智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)已經(jīng)越發(fā)智能化智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高級(jí)階段是集新興的互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為一體，依托部署在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感節(jié)點(diǎn)（環(huán)境溫濕度、土壤水分、二氧化碳、圖像等）和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能預(yù)警、智能決策、智能分析、專(zhuān)家在線指導(dǎo)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化種植、可視化管理、智能化決策。基于 ZigBee 技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)解決方案， 成本低廉，是一般人都能負(fù)擔(dān)的價(jià)格； 控制更簡(jiǎn)單，讓每一位剛接觸的人都能輕松使用；功耗更低、組網(wǎng)更方便、網(wǎng)絡(luò)更健壯，給您帶來(lái)高科技的全新感受。您的溫室大棚規(guī)模越大，基于ZigBee 技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)

2、解決方案在使用中，要準(zhǔn)確及時(shí)地操控所有設(shè)備，最值得關(guān)注的應(yīng)該就是網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的穩(wěn)定性。鑒于溫室大棚的網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域比較廣泛，我們貼心為您呈現(xiàn)物聯(lián)無(wú)線組網(wǎng)！ 智慧農(nóng)業(yè)能有效連接物聯(lián)Internet通信網(wǎng)關(guān)和超出物聯(lián)Internet 通信網(wǎng)關(guān)有效控制區(qū)域的其它ZigBee 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)中繼組網(wǎng)，擴(kuò)大覆蓋區(qū)域， 并傳輸網(wǎng)關(guān)的控制命令到相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，達(dá)到預(yù)期傳輸和控制的效果?；谙冗M(jìn)的 ZigBee 技術(shù)，物聯(lián)無(wú)線中繼器無(wú)需接入網(wǎng)線，就可自行中繼組網(wǎng)，擴(kuò)散網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，讓網(wǎng)絡(luò)靈活順暢運(yùn)行，保障您的所有設(shè)備正常運(yùn)行。主要采集溫濕度，從而控制農(nóng)植物的水分和光照。關(guān)鍵詞 : 物聯(lián)網(wǎng)；智慧農(nóng)業(yè)；云計(jì)算；物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)；Z

3、igBeeAbstractWith the development of economy and society, agriculture has more intelligent wisdom agriculture is the advanced stage of agricultural production is a set of emerging Internet, mobile Internet, cloud computing and networking technology as a whole, relying on the sensor nodes deployed in

4、 various agricultural production field (environment temperature and humidity, soil moisture, carbon dioxide, intelligent sensing, image) intelligent warning, intelligent decision-making, intelligent analysis, expert online guide agricultural production environment and wireless communication network,

5、 to provide accurate planting, visual management, intelligent decision for agricultural production.The wisdom of agricultural solutions, based on ZigBee technology has the advantages of low cost, is that ordinary people can afford the price control; more simple, let every just contact people can eas

6、ily use; lower power consumption and the network more convenient and more robust network, to bring you a new feeling of high-tech. The larger the size of your greenhouse, intelligent agriculture solutions based on ZigBee technology in use, to accurately and timely control of all equipment, the most

7、noteworthy is the stability of the network signal. In view of the greenhouse network coverage area is relatively wide, we are intimate for you to show the combination of wireless networking!Wisdom agriculture can effectively connected IOT Internet communication gateway and beyond Internet communicat

8、ion gateway control regions of other ZigBee network equipment, implementation of relay network, expand the coverage area, and control command transmission gateway to the network equipment, to achieve the desired effect of transmission and control. Based on the advanced ZigBee technology, the physica

9、l wireless repeaters do not need access to the network cable, you can relay network, the proliferation of network signals, so that the network flexible and smooth operation, to ensure the normal operation of all your equipment. The main collection of temperature and humidity, so as to control the wa

10、ter and light of agricultural plants.Key word ：Internet of things; intelligent agriculture; cloud computing; Internet of things architecture; ZigBee第一章緒論智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)生背景農(nóng)業(yè)信息技術(shù)是我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的重要內(nèi)容，大力推進(jìn)“信息化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化融合”是我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展方向。“農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”即利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，即通過(guò)相應(yīng)的智能傳感器設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控農(nóng)業(yè)種植環(huán)境，并將各個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，經(jīng)過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳送到信息控制中心，進(jìn)而對(duì)農(nóng)業(yè)種植環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)

11、，智能控制農(nóng)作物健康生長(zhǎng)所需環(huán)境如溫度、濕度以及光照、土壤溫度、含水量，及時(shí)灌溉系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)種植綜合生態(tài)信息的自動(dòng)檢測(cè)，對(duì)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能化管理農(nóng)業(yè)是關(guān)系著國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中面臨 著確保農(nóng)產(chǎn)品總量、調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量，改善生產(chǎn)效益 低下、資源嚴(yán)重不足且利用率低、環(huán)境污染等問(wèn)題而不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的需 要。因此，關(guān)于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究勢(shì)在必行。物聯(lián)網(wǎng)是以感知為目的的，實(shí) 現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)可以很好地應(yīng)用到諸多領(lǐng)域， 農(nóng)業(yè)即是其中之一。通過(guò)在農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)中安裝相應(yīng)的只能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整農(nóng)作物種植

12、環(huán)境中各個(gè)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)掌握農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的一些參數(shù)，并根據(jù)參數(shù)變化適時(shí)調(diào)控來(lái)掌控農(nóng)作物最佳的生長(zhǎng)環(huán)境，將生物信息獲取方法應(yīng)用于無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，為溫室精準(zhǔn)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。系統(tǒng)簡(jiǎn)介基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)種植監(jiān)控系統(tǒng)核心包括以下幾部分：感知層：顧名思義，感知層相對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)而言，類(lèi)似于人類(lèi)的感覺(jué)器官， 主要是用于識(shí)別物體并進(jìn)行信息采集。信息感知層通過(guò)采用先進(jìn)的傳感技術(shù)，即利用溫度、濕度、光照、風(fēng)速等各種傳感器，得到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的精細(xì)化信息， 如設(shè)施內(nèi)溫度、濕度、光照情況、CO2 濃度、土壤濕度、營(yíng)養(yǎng)液濃度等信息，是對(duì)植物生長(zhǎng)狀況進(jìn)行判定的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)感知與采集， 實(shí)現(xiàn)種植環(huán)境中的土壤濕度、空氣

13、溫度濕度、 光照及自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的實(shí)時(shí)感知的試紙傳送到ZigBee 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)上；應(yīng)用層：信息應(yīng)用層通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理而制定相應(yīng)的管理決策，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的控制。例如利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取作物生長(zhǎng)環(huán)境的溫濕度、光照強(qiáng)度等信息，并對(duì)各類(lèi)信息進(jìn)行分析，依據(jù)制定的管理策略，與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行通訊，控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)行自動(dòng)灌溉、施肥、加溫、控光等，同時(shí)對(duì)異常信息自動(dòng)報(bào)警。該系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、信息處理和控制指令的下達(dá)，為用戶提供分析決策依據(jù)，用戶可隨時(shí)隨地提供電腦燈終端進(jìn)行查詢(xún)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)種植環(huán)境監(jiān)控管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。圖系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖第二章總體方案可行性分析由于農(nóng)村地區(qū)

14、村民想擺脫農(nóng)耕生活，中國(guó)東部、南部及中部地區(qū)數(shù)百萬(wàn)公頃的農(nóng)田冬季遭棄耕。農(nóng)業(yè)部的統(tǒng)計(jì)資料顯示，中國(guó)南部16 省 2150 萬(wàn)公頃農(nóng)田冬季無(wú)人耕種，占16 省總耕地面積的 %以上。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員盧布表示，這一現(xiàn)象可能是因?yàn)椤稗r(nóng)民不愿意把時(shí)間花在種地上，而是想要去城里工作賺更多的錢(qián)?！爆F(xiàn)在新一代的打工潮中不斷出現(xiàn)年輕的90 后面孔，但農(nóng)田里勞作的人們可謂真是書(shū)本上讀到的“農(nóng)民伯伯”，年輕一代的勞動(dòng)力在農(nóng)村流失巨大，日出 而作日落而息的生活對(duì)他們似乎毫無(wú)吸引力。農(nóng)業(yè)作為一個(gè)古老的行業(yè)，在歷朝 歷代的中國(guó)都是立國(guó)之本。中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，卻不是農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)。土地分散、 生產(chǎn)效率低、技術(shù)落后等導(dǎo)致的競(jìng)

15、爭(zhēng)力不強(qiáng)一直都是阻礙我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因 素。中國(guó)農(nóng)業(yè)大部分還處于靠天吃飯的局面，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)的工業(yè) 化、信息化是趨勢(shì)所在目前農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)從零散的點(diǎn)的 應(yīng)用發(fā)展到全面應(yīng)用，信息的有效溝通和高效利用使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)管理 系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)市場(chǎng)系統(tǒng)、農(nóng)村生活系統(tǒng)等農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)更加有效、智慧，物聯(lián)網(wǎng) 技術(shù)的發(fā)展將真正促成智慧農(nóng)業(yè)的誕生。農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、和諧農(nóng)村、農(nóng)業(yè)資 源的有效利用和環(huán)境保護(hù)，這些被不斷提及和關(guān)注的問(wèn)題會(huì)得到更優(yōu)化的解決方 法。風(fēng)險(xiǎn)分析區(qū)域經(jīng)濟(jì)側(cè)重風(fēng)險(xiǎn)分析我國(guó)是世界上的農(nóng)業(yè)大國(guó)，但又是耕地嚴(yán)重不足的國(guó)家，目前我國(guó)人均耕地 面積排名世界第126 位，僅

16、占有世界人均耕地面積的40%。因此，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)具有長(zhǎng)遠(yuǎn)和現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)幅員遼闊，農(nóng)業(yè)自然條件復(fù)雜，農(nóng)業(yè)機(jī)械化綜合水平較低，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，電子、計(jì)算機(jī)和信息等技術(shù)的應(yīng)用還較少，因此全面推廣智慧農(nóng)業(yè)尚有一定困難，但可以在規(guī)模化和機(jī)械化程度較高的地區(qū)，如新疆、黑龍江等地區(qū)的大型農(nóng)場(chǎng)率先開(kāi)展智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用。對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、城市化程度高的地方，要建立合理的土地流轉(zhuǎn)機(jī)制，引導(dǎo)農(nóng)戶發(fā)展適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)，進(jìn)行智慧農(nóng)業(yè)試驗(yàn)，逐步推廣智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)。此外，應(yīng)廣泛建立適合于家庭聯(lián)產(chǎn)承包分散經(jīng)營(yíng)的智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。尤其要提及的是，我國(guó)西部地廣人稀，有較好的規(guī)模經(jīng)營(yíng)基礎(chǔ)，從自然條件來(lái)說(shuō)，比較適于開(kāi)展智

17、慧農(nóng)業(yè)；西部地區(qū)占主導(dǎo)的是第一產(chǎn)業(yè)，第三產(chǎn)業(yè)并未得到充分發(fā)展，但如果發(fā)展基于知識(shí)之上的新技術(shù)，西部的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)可以得到進(jìn)一步優(yōu)化；另外西北地區(qū)現(xiàn)階段水資源開(kāi)發(fā)利用方式不合理，管理落后，灌溉方式不當(dāng)引起土壤沙化、草場(chǎng)退化和土地次生鹽堿化，目前全國(guó)水土流失面積約80%發(fā)生在西部，每年新增的荒漠化土地也大多分布在西部地區(qū)。智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中在自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制條件下的精準(zhǔn)灌溉工程技術(shù)，如噴灌、滴灌、微灌和滲灌等，可大大節(jié)約西部水資源利用率。作為長(zhǎng)遠(yuǎn)策略， 我國(guó)可以縣或鄉(xiāng)為單位， 研究建立區(qū)域性土壤養(yǎng)分信息系統(tǒng)， 分區(qū)指導(dǎo)當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)分管理和肥料合理施用，逐步建立起適合小規(guī)模分散經(jīng)營(yíng)體制下的智慧農(nóng)業(yè)信息化管理模式。面

18、對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展相對(duì)落后的現(xiàn)狀和國(guó)際市場(chǎng)的挑戰(zhàn)，我國(guó)應(yīng)不失時(shí)機(jī)地大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，使之成為我國(guó)農(nóng)業(yè)普及現(xiàn)代信息技術(shù)、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的突破口。長(zhǎng)期以來(lái)的實(shí)踐證實(shí),現(xiàn)代農(nóng)業(yè)離不開(kāi)現(xiàn)代信息技術(shù)，后者打造的智慧農(nóng)業(yè)無(wú)疑將改造世界農(nóng)業(yè)，并孕育世界農(nóng)業(yè)未來(lái)的新希望。國(guó)際經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)分析分析 2016 年世界范圍內(nèi)智能農(nóng)業(yè)市場(chǎng)發(fā)展?fàn)顩r、智能農(nóng)業(yè)行業(yè)特點(diǎn)和智能農(nóng)業(yè)市場(chǎng)需求。先不談市場(chǎng)狀況如何，單是先前幾大國(guó)際巨頭的行動(dòng)就已經(jīng)讓我們預(yù)先看到了2016 年智能農(nóng)業(yè)行業(yè)穩(wěn)定的發(fā)展前景。先來(lái)看一組數(shù)據(jù)：美國(guó)農(nóng)業(yè)部最近的調(diào)查報(bào)告指出，由于國(guó)內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，正在為推動(dòng)美國(guó)農(nóng)業(yè)出口創(chuàng)造更大的盈余。前年發(fā)布的美國(guó)2015年貿(mào)易

19、數(shù)據(jù)證實(shí)了美國(guó)在農(nóng)作物種植方面的杰出才能。雖然從總體上看，美國(guó) 2015 年商品和服務(wù)貿(mào)易逆差進(jìn)一步擴(kuò)大， 再次下滑近 5000 億美元，但農(nóng)業(yè)出口同比增長(zhǎng)了幾乎 1/3，創(chuàng)造了近 400 億美元的貿(mào)易盈余。 在 2015 年，美國(guó)農(nóng)業(yè)出口額為 1158 億美元，創(chuàng)歷史新高。美國(guó)農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)湯姆表示：“如今的數(shù)據(jù)顯示，全球?qū)γ绹?guó)食品和農(nóng)產(chǎn)品的需求正在飆升?！彼赋?，智慧農(nóng)業(yè)每年可為美國(guó)農(nóng)民節(jié)約數(shù)百萬(wàn)美元，并避免了使用不必要的化肥和殺蟲(chóng)劑，從而顯著降低了規(guī)?；r(nóng)業(yè)對(duì)環(huán)境的沖擊。去年美國(guó)農(nóng)業(yè)出口打破紀(jì)錄，比 2013 年創(chuàng)造的上個(gè)紀(jì)錄1148 億美元多出了近 10 億美元。第三章系統(tǒng)設(shè)計(jì)智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

20、技術(shù)分析射頻識(shí)別技術(shù)是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的物品跟蹤與信息共享。射頻識(shí)別技術(shù)在食品行業(yè)中主要應(yīng)用于食品的跟蹤和溯源。應(yīng)用射頻識(shí)別技術(shù)系統(tǒng)可確保食品供應(yīng)鏈的高質(zhì)量數(shù)據(jù)交流，可確保食品源的清晰，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品追蹤，從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量監(jiān)控和追溯。同時(shí)，射頻識(shí)別技術(shù)與傳感器技術(shù)相結(jié)合，可以感知食品加工和儲(chǔ)藏過(guò)程中環(huán)境的狀態(tài)信息，因?yàn)榄h(huán)境因素對(duì)食品品質(zhì)影響很大，記錄分析這些因素就顯得十分重要。利用無(wú)線通信技術(shù)可以方便地把這些狀態(tài)信息及其變化傳遞出來(lái)。條碼技術(shù)： 條形碼是由美國(guó)的在 1949 年首先提出的。 它算得上是最古老最成熟的一種識(shí)別技術(shù)

21、它也是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)中應(yīng)用最廣泛和最成功的技術(shù)。由于條形碼成本較低有完善的標(biāo)準(zhǔn)體系已在全球散播,所以已經(jīng)被普遍接受。條形碼是由寬度不同、反射率不同的條和空按照一定的編碼規(guī)則(碼制)編制成的 ,用以表達(dá)一組數(shù)字或字母符號(hào)信息的圖形標(biāo)識(shí)符,即條形碼是一組粗細(xì)不同,按照一定的規(guī)則安排間距的平行線條圖形。它的基本工作原理為,由光源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)照射到條碼符號(hào)上面,被反射回來(lái)的光經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)成像在光電轉(zhuǎn)換器上,使之產(chǎn)生電信號(hào) ,信號(hào)經(jīng)過(guò)電路放大后產(chǎn)生模擬電壓,它與照射到條碼符號(hào)上被反射回來(lái)的 光成正比再經(jīng)過(guò)濾波、整形形成與模擬信號(hào)對(duì)應(yīng)的方波信號(hào),經(jīng)譯碼器解釋為計(jì)算機(jī)可以直接接受的數(shù)字信號(hào)。磁卡識(shí)別

22、技術(shù) :我們常用的磁卡是通過(guò)磁條記錄信息的。磁條技術(shù)應(yīng)用了物理學(xué)和磁力學(xué)的基本原理。磁卡技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)可讀寫(xiě),即具有現(xiàn)場(chǎng)改變數(shù)據(jù)的能力數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)一般能滿足需要,使用方便、成本低廉。這些優(yōu)點(diǎn)使得磁卡技術(shù)的應(yīng) 用領(lǐng)域十分廣泛 ,如信用卡、銀行ATM 卡、現(xiàn)金卡(如電話磁卡 )、機(jī)票、公共汽車(chē)票、自動(dòng)售貨卡等。磁卡技術(shù)的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)間長(zhǎng)短受磁性粒子極性的耐久性限制使用壽命短、信息容量小,常常依賴(lài)于外界的數(shù)據(jù)庫(kù),另外 ,磁卡存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的安全性一般較低,如磁卡不小心接觸磁性物質(zhì)就可能造成數(shù)據(jù)的丟失或混亂,要提高磁卡存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的安全性能,就必須采用另外的相關(guān)技術(shù)。農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心，主要

23、用于采集各類(lèi)農(nóng)業(yè)信息，包括空氣溫度、濕度等環(huán)境指標(biāo)參數(shù)，畜禽養(yǎng)殖業(yè)中的有害氣體含量，種植業(yè)中的光、溫、水、肥、氣等參數(shù)，以及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的酸堿度、氨氮、溶解氧、濁度、電導(dǎo)率等參數(shù)。遙感技術(shù)從不同高度的平臺(tái)上，使用不同的傳感器，對(duì)地球表層各類(lèi)地物的電磁波譜信息進(jìn)行收集，并進(jìn)行分析處理。遙感技術(shù)利用地面目標(biāo)反射或輻射電磁波的固有特性，通過(guò)觀察目標(biāo)的電磁波信息以達(dá)到獲取目標(biāo)的幾何信息和物理屬性的目的。在智慧農(nóng)業(yè)采集地面空間分布的地物光譜反射或輻射信息，實(shí)施全面監(jiān)測(cè)，同時(shí)根據(jù)光譜信息，進(jìn)行空間的定性與定位分析，從而提供大量的田間時(shí)空變化信息。農(nóng)業(yè)信息感知技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中運(yùn)用最廣泛的是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線

24、傳感網(wǎng)絡(luò)采用無(wú)線通信方式，由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，負(fù)責(zé)感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信息。藍(lán)牙是一種短距離無(wú)線通信技術(shù)規(guī)范 ，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)和語(yǔ)音通信，藍(lán)牙通信帶寬為1Mb/s，一個(gè)“藍(lán)牙”主設(shè)備最多同時(shí)與7 個(gè)其他的“藍(lán)牙”設(shè)備通信，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多的連接，使用靈活的無(wú)基站組網(wǎng)方式。目前主要的應(yīng)用場(chǎng)景有數(shù)碼相機(jī)圖像傳輸，計(jì)算機(jī)、手機(jī)等的交互會(huì)議，耳機(jī)、游戲機(jī)等的電子娛樂(lè)產(chǎn)品等，汽車(chē)產(chǎn)品等。Wi-Fi 是 IEEE定義的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要特點(diǎn)是可靠性高、速度快，在開(kāi)放的環(huán)境通信距離達(dá)到300 m 以上，在相對(duì)封閉的環(huán)境里通信距離在100 m。組網(wǎng)靈活、成本

25、低、可移動(dòng)性好，與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)非常容易整合。但是其明顯的缺點(diǎn)是信號(hào)強(qiáng)度影響其穩(wěn)定性，抗干擾性不好，且設(shè)備的功耗非常高。目前，Wi-Fi 應(yīng)用在如手機(jī)、 PAD 等的便攜式電子產(chǎn)品中，有效解決校園網(wǎng)或辦公室無(wú)線局域 網(wǎng)的無(wú)線接入問(wèn)題。總體設(shè)計(jì)智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)的架構(gòu)如圖所示，本模塊主要由控制中心、傳感中心、工 作中心構(gòu)成?？刂浦行挠蒘TC90C51 芯片作為中樞負(fù)責(zé)控制傳感器與工作器的工作。傳感中心由溫度傳感器、濕度傳感器、光強(qiáng)傳感器、二氧化碳濃度傳感器構(gòu)成，與控制中心相連，主要負(fù)責(zé)向控制中心傳輸數(shù)據(jù)。工作中心主要由滴灌設(shè)備、智能燈和排氣扇組成，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)大棚的濕度、光 照、溫

26、度與二氧化碳濃度。工作過(guò)程：傳感中心獲取大棚內(nèi)的模擬信息傳遞給控制中心，控制中心根據(jù)用戶設(shè)定的數(shù)據(jù)的閾值控制工作中心進(jìn)而調(diào)控大棚內(nèi)部的環(huán)境趨近于用戶設(shè)定的值。圖總體功能架構(gòu)圖收費(fèi)車(chē)道的設(shè)備主要包括智能控制器、顯示器、收費(fèi)鍵盤(pán)、專(zhuān)用操作臺(tái)、電 動(dòng)欄桿、環(huán)形線圈、 RFID 讀寫(xiě)天線及輔助設(shè)施等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、外設(shè)控制、數(shù)據(jù)上傳及收費(fèi)等功能。后臺(tái)服務(wù)管理系統(tǒng)設(shè)備主要由監(jiān)控中心系統(tǒng)服務(wù)器、管理 工作站等設(shè)備組基于物聯(lián)網(wǎng)的智能停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛 出入場(chǎng)數(shù)據(jù)、財(cái)務(wù)管理、各類(lèi)數(shù)據(jù)查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)以及報(bào)表管理、人員管理和稽核管 理等功能。收費(fèi)車(chē)道通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)服務(wù)管理系統(tǒng)相聯(lián)。云計(jì)算系

27、統(tǒng)云計(jì)算指將計(jì)算任務(wù)分布在資源池上，使應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要獲取存儲(chǔ)空間及軟件服務(wù)。面對(duì)智慧農(nóng)業(yè)中的大量數(shù)據(jù)，云計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)資源和計(jì)算能力的分布式共享，超級(jí)強(qiáng)大的信息處理能力同時(shí)也為大量信息提供支撐。我國(guó)近年來(lái)開(kāi)展云計(jì)算對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用，在農(nóng)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用都有研究。目前農(nóng)業(yè)云體驗(yàn)平臺(tái)包括農(nóng)業(yè)信息智能搜索與服務(wù)平臺(tái)和綠云格平臺(tái)， 通過(guò)這2 個(gè)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)市場(chǎng)信息和實(shí)用技術(shù)的準(zhǔn)確獲取與分析，為農(nóng)業(yè)主管部門(mén)、企業(yè)及農(nóng)戶個(gè)人提供個(gè)性化檢索，同時(shí)提供全方位的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境遠(yuǎn)程管理服務(wù)。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與訪問(wèn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制中心（安卓系統(tǒng)）連入以太網(wǎng)，實(shí)時(shí)的將每個(gè)大棚中的環(huán)境信息傳遞到遠(yuǎn)程服務(wù)器并保存，遠(yuǎn)

28、程服務(wù)器端根據(jù)不同的數(shù)據(jù)來(lái)源將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。客戶端將設(shè)置大棚內(nèi)部環(huán)境參數(shù)信息存儲(chǔ)到遠(yuǎn)端的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中， 大棚控制系統(tǒng)讀取服務(wù)器中的設(shè)置參數(shù)并通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)反饋到單片機(jī)控制系統(tǒng)中?？蛻舳俗x取服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中大棚內(nèi)部環(huán)境近期（每日，每周）的參數(shù)信息并通過(guò)折線圖顯示。系統(tǒng)功能架構(gòu)智慧農(nóng)業(yè)按照功能細(xì)分應(yīng)用層，管理層，基礎(chǔ)功能層與數(shù)據(jù)層，把整個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)從功能邏輯上進(jìn)行模塊化，明確體現(xiàn)了模塊內(nèi)功能點(diǎn)與不同模塊之間的數(shù)據(jù)交互，調(diào)用關(guān)系，為后面的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與詳細(xì)實(shí)現(xiàn)提供了清晰的思路。系統(tǒng)部署架構(gòu)云端與智慧農(nóng)業(yè)是web 應(yīng)用，運(yùn)用需要web 服務(wù)器。云端部署在云服務(wù)器中， 具有公網(wǎng)IP，從外界可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)

29、進(jìn)行訪問(wèn),app 是訪問(wèn)云端服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)請(qǐng)求與交換。農(nóng)場(chǎng)端運(yùn)行在車(chē)場(chǎng)中，與農(nóng)場(chǎng)內(nèi)的硬件設(shè)備；攝像頭、傳感器等組成一個(gè)內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)統(tǒng)一接口，跟云端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互與同步。主要硬件設(shè)備介紹CC2530 是基于、ZigBee 和 RF4CE 上的一個(gè)片上系統(tǒng)解決方案。其特點(diǎn)是以極低的總材料成本建立較為強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530 芯片結(jié)合了 RF 收發(fā)器，增強(qiáng)型 8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存， 8-KB RAM和許多其他模塊的強(qiáng)大的功能。如今CC2530 主要有四種不同的閃存版本：CC2530F32/64/128/256，分別具有 32/64/128/256KB 的閃存。其具有多種運(yùn)行模式，使

30、得它能滿足超低功耗系統(tǒng)的要求。同時(shí)CC2530 運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間很短，使其進(jìn)一步降低能源消耗。CC2530 包括了 1 個(gè)高性能的GHz DSSS（直接序列擴(kuò)頻）射頻收發(fā)器核心和 1 個(gè) 8051 控制器，它具有32/64/128 kB 可選擇的編程閃存和8 kB 的 RAM ，還包括 ADC、定時(shí)器、睡眠模式定時(shí)器、上電復(fù)位電路、掉電檢測(cè)電路和21 個(gè)可編程 I/O 引腳，這樣很容易實(shí)現(xiàn)通信模塊的小型化。CC2530 是一款功耗相當(dāng)?shù)偷膯纹瑱C(jī)， 功耗模式 3 下電流消耗僅 A，在 32 k 晶體時(shí)鐘下運(yùn)行， 電流消耗小于1 A。CC2530 芯片使用直接正交上變頻發(fā)送數(shù)據(jù)?；鶐盘?hào)的同

31、相分量和正交分量由 DAC 轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)低通濾波，變頻到所設(shè)定的信道上。當(dāng)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)入128B 的發(fā)送緩存中，包頭是通過(guò)硬件產(chǎn)生的。3.最后經(jīng)過(guò)低通濾波器和上變頻的混頻后，將射頻信號(hào)被調(diào)制到，后經(jīng)天線發(fā)送出去。 CC2530 有兩個(gè)端口分別為T(mén)X/RX ，RF 端口不需要外部的收發(fā)開(kāi)關(guān)，芯片內(nèi)部已集成了收發(fā)開(kāi)關(guān)。CC2530的存儲(chǔ)器ST-M25PE16 是 4 線的 SPI 通信模式的 FLASH ，可以整塊擦除，最大可以存儲(chǔ)2M 個(gè)字節(jié)。工作電壓為到。CC2530 溫度傳感器模塊反向F 型天線采用TI 公司公布的倒F 型天線設(shè)計(jì)。 天線的最大增益為，天線面積為

32、。該天線完全能夠滿足CC2530 工作頻段的要求（ CC2530 工作頻段為）。芯片引腳功能圖引腳圖AVDD1 28電源（模擬）2-V 模擬電源連接AVDD2 27電源（模擬）2-V 模擬電源連接AVDD3 24電源（模擬）2-V 模擬電源連接AVDD4 29電源（模擬）2-V 模擬電源連接AVDD5 21電源（模擬）2-V 模擬電源連接AVDD6 31電源（模擬）2-V 模擬電源連接DCOUPL 40 電源（數(shù)字）數(shù)字電源去耦。不使用外部電路供應(yīng)。DVDD1 39電源（數(shù)字）2-V 數(shù)字電源連接DVDD2 10電源（數(shù)字）2-V 數(shù)字電源連接GND - 接地 接地襯墊必須連接到一個(gè)堅(jiān)固的接地

33、面。GND 1 ，2，3，4 未使用的連接到GNDP0_0 19 數(shù)字I/O端口P0_1 18 數(shù)字I/O端口P0_2 17 數(shù)字I/O端口P0_3 16 數(shù)字I/O端口P0_4 15 數(shù)字I/O端口P0_5 14 數(shù)字I/O端口P0_6 13 數(shù)字I/O端口P0_7 12 數(shù)字I/O端口P1_0 11 數(shù)字I/O端口驅(qū)動(dòng)能力P1_1 9 數(shù)字I/O端口驅(qū)動(dòng)能力P1_2 8 數(shù)字I/O端口P1_3 7 數(shù)字I/O端口P1_4 6 數(shù)字I/O端口P1_5 5 數(shù) 字 I/O 端 口P1_6 38 數(shù) 字 I/O 端 口P1_7 37 數(shù) 字 I/O 端 口P2_0 36 數(shù) 字 I/O 端 口P

34、2_1 35 數(shù) 字 I/O 端 口P2_2 34 數(shù) 字 I/O 端 口P2_3 33 數(shù)字 I/O 模擬端口kHz XOSCP2_4 32 數(shù)字 I/O 模擬端口kHz XOSCRBIAS 30 模擬 I/O 參考電流的外部精密偏置電阻RESET_N 20 數(shù)字輸入復(fù)位，活動(dòng)到低電平RF_N 26 RF I/O RX 期間負(fù) RF 輸入信號(hào)到LNARF_P 25 RF I/O RX 期間正 RF 輸入信號(hào)到LNAXOSC_Q1 22 模 擬 I/O 32-MHz晶振引腳 1 或外部時(shí)鐘輸入XOSC_Q2 23 模 擬 I/O 32-MHz晶振引腳 2第四章總結(jié)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，也是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。在未來(lái)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用將更加廣泛，農(nóng)民看到了運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)帶來(lái)的效益，將主動(dòng)選擇適合自己農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化系統(tǒng)，以提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，增加收益。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)更加精準(zhǔn)化、智能化。在未來(lái)的農(nóng)業(yè)