基于鸿蒙操作系统的智慧农业系统的建设研究

摘要：鸿蒙操作系统是一款功能强大、技术先进的分布式操作系统，其分布式架构、高性能的PIC技术、微内核等基本功能优势被广泛地应用于各种领域中。随着智慧农业的发展，智慧农业系统逐渐出现了局限性和不确定性。基于鸿蒙操作系统的智慧农业系统可以有效地改善现阶段智慧农业系统的不足。基于此，对该系统的建设进行研究，以期为农业信息化和智慧农业的发展提供参考。

关键词：智慧农业系统鸿蒙操作系统硬件软件

ConstructionofaSmartAgricultureSystemBasedontheHarmonyOS

DUPengxuan

NingxiaPolytechnic，Yinchuan，NingxiaHuiAutonomousRegion，750000China

Abstract：TheHarmonyoperatingsystem（HarmonyOS）isapowerfulandtechnologicallyadvanceddistributedoperatingsystem，withitsbasicadvantagessuchasdistributedarchitecture，high-performancePICtechnology，andmicrokernel，itiswidelyusedinvariousfields.Withthedevelopmentofsmartagriculture，limitationsanduncertaintieshavegraduallyemergedinsmartagriculturesystems.AsmartagriculturesystembasedonHarmonyOScaneffectivelyimprovetheshortcomingsofthecurrentsmartagriculturesystem.Basedonthis，researchisconductedontheconstructionofthesystem，inordertoprovidereferenceforthedevelopmentofagriculturalinformatizationandsmartagriculture.

KeyWords：Smartagriculturalsystem;HarmonyOS;Hardware;Software

鸿蒙操作系统是一款高性能、稳定且开放的分布式操作系统，为智慧农业的建设提供了强有力的技术支撑。其采用分布式架构，支持弹性扩展和传感器网络，能够实时地监控和管理农田的环境信息，满足农业生产对于系统运行的要求。并且，其具备强大的智能化能力，通过机器学习和深度学习算法，对大数据进行分析和处理，提供智能决策支持，助力农业生产的自动化和精准化。同时，其还是一个开放的生态系统，可以与其他所有设备和应用进行无缝对接和互联互通，为构建全面的农业信息化平台提供可能[1]。基于此，本文就对基于鸿蒙操作系统的智慧农业系统建设进行了深入的分析和探讨。

1鸿蒙操作系统的基本概述

鸿蒙操作系统（HarmonyOS）是华为公司开发的一款分布式操作系统，于2019年8月9日正式发布，旨在创造一个超级虚拟终端互联的世界，将人、设备和场景有机地联系在一起，实现多设备间的极速发现、极速连接、硬件互助和资源共享。其技术特性包括分布式架构、确定时延引擎、高性能IPC技术、微内核架构。

（1）分布式架构通过公共通信平台、分布式数据管理、分布式能力调度和虚拟外设四大能力，对应用开发者屏蔽相应分布式应用的底层技术实现难度，使开发者能够像开发同一终端一样开发跨终端分布式应用。（2）确定时延引擎可在任务执行前分配系统中任务执行的优先级，以及对时限进行调度处理，降低应用响应时延。（3）高性能IPC技术极大地提高了进程间通信效率，较现有系统提升5倍。（4）鸿蒙操作系统采用全新的微内核设计，拥有更强的安全特性和低时延等特点，微内核只提供最基础的服务，如多进程调度和多进程通信等，在内核之外的用户态尽可能多地实现系统服务，并加入相互之间的安全保护[2]。

目前，鸿蒙操作系统已被广泛地应用于智能家居、智能穿戴、智能车载、智能教育等领域，并取得了显著的效果。截至今日，该系统已经历经了多次的升级和扩展，例如：2023年8月4日，华为正式发布了鸿蒙4（HarmonyOS4）操作系统，并发布了鸿蒙Next（HarmonyOSNext）操作系统开发者预览版。

2基于鸿蒙操作系统的智慧农业系统的建设

2.1系统框架的设计

基于鸿蒙操作系统的智慧农业系统的整体框架需要有两个检测终端，即数据采集传感器和联动控制设备，还需要包括物联网平台、服务器数据分析与Harmony盒子。

数据采集传感器包括土壤温湿度传感器、光照温湿度传感器、二氧化碳传感器，联动控制设备包括风机、水泵、补光灯、喷淋和卷帘电机，这两者都是通过RK2206单片机来对大棚的温度、湿度、二氧化碳含量、光照度等进行实时的监测。Harmoney盒子作为中控装置，其主要是采用RK3568来进行鸿蒙系统的运行，该中控装置配有显示屏，可以随时切换显示各种数据，还可以绘制数据变化的曲线图。物联网平台、数据采集传感器、联动控制设备、RK3568鸿蒙盒子都采用MQTT协议通信，与服务器数据分析进行HTTP协议通信，以此来实现数据的存储于分析[3]。

2.2硬件系统的设计

基于鸿蒙操作系统的智慧农业系统的硬件主要包括传感器和设备，如环境温湿度传感器、二氧化碳传感器、光照度传感器、土壤温度水分传感器、水泵、风机、遮阳帘、补光灯等，主要的电路模块包括RK2206核心模组、电机驱动电路、水泵控制电路、程序下载与调试电路等。由RK2206核心模组来对各个设备进行连接，以此来对数据进行采集、发送和控制。

2.3软件系统的设计

基于鸿蒙系统的智慧农业软件系统需要包括四大模块，即RK2206监测终端、ThingsCloud物联网平台、RK3568开源鸿蒙盒子、后台服务器。

RK2206监测终端为感知层，其在初始化硬件配置连接参数后就会连接MQTT订阅主题，并且每隔1h就采集传感器数据和执行器的状态数据，然后进行发布，详见图1。发布后的数据传输到ThingsCloud物联网平台，开启数据库服务，然后进行规则引擎、数据流转与大屏展示。数据流转会转到RK3568鸿蒙盒子，其通过连接MOTT，下发阈值属性和执行器控制命令，并获取实时数据并展示，获取1～30d的历史数据，绘制环境因素曲线。同时，数据流转也会流转到后台服务器，由后台服务器开启WEB服务，然后开启数据库服务，并连接鸿蒙盒子获取历史数据，绘制环境因素曲线。

3基于鸿蒙操作系统的智慧农业系统的测试

智慧农业系统建设完后，需要进行测试，测试及格后，就可以正式投入使用。该系统建设完后，其主页面详见图2，可以根据每一个框架查看不同的信息。例如：通过环境监测区，可以查看实时数据；土壤环境实时监测区除了监测温度和湿度外，还监测设备的运行状态；点开最近30d、7d等不同时间周期的数据显示区，会以圆柱图表的形式显示环境温度、湿度、土壤水分等；在设备控制区，查看哪个执行器，其相应的图标就会被点亮，意味着设备正在运行。在测试过程中，可以根据实际情况选择不同的模块进行操作。

在应用该系统前，要先进行设置，例如，设置环境因素的高低限位，这样，系统在自动控制时，如果遇到超出限位的情况时，则其就会发送报警信息或自行处理[4]。以灌溉为例，当监测系统监测到土壤水分低于下限时，就会自动开启水泵来进行灌溉，灌溉的周期也可以根据农业的实际情况进行“每天、每周或者每年”等周期进行调整。当系统设置和测试成功后，就可以投入使用。有条件的话，还可以开发基于鸿蒙操作系统的智慧农业系统的App，以方便操作人员通过手机就可以对农业状态进行监控和操作[5]。

4结语

综上所述，基于鸿蒙操作系统的智慧农业建设是现代农业发展的重要方向之一，其分布式架构可以将不同农田、农场和农业生产环节的数据进行集中管理和统一分析，从而提高数据处理的效率和准确性。并且，其对各种农业传感器、设备和智能控制系统具有良好的兼容性，可以实现多设备的互联互通和协同操作。因此，在智慧农业系统建设中，可以通过利用鸿蒙系统的高性能、稳定性和智能化能力等优势，构建全面的农业信息化平台，提升农业生产的智能化水平，实现农业现代化技术的创新和发展。

参考文献

[1]于军政，邓鹏，陈凯鹏，等.基于华为鸿蒙的智能路灯控制系统设计[J].长江信息通信，2024，37（5）：130-132.

[2]陈凯鹏，邓鹏，于军政，等.基于华为鸿蒙的智能物流控制系统设计[J].长江信息通信，2024，37（5）：127-129.

[3]李笑瑜，朱俊，杨珍书，等.基于无人机平台的智慧农业系统研究与应用[J].南方农机，2024，55（3）：34-36.

[4]罗玉海，王椿曦，熊正烨.基于鸿蒙系统和OTA技术的农业大棚测控系统[J].现代农业装备，2023，44（6）：31-37，75.

[5]胡渊.基于龙芯1C的鸿蒙LiteOS-M最小系统移植研究[D].太原：太原理工大学，2023.