陽明霞

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院，廣西 柳州 545006）

要想推動我國農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，就要根據(jù)時代發(fā)展需求，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，在提升農(nóng)業(yè)信息化水平的同時，引導(dǎo)我國農(nóng)業(yè)建設(shè)全面發(fā)展。通過應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)，充分應(yīng)用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源，在減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本投放的同時，給農(nóng)村群眾創(chuàng)造理想的效益。隨著傳感器、嵌入式技術(shù)發(fā)展和興起，將其應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過建立農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效的轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展模式，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平，引導(dǎo)我國農(nóng)業(yè)朝著現(xiàn)代化和科學(xué)化的領(lǐng)域發(fā)展，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)。

1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

數(shù)據(jù)服務(wù)器是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成部分，它可利用無線物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)之間的聯(lián)通，從而達(dá)到無線通信的目的。在進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計過程中，主要由三部分內(nèi)容構(gòu)建而成，其中包含網(wǎng)關(guān)監(jiān)控平臺、無線互聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)收集平臺和遠(yuǎn)程控制平臺。光照傳感器以及溫濕傳感器分配設(shè)定在對應(yīng)的終端節(jié)點(diǎn)中，利用無線物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)，把大棚內(nèi)部實(shí)際情況進(jìn)行采集，并將采集的信息傳遞到網(wǎng)關(guān)中。在網(wǎng)關(guān)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯中和分析，從而實(shí)現(xiàn)對采光系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)和熱循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行情況的把控，對農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)部環(huán)境加以調(diào)節(jié)。網(wǎng)關(guān)平臺可以把所有數(shù)據(jù)利用物聯(lián)網(wǎng)平臺將其傳遞到遠(yuǎn)程控制平臺中，并在此中進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，能夠在網(wǎng)頁中進(jìn)行數(shù)據(jù)展現(xiàn)。

2 物聯(lián)網(wǎng)支持下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)

2.1 控制模塊設(shè)計

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中的控制模板一般由繼電器建立而成。通常情況下，在自動化控制電路的作用下，將其當(dāng)作電控器件，其具備的功能在于轉(zhuǎn)換以及自動控制調(diào)節(jié)電路，可以在該控制模板的作用下，實(shí)現(xiàn)電路運(yùn)行情況的評斷。另外，控制模板中還具備隔離電路功能。

2.2 傳感器采集節(jié)點(diǎn)選擇

在種植農(nóng)業(yè)大棚中，為了給農(nóng)作物生長提供良好的環(huán)境，保證農(nóng)作物的穩(wěn)定生長，需要采用監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對農(nóng)作物生長情況的監(jiān)測，因此，在設(shè)定監(jiān)控系統(tǒng)過程中，需要借助傳感器采集節(jié)點(diǎn)，并由傳感器及芯片建設(shè)該平臺，實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的收集和處理。

2.3 光照傳感器設(shè)計

在光照傳感器系統(tǒng)中，主要應(yīng)用光敏電阻以及外部電路等方式建設(shè)，該類性的控制系統(tǒng)，能夠在農(nóng)業(yè)大棚日照充足的情況下進(jìn)行信息采集，同時將采集的信息傳遞到網(wǎng)關(guān)中，從而實(shí)現(xiàn)對采光系統(tǒng)運(yùn)行情況的把控。

3 物聯(lián)網(wǎng)支持下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計

在進(jìn)行系統(tǒng)軟件構(gòu)建設(shè)計的過程中，主要是根據(jù)數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)傳遞、數(shù)據(jù)保存及數(shù)據(jù)發(fā)布等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計。軟件系統(tǒng)一般需要從三個防線實(shí)現(xiàn)對應(yīng)程序的開發(fā)，其中包含了感知節(jié)點(diǎn)傳感器終端程度、協(xié)調(diào)器網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序以及監(jiān)控中心相關(guān)程序等。系統(tǒng)需要把感知節(jié)點(diǎn)所收集的農(nóng)業(yè)環(huán)境等數(shù)據(jù)利用對應(yīng)程度傳遞到數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行保存，并且數(shù)據(jù)庫利用檢測 Web服務(wù)器相關(guān)操作，把接收的相關(guān)信息傳遞到對應(yīng)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對感知節(jié)點(diǎn)的把控。

3.2 感知節(jié)點(diǎn)

（1）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)程度設(shè)計通常由兩部分內(nèi)容組建而成，一個是傳感節(jié)點(diǎn)程序，另一個是網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)程序。擔(dān)具的職責(zé)在于農(nóng)業(yè)感知領(lǐng)域數(shù)據(jù)收集和傳遞。各個節(jié)點(diǎn)都具備對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)地址，并進(jìn)行節(jié)點(diǎn)信息的記錄。針對傳感節(jié)點(diǎn)來說，在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電荷初始化操作之后，各個節(jié)點(diǎn)都會根據(jù)默認(rèn)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和傳遞。假設(shè)節(jié)點(diǎn)信息獲取來源于監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)布的信息，將會自動實(shí)現(xiàn)信息處理，并根據(jù)相關(guān)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)修改，按照修改之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。

（2）傳感器控制程序。傳感器控制程序通常是把所感知的模擬信號利用電壓的方式進(jìn)行傳遞，之后利用模數(shù)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，其中包含了土壤濕度傳感器、CO濃度傳感器和以及水環(huán)境pH值傳感器等。利用平均值算法的方式保證收集精度的精準(zhǔn)性。土壤濕度傳感器主要采用TDR 3設(shè)計方式，其輸出電壓以及實(shí)際土壤含數(shù)量轉(zhuǎn)換公式是：

式中：θv為土壤含水量；Vout為傳感器輸出電壓值。

（3）攝像頭控制程序。本系統(tǒng)主要采用?？低暩咔鍞z像頭當(dāng)作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，該攝像能夠?qū)λO(jiān)控范疇內(nèi)實(shí)際情況進(jìn)行監(jiān)測，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，能夠所采集的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，支持RS232接口。

4 協(xié)調(diào)器網(wǎng)關(guān)軟件實(shí)現(xiàn)

4.1 協(xié)調(diào)器網(wǎng)關(guān)軟件實(shí)現(xiàn)

協(xié)調(diào)器網(wǎng)管軟件實(shí)現(xiàn)，一般是借助協(xié)調(diào)器網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)，擔(dān)具的職責(zé)在于處理來源于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各項數(shù)據(jù)及監(jiān)控重心下發(fā)的指令等，通過多線程方式加以科學(xué)設(shè)計，其中包含了串口接收線性、串口發(fā)送線性、TCP接收線程、TCP發(fā)送線程。針對串口接收線程來說，通過對其是否接收到相關(guān)數(shù)據(jù)情況進(jìn)行評判，經(jīng)過處理之后把數(shù)據(jù)保存在tcpsendbuf中，將其設(shè)定成數(shù)字1；針對串口發(fā)送線程而言，通過對tcpsendflg數(shù)值是否為1的評判，明確指令傳遞情況，并利用uartsend進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。針對TCP接收線程，通過評判是否接收到來源于uartsend傳遞的數(shù)據(jù)，并利用tcprecv進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取，把數(shù)據(jù)保存在

通過判斷tcpsendflg的值是否為1來進(jìn)行拍照指令的發(fā)送，并通過uartsend進(jìn)行uartsendbuf，將其設(shè)定成數(shù)字1；針對TCP發(fā)送線程，通過評判uartsendflg數(shù)值以及數(shù)據(jù)種類，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。

4.2 監(jiān)控系統(tǒng)測試

在基于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計完成之后，需要對其運(yùn)行情況及功能進(jìn)行檢測，檢測內(nèi)容中涉及了傳感器性能以及無線物聯(lián)網(wǎng)通信狀況等。這些內(nèi)容檢測均需要根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況來進(jìn)行。通過對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況檢測得知，該系統(tǒng)具備較強(qiáng)的平穩(wěn)性和可靠性，能夠給智能化農(nóng)業(yè)發(fā)展提供支持。

要想檢測出各個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)和物聯(lián)網(wǎng)充分結(jié)合，需要利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)進(jìn)行檢測，檢測地點(diǎn)應(yīng)該選擇農(nóng)業(yè)生產(chǎn)研究部分。檢測采用的技術(shù)為三個模塊終端節(jié)點(diǎn)及一個協(xié)調(diào)器模塊。要想在檢測過程中能夠深入掌握無線物聯(lián)網(wǎng)傳感器組網(wǎng)運(yùn)行情況，需要把不同顏色指示燈分別安裝在對應(yīng)的電路板中。組網(wǎng)檢測流程是：

首先，啟動電源開關(guān)，在閃縮幾秒之后，建立在協(xié)調(diào)器中的發(fā)光二極管將會保持持續(xù)亮燈的狀況，這種狀況也就預(yù)示著初步物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建而成。要想實(shí)現(xiàn)持續(xù)檢測，需要把一個終端節(jié)點(diǎn)安置在和協(xié)調(diào)器間距20m的位置處，每間隔20m的位置安裝2個終端節(jié)點(diǎn)，并且在相同時間內(nèi)進(jìn)行電源節(jié)點(diǎn)開啟。在電路板節(jié)點(diǎn)中，啟動開關(guān)之后，如果出現(xiàn)綠色小燈不停閃爍的弦線，而黃色小燈則處于長時間光亮狀態(tài)。這種現(xiàn)象則預(yù)示該三個節(jié)點(diǎn)都順利的連入到物聯(lián)網(wǎng)傳感器中，并處于運(yùn)行狀態(tài)。經(jīng)過多次檢測，假設(shè)物聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)偏離網(wǎng)絡(luò)狀況，則無線物聯(lián)網(wǎng)傳感器將自動舍棄該節(jié)點(diǎn)，并重新建設(shè)網(wǎng)絡(luò)。針對沒有脫離物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)將正常運(yùn)行，不會因?yàn)橹匦陆ㄔO(shè)物聯(lián)網(wǎng)程序而受到一定影響。

5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械化中應(yīng)用

5.1 農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)領(lǐng)域

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，能夠有效的掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況，其中包含了農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)境、土壤濕度、內(nèi)部溫度、PH值等，結(jié)合采集的各項數(shù)據(jù)，明確適合農(nóng)作物生長的環(huán)境，提升農(nóng)作物生產(chǎn)量。并且借助網(wǎng)絡(luò)智能化技術(shù)，核查和統(tǒng)計農(nóng)作物生產(chǎn)各項環(huán)境指標(biāo)，便于農(nóng)村群眾實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理，改善農(nóng)作物生長環(huán)境，提升生產(chǎn)效率及質(zhì)量?，F(xiàn)階段西方國家在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備中，把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用其中，能夠識別莠草的噴霧器由此產(chǎn)生。這種類型的噴霧器可精準(zhǔn)找出莠草所在位置并及時處理，在某種程度上能減少人工成本及給環(huán)境帶來的影響。

5.2 氣候智能型農(nóng)業(yè)領(lǐng)域

氣候環(huán)境將會給農(nóng)業(yè)帶來直接影響。當(dāng)前，隨著氣候環(huán)境的逐漸改變，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將會遭受不同程度的破壞，農(nóng)作物生產(chǎn)質(zhì)量將會逐漸降低，這給我國農(nóng)業(yè)發(fā)展造成嚴(yán)重影響，提升農(nóng)作物適應(yīng)環(huán)境能力已成為迫切需求。研發(fā)人員要利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對環(huán)境感應(yīng)能力的監(jiān)測，并提醒農(nóng)村群眾及時做好對應(yīng)防御工作，降低農(nóng)業(yè)對環(huán)境依賴度，提升農(nóng)村群眾對環(huán)境改變的應(yīng)對能力。如在農(nóng)業(yè)水利水位中安裝水位測量系統(tǒng)，能夠及時采集和整合水位信息。

6 結(jié) 語

把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)當(dāng)作核心的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，具備一定的穩(wěn)定性及可靠性，并且自身含有的可移植能力比較高，應(yīng)用人員能利用監(jiān)控系統(tǒng)，提升數(shù)據(jù)平穩(wěn)度，由數(shù)據(jù)庫保存相關(guān)數(shù)據(jù)，給農(nóng)業(yè)環(huán)境探究提供精準(zhǔn)的水平。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化發(fā)展提供了支持，并對農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展起到引導(dǎo)性作用。