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        基于物聯(lián)網(wǎng)技術的農(nóng)業(yè)氣象觀測系統(tǒng)的研究與設計

        2017-07-19 00:10:22胡躍鑫王長濤
        科學與財富 2017年19期
        關鍵詞:軟件設計物聯(lián)網(wǎng)技術

        胡躍鑫+王長濤

        摘要:文章首先分析了基于物聯(lián)網(wǎng)開展農(nóng)業(yè)氣象觀測系統(tǒng)設計的整體結(jié)構(gòu)構(gòu)建,結(jié)合使用功能來進行。在此基礎上重點探討設計的流程以及軟件使用功能,從數(shù)據(jù)信息傳輸穩(wěn)定性提升以及增強探測器精準度兩方面內(nèi)容開展,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供穩(wěn)定的氣象數(shù)據(jù),降低氣象問題造成的農(nóng)業(yè)損失。

        關鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)技術;農(nóng)業(yè)氣象觀測;軟件設計

        一、基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)氣象觀測系統(tǒng)的總體設計

        應用互聯(lián)網(wǎng)技術進行農(nóng)氣象觀測軟件設計,首先需要定一個設計框架結(jié)構(gòu),在框架結(jié)構(gòu)基礎上進行后續(xù)的填充設計,實現(xiàn)對氣象數(shù)據(jù)的全面檢測。其中計算機設備能夠?qū)ο到y(tǒng)運行過程中搜集到的信息進行保存,并錄入到數(shù)據(jù)庫中,作為歷史數(shù)據(jù)來為農(nóng)業(yè)氣象觀測提供參照依據(jù)。不同監(jiān)測區(qū)域內(nèi)會使用探測器對實時動態(tài)信息進行監(jiān)測,設計期間會針對信息傳輸更新時間做出計算,這樣在最終的控制效果上也會更理想。整體框架結(jié)構(gòu)分別負責不同的功能層,根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)信息來進行內(nèi)部控制檢測,傳輸管理指令。由于氣象環(huán)境是不斷變化的,因此觀測系統(tǒng)要確保探測器的靈敏程度,確保信息傳輸能夠達到實時更新,這樣系統(tǒng)功能投入使用后在功能上才能夠滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展需求。系統(tǒng)的終端是由農(nóng)戶手機構(gòu)成的,在總控制中心會針對探測設備得到的信息進行傳輸,進入到計算機設備的分析系統(tǒng)中,將其匯編成為一種手機軟件可以顯示的信息,通過信息傳輸信息將其傳輸?shù)接脩舻氖謾C中,實時反映農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的氣象變化,便于農(nóng)民根據(jù)氣象反饋對所種植的農(nóng)作物品種進行選擇,并合理的預防氣象災害。

        二、氣象觀測無線傳感器網(wǎng)絡設計與實現(xiàn)

        1、氣象觀測無線傳感器系統(tǒng)設計

        軟件控制系統(tǒng)部分具有靈活性,可以根據(jù)使用需求進行設計調(diào)整,軟件控制是對硬件進行指令傳輸?shù)?,能夠幫助氣象監(jiān)測系統(tǒng)適應不同區(qū)域的環(huán)境特征,并將氣候所帶來的干擾影響降至最低。在傳輸信道的設計中,要確保信號傳輸是獨立進行的,彼此之間不存在干擾,這樣在信息傳輸過程中也能提升最大控制能力,使氣象觀測系統(tǒng)能夠獨立運行,并達到最理想的控制效果,當前一些比較常見的設計問題,在系統(tǒng)控制中也均能夠得到更新??刂葡到y(tǒng)設計屬于軟件設計,需要建立一個基礎的信息傳輸框架,這樣才能夠幫助提升傳輸效果,提升數(shù)據(jù)信息的處理能力,達到一個更理想的管理效果。綜合氣象監(jiān)測過程中所遇到的變化,作為數(shù)據(jù)庫建立的參照依據(jù),更快速的完成設計任務。

        2、氣象觀測無線傳感器的網(wǎng)絡設計

        網(wǎng)絡設計是其中比較重要的內(nèi)容,也是信息傳輸?shù)幕究蚣?,在對其進行設計時,首先需要根據(jù)所需要傳輸?shù)男畔⑿枨罅縼斫⒔尤朦c,為后續(xù)所開展的信息傳輸建立一個穩(wěn)定的基礎環(huán)境,并觀察是否能夠幫助提升信息的傳輸效率,發(fā)現(xiàn)問題后及時的調(diào)整,幫助提升系統(tǒng)運行以及最終的控制質(zhì)量,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植區(qū)域內(nèi)的氣象變化進行全面監(jiān)管控制。對于設計方案中需要優(yōu)化的部分,充分采取這種方法,也能幫助更好的解決,實現(xiàn)管理控制效果的提升,對于氣象觀測中的傳輸網(wǎng)絡設計,更要體現(xiàn)出信息傳輸?shù)母咝В谲浖袑W(wǎng)絡信息進行防護處理,將網(wǎng)絡病毒的影響降至最低,避免網(wǎng)絡病毒對數(shù)據(jù)庫攻擊影響到信息的安全使用。網(wǎng)絡設計是與軟件結(jié)合進行的,對于設計過程中的多個項目探討,應該充分采取這種預防方法,提升網(wǎng)絡信息傳輸?shù)母咝?,同時更應該確保其中的質(zhì)量安全,發(fā)現(xiàn)問題后及時的采取解決方案,避免類似問題再次出現(xiàn)。

        三、氣象觀測數(shù)據(jù)服務中心軟件架構(gòu)及關鍵程序設計與實現(xiàn)

        1、軟件架構(gòu)設計與實現(xiàn)

        軟件設計是針對程序框圖部分的完善來進行的,觀察程序框圖中是否存在可以優(yōu)化的部分,充分采取優(yōu)化方案。確定程序框圖后,對各個框圖的功能進行填充,并嚴格按照所填充的內(nèi)容進行具體的構(gòu)建,使用匯編語言來編寫相關的功能,為氣象觀測信息傳輸建立一個穩(wěn)定的軟件環(huán)境。在此基礎上觀察是否存在需要繼續(xù)強化解決的內(nèi)容。軟件程序框圖構(gòu)建后,具體的實現(xiàn)仍然需要參照實際觀測環(huán)境,將氣象變化特征體現(xiàn)在其中,并通過這種方法來繼續(xù)深入解決當前常見的問題,為管理計劃開展創(chuàng)造穩(wěn)定的條件。軟件程序可以對硬件部分進行控制,根據(jù)現(xiàn)場觀測得到的信息傳輸需求來進行,避免在軟件功能與硬件對接過程中出現(xiàn)銜接問題。軟件設計可以借助網(wǎng)絡平臺來下載一些資源,進而達到更理想的設計效果,系統(tǒng)正式使用后也需要借助網(wǎng)絡平臺來對信息進行傳輸共享。將信息的傳輸速度與網(wǎng)絡調(diào)節(jié)融合在一起,共同進行軟件方面的設計,最終的設計效果也會有明顯提升。對于農(nóng)業(yè)氣象觀測系統(tǒng),構(gòu)建過程中一項重要的任務是對使用終端進行完善,體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設計中。氣象數(shù)據(jù)糾正及融合處理程序主要根據(jù)ZigBee 網(wǎng)絡獲取的數(shù)據(jù)和市級氣象服務器上獲取的區(qū)域天氣數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合對觀測到的氣象數(shù)據(jù)進行修正處理,然后存入到MySQL數(shù)據(jù)庫中。

        2、關鍵程序模塊的設計

        關鍵程序模塊的設計,包括氣象變化探測系統(tǒng),對這一部分的控制軟件的設計,需要進行一個控制參數(shù)之間的聯(lián)系體系建立,并對所設計的控制軟件進行試驗檢測,技術人員模擬出網(wǎng)絡環(huán)境中存在的攻擊,并通過這種方法來幫助完善當前的設計方案,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫受到破壞的現(xiàn)象,及時建立起聯(lián)系,繼而實現(xiàn)整體管理效果的提升,模塊設計可以從關聯(lián)性建立層面來進行,構(gòu)建各個功能層之間的軟件聯(lián)系,這樣在運行使用中能夠?qū)⑿畔⒐餐瑐鬏數(shù)娇偪刂浦行闹?,避免受到參?shù)誤差的影響,導致氣象觀測結(jié)果不理想,影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。設計過程中主要完成的軟件模塊包括 Zigbee 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換、氣象數(shù)據(jù)糾正和融合處理、市級氣象服務器數(shù)據(jù)交換和 web發(fā)布及應用服務器 4個部分的設計。

        3、氣象數(shù)據(jù)糾正及融合處理程序設計實現(xiàn)

        氣象數(shù)據(jù)由于環(huán)境問題或者是受到參數(shù)分析的影響,對于氣象的預測結(jié)果很容易產(chǎn)生誤差,這種誤差會隨著時間發(fā)展而減小,在系統(tǒng)設計中需要將這種誤差縮減體現(xiàn)在其中,也就是自動化參數(shù)誤差調(diào)節(jié)。其處理程序功能的實現(xiàn),是根據(jù)所更新得到的數(shù)據(jù)進行重復計算,綜合計算結(jié)果,并選擇其中的平均值,這樣更接近真實情況,對氣象變化的描述也更符合實際變化。技術人員要定期對探測裝置進行模擬檢驗,觀察所傳輸?shù)娇偪刂浦行牡臄?shù)據(jù)是否與實際情況是一致的,并通過程序匯編來對控制功能做出調(diào)整,提升最終控制功能的穩(wěn)定性。

        4、web發(fā)布及應用服務程序設計實現(xiàn)

        這一功能實現(xiàn)需要與網(wǎng)絡相互結(jié)合,實現(xiàn)通過網(wǎng)絡來對觀測得到的數(shù)據(jù)信息快速傳輸,可以不受時間以及距離的影響,提升最終的傳輸速度。設計環(huán)節(jié)中主要是對網(wǎng)絡系統(tǒng)的一個綜合構(gòu)建,充分利用網(wǎng)絡平臺來進行數(shù)據(jù)資源開發(fā)利用,農(nóng)民需要對氣象信息進行連接時,通過網(wǎng)絡環(huán)境也能更高效的實現(xiàn),信息獲取渠道增多后,對提升信息結(jié)構(gòu)的準確程度也有很大幫助。當前的設計方法是通過結(jié)構(gòu)框架來帶動程序功能實現(xiàn)的。

        結(jié)語:農(nóng)業(yè)氣象應用系統(tǒng)的智能化精準化還處于起步階段,仍有很大的發(fā)展空間,很多地方還有待完善。對于操作界面來說,可以融入心理學方面的知識來制作更符合人們心里需求的、更為美觀方便的操作界面;對于前端采集系統(tǒng)來說,可以增加更多的采集要素,并加強精度,從廣度和深度上使采集的數(shù)據(jù)更為準確全面;對于后端管理軟件來說,可以將氣象大數(shù)據(jù)融入進來,使其提供更深層的氣象服務功能。

        參考文獻:

        [1] 江武志. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的農(nóng)業(yè)信息智能監(jiān)測系統(tǒng)研究與設計[J]. 工業(yè)設計, 2016(9):174-176.

        [2] 吳衛(wèi)祖, 劉利群, 徐兵,等. 基于物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖氣象災害監(jiān)測與預警模型研究[J]. 電子技術與軟件工程, 2017(5).

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