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近年來(lái)，我國(guó)正在大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)。發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)離不開(kāi)農(nóng)業(yè)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域與物聯(lián)網(wǎng)相應(yīng)技術(shù)的結(jié)合，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)發(fā)展中，是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率以及改善農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展水平不可或缺的選擇。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是使用不同的智能傳感器、射頻識(shí)別設(shè)備、光感掃描器以及3S技術(shù)智能裝備等信息遙感設(shè)備，經(jīng)過(guò)一定的統(tǒng)一協(xié)議。將農(nóng)業(yè)中相關(guān)作物的各項(xiàng)指標(biāo)以及其他農(nóng)產(chǎn)品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，從而實(shí)現(xiàn)人與這些信息進(jìn)行交換、通信，以及智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種龐大的網(wǎng)絡(luò)智能結(jié)構(gòu)。通過(guò)該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)人員對(duì)各種農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)操作和控制。近年來(lái)，我國(guó)部分地區(qū)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中進(jìn)行了良好的探究，同時(shí)也取得了可觀的成果。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

不可否認(rèn)的是，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在近幾年的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中取得了顯著成效。隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普及程度越來(lái)越高，其在智慧農(nóng)業(yè)中的發(fā)展應(yīng)用同樣也有待提高。本文對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，對(duì)智慧農(nóng)業(yè)信息采集和智能報(bào)警領(lǐng)域的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與改進(jìn)，以期為智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供參考。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)信息采集領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

一是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以改善農(nóng)業(yè)種植信息的采集手段。利用智能傳感器相關(guān)技術(shù)能夠收集并整理農(nóng)作物生長(zhǎng)的土壤水分、環(huán)境溫度、光照等農(nóng)作物生長(zhǎng)指標(biāo)信息能有效地促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)，減少自然災(zāi)害對(duì)農(nóng)產(chǎn)品造成的損失，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。

二是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以提高農(nóng)業(yè)種植信息處理的效率與質(zhì)量。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算以及智能控制技術(shù)等高新技術(shù)，對(duì)采集到的農(nóng)業(yè)種植信息進(jìn)行處理，更好地完成土壤資源和水資源以及病蟲害監(jiān)測(cè)。以達(dá)到改善農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境、避免自然災(zāi)害侵襲的作用，為農(nóng)作物生長(zhǎng)營(yíng)造一個(gè)更有利的環(huán)境，最終提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)信息采集領(lǐng)域的應(yīng)用問(wèn)題

農(nóng)業(yè)信息的采集智能化有待提升

智慧農(nóng)業(yè)下物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)相關(guān)信息的采集智能化有待提升?，F(xiàn)如今農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)采集農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)大多過(guò)度依賴傳感器的靈敏度以及傳感器的相關(guān)控制技術(shù)。此外，一些指標(biāo)信息過(guò)多地依賴人為調(diào)控與采集的操作手法，容易造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、可參考性較低等問(wèn)題。

信息采集完成與數(shù)據(jù)處理時(shí)間不一致

從事農(nóng)作物培養(yǎng)的相關(guān)人員，在經(jīng)過(guò)相應(yīng)的傳感器采集技術(shù)得到農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的相關(guān)信息后，并不能及時(shí)通曉農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境是否適宜現(xiàn)在的農(nóng)作物不能第一時(shí)間給出改善農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)環(huán)境指標(biāo)的措施甚至采集到的數(shù)據(jù)信息會(huì)被擱置或者毫無(wú)實(shí)際價(jià)值對(duì)此，迫切需要一種采集到指標(biāo)信息后能夠第一時(shí)間給出相應(yīng)警報(bào)提示的安防功能裝置。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)采集信息服務(wù)欠缺

農(nóng)業(yè)信息化是農(nóng)業(yè)達(dá)到現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志但是我國(guó)的許多農(nóng)業(yè)信息采集水平依舊處于低端、落后的狀態(tài)，缺乏完整的信息采集系統(tǒng)架構(gòu)以及標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)如今，在國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展過(guò)程中依舊存在信息質(zhì)量不高、個(gè)性化服務(wù)不強(qiáng)以及信息采集系統(tǒng)欠缺等問(wèn)題。

物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)信息采集系統(tǒng)總體方案

系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ谛畔⒉杉室约靶畔①|(zhì)量要求較高。此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)核心功能：一是基礎(chǔ)功能,即獲取空氣溫濕度、光照、土壤溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨水的傳感器數(shù)據(jù)以及安防實(shí)時(shí)監(jiān)控、人體紅外傳感器實(shí)時(shí)獲取異常狀態(tài)、控制報(bào)警器、攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控；二是實(shí)時(shí)獲取傳感器數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；三是實(shí)時(shí)發(fā)布室內(nèi)異常狀態(tài)并能夠控制信號(hào)燈實(shí)現(xiàn)報(bào)警；四是傳感器歷史數(shù)據(jù)查詢，能夠提供拓展的手機(jī)應(yīng)用App功能，可以實(shí)時(shí)獲取傳感器數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

系統(tǒng)框架

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程已離不開(kāi)人工對(duì)環(huán)境的操控本方案將單片機(jī)控制與智能傳感器檢測(cè)相結(jié)合，給出了將單片機(jī)的溫度以及環(huán)境中的水蒸氣濃度檢測(cè)作為核心并將之以代碼實(shí)現(xiàn)的規(guī)劃方案。單片機(jī)體積不大，性價(jià)比高，對(duì)溫濕度測(cè)量的精確度很高，可以全面滿足生產(chǎn)要求。

根據(jù)生產(chǎn)活動(dòng)中的現(xiàn)實(shí)需求，設(shè)計(jì)溫度、濕度閉環(huán)檢測(cè)、安防報(bào)警系統(tǒng)以及控制軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)運(yùn)作過(guò)程中，將需要測(cè)量的目標(biāo)的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)溫度、濕度檢測(cè)和變換電路變換成電信號(hào)。通過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換器將其變?yōu)閿?shù)字信號(hào)輸送到單片機(jī)中，對(duì)于需要進(jìn)行檢測(cè)的溫度、濕度值，便可通過(guò)本軟件依據(jù)單片機(jī)STC15W4K32S4中所設(shè)定的相關(guān)程序，得到對(duì)應(yīng)的溫度和濕度數(shù)值。

為解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)管理落后的問(wèn)題，設(shè)計(jì)出基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智慧安防警報(bào)系統(tǒng)，其采用了ZigBee網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大棚或農(nóng)田安防實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警，極大地提高了管理水平。

系統(tǒng)驗(yàn)證環(huán)境

物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)采集系統(tǒng)用到的傳感器底層驅(qū)動(dòng)包括氣象站與土壤溫度、水分 2個(gè)部分，以ZigBeeZslack協(xié)議棧中的土壤溫度、水分驅(qū)動(dòng)程序?yàn)槔?，物?lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)采集系統(tǒng)中集成智能報(bào)警系統(tǒng)傳輸過(guò)程分為傳感器、無(wú)線節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、智云數(shù)據(jù)中心、客戶端(Android、Web)等部分，具體通信描述如下:

(1)無(wú)線終端/路由節(jié)點(diǎn)(以下簡(jiǎn)稱無(wú)線節(jié)點(diǎn))通過(guò)導(dǎo)線讀取傳感器的數(shù)據(jù)，無(wú)線節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)關(guān)上集成的匯集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組網(wǎng)通信。

(2)網(wǎng)關(guān)上的智慧云服務(wù)，將集成在網(wǎng)關(guān)上的匯集節(jié)點(diǎn)收到的數(shù)據(jù)推送到本地局域網(wǎng)和遠(yuǎn)程智云數(shù)據(jù)中心。

(3)智云數(shù)據(jù)中心接收到網(wǎng)關(guān)上的智云服務(wù)程序上傳的無(wú)線節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)之后，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，啟動(dòng)服務(wù)程序等待客戶端連接，并提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢、歷史數(shù)據(jù)查詢等接口。

(4)客戶端(Android,web)通過(guò)調(diào)用智云數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集等功能或?qū)鞲衅鬟M(jìn)行控制。

數(shù)據(jù)采集

土壤溫度、水分采集。一是精準(zhǔn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集和記錄，有利于農(nóng)戶及時(shí)查看數(shù)據(jù)異常，以便做出相應(yīng)的處理來(lái)減少農(nóng)作物損失；二是遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，即通過(guò)手機(jī)App遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)監(jiān)控。

Android 應(yīng)用程序如下：D導(dǎo)入Android工程，打開(kāi)Eelipse集成開(kāi)發(fā)工具，將物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)采集系統(tǒng)SmartWalering-Android 工程導(dǎo)入 Eelipse集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中。

編譯Android工程。使用USB線將s4418/s6818網(wǎng)關(guān)(或其他安卓設(shè)備)與計(jì)算機(jī)相連并且確認(rèn)計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別Android設(shè)備，點(diǎn)擊Eclipse 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境上方圖標(biāo)編譯=Smart Walering 工程，等待Android工程編譯通過(guò)并且將工程安裝到s4418/s6818 網(wǎng)關(guān)中當(dāng)有新的軟件頁(yè)面跳出表示Android工程編譯并安裝成功。

智能報(bào)警

智能報(bào)警系統(tǒng)可以在有外來(lái)物體靠近報(bào)警器時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生蜂鳴報(bào)警。智能報(bào)警系統(tǒng)底層主要采用人體紅外傳感器和報(bào)警燈2個(gè)硬件模塊。試驗(yàn)使用商業(yè)人體紅外探測(cè)器傳感器，通信方式為I0電平通信，型號(hào)為ZY-RTHWOo1xI0。人體紅外探測(cè)器傳感器通過(guò)RJ45端口連接到LiteB 節(jié)點(diǎn)的B端子連接。傳感器10引腳默認(rèn)電平位高，當(dāng)人體紅外探測(cè)器傳感器監(jiān)測(cè)到紅外光信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，人體紅外探測(cè)器傳感器會(huì)發(fā)出報(bào)警，同時(shí)通信接口電平被拉低。

本試驗(yàn)使用商業(yè)報(bào)警燈傳感器，通信方式電平觸發(fā)，型號(hào)為ZY-B.00lxI0。報(bào)警燈通過(guò)MD/8 端子連接到ZXBeeLite節(jié)點(diǎn)的B端子連接，通過(guò)B端子上K1號(hào)腳控，默認(rèn)控制狀態(tài)為關(guān)閉，當(dāng)向K1接口寫高電平時(shí)，報(bào)警燈打開(kāi)智能報(bào)警系統(tǒng)用到的傳感器底層驅(qū)動(dòng)也包括人體紅外與報(bào)警燈2個(gè)部分，以ZigBeeZslack 協(xié)議棧中的人體紅外為例。

通過(guò)歷史數(shù)據(jù)查詢，對(duì)比歷史數(shù)據(jù)，可以方便科研人員做出相應(yīng)的判斷，促進(jìn)農(nóng)作物更好地生長(zhǎng)；通過(guò)安防監(jiān)控和異常監(jiān)控，保障了科研場(chǎng)所的安全。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧農(nóng)業(yè)相結(jié)合是未來(lái)農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。借助物聯(lián)網(wǎng)以及傳感器相關(guān)技術(shù)與方法，設(shè)計(jì)了一套智慧農(nóng)業(yè)背景下信息采集以及智能報(bào)警的設(shè)施裝備，并應(yīng)用在智慧農(nóng)業(yè)、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及預(yù)警領(lǐng)域。