开始浇灌的时间点（几时几分）、结束浇灌的时间点（几时几分）、执行的日期、单次作业数量等。第二，启动轮灌方案模块，该模块的主要工作，是在前期工作中拟定相应的轮灌方案，而且在系统中会对这些方案进行ID 标记，这样也便于后续查找，而模块和系统关联在一起，以达到方案顺落实的作用。第三，停止轮灌方案模块，该模块的主要工作，是根据工作中拟定的轮灌方案结束标准，如时间、水量等，达到某要求后系统会停止任务，并显示任务处于完成的状态，这些内容也会进行ID 标记，便于后续查找工作的顺利进行。

2.6 监控管理模块

监控管理模块的主要运行功能，是对智慧灌溉系统运行过程进行动态监督，根据得到的监督结果及时调整相应策略，以提高整个系统运行状态的高效性与节能性。该模块主要由以下几部分构成：第一，监控设备模块，在应用中会在系统覆盖区域内的合适位置安装监控设施，对于整个系统的执行情况进行监督，并且为了方便管理，在监控管理模块中罗列了设备归属部门、设备名称、设备编号、所属账号、ID等内容，以提高监控管理结果的时效性[1]。第二，账号管理模块，该模块的主要工作是与监控管理模块工作内容相匹配，而且在系统中会对这些账号ID 进行标记，这样也可以防止账号丢失、恶意操作等情况，维持系统运行环境的安全性与可靠性。

2.7 上位机界面模块

上位机界面模块的主要运行功能，是对智慧灌溉系统运行过程进行直观化展示，用户和管理者可以通过客户端对目前系统工作情况进行监督，并且也可以根据反馈情况人工调整系统工作参数，从而确保系统工作状态的稳定性，充分发挥系统的智能化应用特征。该模块主要由以下几部分构成：第一，首页模块，在应用中主要显示用户登录后的首页，在该首页中包含了一些基础模块，如设备模块、检索模块、任务模块等，并且页面右上方也显示了查询列表，以便于相关查询活动的高效展开，满足相应的使用要求[2]。第二，详情页面模块，该模块的主要工作是对某一内容进行详细展示，如查询到某一设备时，详情页会显示设备归属部门、设备名称、设备编号、工作起始时间、故障频次、故障修复时间、历史记录、所属账号、ID等内容，帮助用户或管理人员更加全面地了解所需信息，提高所存储信息的使用价值。

2.8 数据库模块

数据库模块的主要运行功能，是对智慧灌溉系统运行时产生的数据进行存储，存储时会对这些历史数据进行标记，以便于数据的查询和提取。目前常用的数据库模块为My SQL 数据库，此类型数据库具有储存效率高、存储容量大等优势，与该系统具备良好的契合度。该模块主要由以下几部分构成：第一，普通数据库模块，在应用中主要用于存储普通类型的运营数据，以时间线、设备名称、所属片区、具体编号等分类依据进行分别整理，而且根据数据间的关联性，也会对进行属性标记，便于数据的提取与应用[3]。第二，价值数据库模块，此类数据是基于数据挖掘技术对已有数据进行整理，如设备故障处理过程、突发事件节点数据等，这些数据会参考相应的分类标准进行单独设置，这些数据也会为管理系统的不断完善提供价值参考，从而提升所存储信息的使用价值。

3 系统性能测试要点

3.1 节点通信性能测试

在完成系统设计之后，进入到系统测试环节，以校核系统性能的合规性。在对节点通信性能进行测试时，需要在实验室当中搭建相应的节点组网，校核组网完整性之后利用无线传感器进行检测，检测时会通过两个网络节点来输入指令数据，并且以节点距离作为变量来校核通信传输时间，进而判断出系统是否顺利完成组网。根据已有的统计数据可以得知，在节点距离5-10m的范围内，通信传输时间在1.0-3.5s，达到了既定的通信要求，能够满足相应的使用要求。同时对指令的完整性进行检查，根据统计数据可以得知，通信指令的完整率不低于98.6%，表示信号传输结果可满足常规要求，但仍有一定的进步空间，也是后续发展过程中需要重点关注的内容。

3.2 灌溉系统性能测试

在对灌溉系统性能进行测试时，需要在实验室当中对系统的所有模块进行整合，随后在户外设置若干灌溉设备，利用无线传感器进行检测，检测时会通过采集指令传递情况、设备工作状态等内容，来客观判断灌溉系统性能的合理性。例如，某实验中设置了空气相对湿度小于30%时，系统会在15min 后启动灌溉设备来灌溉农田，而灌溉时间预设为30min。在多个区域内设置多组实验，对其执行数据进行采集。根据统计数据可以得知，在空气相对湿度达到预定要求后，“15min后启动灌溉设备”这一指令的达标率在99.1%，而“灌溉30min”这一指令的执行率为98.7%，系统运行状态可满足常规要求，但仍有一定的进步空间，需要在后续发展中进行不断完善，以提高系统运行状态的稳定性。

4 结束语

综上所述，在智慧灌溉系统设计活动中，互联网技术具备了良好的应用价值，基于互联网+创造的便利条件，整理智慧灌溉系统设计经验，不仅可以提高智慧灌溉系统工作性能稳定性，而且对于提升系统工作质量，延长系统使用寿命有着积极作用。