基于物聯(lián)網(wǎng)的設施農(nóng)業(yè)遠程智能化信息監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、本課題來源于山西省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設項目。本項目是針對當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的監(jiān)管力度差、現(xiàn)場設施農(nóng)業(yè)智能化程度低、勞動力投入大等問題而提出的。根據(jù)山西省農(nóng)科院果樹研究所的現(xiàn)場調(diào)研情況及所提出的功能要求，開發(fā)了一套集傳感器技術(shù)、無線通訊技術(shù)、遠程智能監(jiān)測技術(shù)于一體，適用于農(nóng)田、果林等大型戶外種植基地的物聯(lián)網(wǎng)設施農(nóng)業(yè)遠程智能監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可有效提高作物品質(zhì)、減輕勞動強度，實現(xiàn)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)的遠程監(jiān)測，為種植管理人員提供合理建議。

2、r>　　近十年來，我國設施農(nóng)業(yè)的自動化程度顯著提高，諸如溫室內(nèi)的大型自動化控制系統(tǒng)開發(fā)已取得顯著成就，但農(nóng)田、果林等戶外農(nóng)業(yè)基地仍然依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗進行種植，自動化與智能化程度低，作物生長環(huán)境缺乏有效的監(jiān)測監(jiān)管，水肥投放沒有合理的量化指標，致使勞動力投入大，造成資源浪費和環(huán)境污染。因此開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)的設施農(nóng)業(yè)遠程智能監(jiān)測系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。針對現(xiàn)有問題，本文以山西省果樹研究所種植基地為研究對象，對無線傳感網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡、綜合服務平臺

3、、分析處理軟件進行了系統(tǒng)研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　通過查閱文獻及現(xiàn)場實際調(diào)研，深入了解農(nóng)業(yè)現(xiàn)場監(jiān)測的需求；分析了物聯(lián)網(wǎng)及設施農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，制定了符合實際要求的系統(tǒng)性能指標；設計了系統(tǒng)的總體方案，結(jié)合傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)、組態(tài)監(jiān)測技術(shù)等，構(gòu)建了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的三層架構(gòu)。
　　針對農(nóng)業(yè)現(xiàn)場的復雜環(huán)境，根據(jù)監(jiān)測對象分析了系統(tǒng)監(jiān)測量，配置了傳感器的類型，并進行模擬量采集模塊的選型，完成了系統(tǒng)感知層的搭建；設計了以 Zi

4、gbee為節(jié)點單元的無線傳感網(wǎng)絡的近距離局域網(wǎng)，并通過與GPRS遠距離無線通信廣域網(wǎng)的異構(gòu)融合，實現(xiàn)了與INTERNET的連接，突破了地域限制，完成了農(nóng)業(yè)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)的遠程智能監(jiān)測。
　　基于Kingview6.55WEB平臺開發(fā)了應用層信息監(jiān)測中心，設計了信息中心監(jiān)測主界面，可實現(xiàn)現(xiàn)場信息實時監(jiān)測、異常數(shù)據(jù)報警提醒、綜合信息匯總等功能；設計了ACCESS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的靈活存儲及調(diào)用。人機界面美觀、交互性好、信息豐富、功

5、能齊全。提出了適用于農(nóng)作物健康狀態(tài)的模糊綜合評判方法，根據(jù)年平均溫度、年平均降水量、年日照時數(shù)等重要參數(shù)，建立了作物健康等級評估算法，實現(xiàn)了感知層數(shù)據(jù)的智能化處理與應用。
　　基于規(guī)則化方法，分析了無線傳感網(wǎng)絡的節(jié)點部署策略；以OPNET為仿真平臺，建立了Zigbee節(jié)點模型；依據(jù)現(xiàn)場實際環(huán)境，搭建了樹狀拓撲和 Mesh型拓撲路由的仿真模型；在現(xiàn)場進行了天線的高度與信號強度試驗，分析了發(fā)射天線高度、接收天線高度與無線信號傳播距離的