智能農(nóng)業(yè)需求分析

智能農(nóng)業(yè)需求分析結(jié)合最近的市場調(diào)研，針對目前西瓜種植過程中出現(xiàn)的問題，如土地的選擇、土地的最大化利用、溫濕度、水分、CO2濃度及光照的需求等，整理出智能農(nóng)業(yè)（農(nóng)作物為西瓜）需求分析文檔。該文檔由沈陽師范大學(xué)可信軟件學(xué)院嵌入式方向小組成員完成。2013年12月17日TOC\o"1-5"\h\z一、引言4\o"CurrentDocument"1.1目的4\o"CurrentDocument"1.2系統(tǒng)開發(fā)背景4\o"CurrentDocument"1.3文檔格式4\o"CurrentDocument"1.4預(yù)期的讀者和閱讀建議5\o"CurrentDocument"1.5范圍5\o"CurrentDocument"1.6術(shù)語5\o"CurrentDocument"1.7參考文獻(xiàn)6\o"CurrentDocument"二、系統(tǒng)概述6\o"CurrentDocument"2.1概述62.2系統(tǒng)功能72.2.1溫室環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控7\o"CurrentDocument"2.2.2智能報(bào)警系統(tǒng)7\o"CurrentDocument"2.2.3遠(yuǎn)程自動(dòng)控制8\o"CurrentDocument"2.2.4歷史數(shù)據(jù)分析8\o"CurrentDocument"2.2.4手機(jī)客戶端8\o"CurrentDocument"2.3運(yùn)行環(huán)境82.4假設(shè)與依賴9\o"CurrentDocument"三、系統(tǒng)特性9\o"CurrentDocument"3.1系統(tǒng)角色9\o"CurrentDocument"3.2系統(tǒng)概述10\o"CurrentDocument"3.3ZigBee用于智能農(nóng)業(yè)大棚的可行性分析11\o"CurrentDocument"3.4系統(tǒng)特點(diǎn)及優(yōu)勢12\o"CurrentDocument"四、系統(tǒng)功能描述15\o"CurrentDocument"4.1數(shù)據(jù)采集15\o"CurrentDocument"4.1.1溫度、濕度檢測流程圖15\o"CurrentDocument"4.2視頻監(jiān)控15\o"CurrentDocument"4.3數(shù)據(jù)存儲16\o"CurrentDocument"4.4數(shù)據(jù)分析16\o"CurrentDocument"4.5遠(yuǎn)程控制16\o"CurrentDocument"4.6錯(cuò)誤報(bào)警16\o"CurrentDocument"4.7統(tǒng)一認(rèn)證16\o"CurrentDocument"4.8手機(jī)監(jiān)控16\o"CurrentDocument"五、智能農(nóng)業(yè)體系結(jié)構(gòu)圖16\o"CurrentDocument"5.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)165.2分系統(tǒng)模塊功能實(shí)現(xiàn)描述185.2.1智能農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)18\o"CurrentDocument"5.2.2農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)185.2.3農(nóng)業(yè)主節(jié)點(diǎn)185.2.4農(nóng)業(yè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)195.3主體硬件選型195.3.1ZigBee硬件選型19\o"CurrentDocument"5.3.2數(shù)據(jù)采集部分設(shè)計(jì)21六、風(fēng)險(xiǎn)性分析226.1經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)性2323232425TOC\o"1-5"\h\z6.2智能家居行業(yè)政策風(fēng)險(xiǎn)2525\o"CurrentDocument"6.2.2避環(huán)保政策風(fēng)險(xiǎn)266.2.3規(guī)避節(jié)能政策風(fēng)險(xiǎn)26\o"CurrentDocument"6.2.4規(guī)避區(qū)域政策風(fēng)險(xiǎn)266.3項(xiàng)目開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)2626\o"CurrentDocument"6.3.2方案設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)27\o"CurrentDocument"6.3.3方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)27\o"CurrentDocument"6.3.4組織實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)276.4行業(yè)市場風(fēng)險(xiǎn)286.4.1產(chǎn)品市場需求風(fēng)險(xiǎn)28\o"CurrentDocument"6.4.2智能家居項(xiàng)目產(chǎn)品市場前景預(yù)測29\o"CurrentDocument"6.4.3至今為止市場容量分析30\o"CurrentDocument"6.4.4價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)31\o"CurrentDocument"6.5參考文獻(xiàn)31、引言1.1目的本文檔的目的是增產(chǎn)增收、節(jié)約資源、保障安全。智能農(nóng)業(yè)還能促進(jìn)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)科技對農(nóng)業(yè)的貢獻(xiàn)，并在保持水土平衡、調(diào)節(jié)氣候、改善地理環(huán)境，促進(jìn)生態(tài)平衡方面發(fā)揮重大作用，具有良好的社會效益和生態(tài)效益。1.2系統(tǒng)開發(fā)背景我國人口占世界總?cè)丝诘?2%，耕地面積只占世界耕地面積的7%。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，資源短缺、環(huán)境惡化與人口劇增的矛盾卻越來越突出。特別是我國加入世貿(mào)組織后，國外價(jià)格低廉的優(yōu)質(zhì)農(nóng)副產(chǎn)品源源不斷地流入我國，這對我國的農(nóng)產(chǎn)品市場構(gòu)成極大威脅。因此，如何提高我國農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，如何對大面積土地的規(guī)?；N實(shí)施信息技術(shù)指導(dǎo)下科學(xué)的精確管理，是一個(gè)既前沿又當(dāng)務(wù)之急的科研課題。棉花套種西瓜，能充分利用棉花苗期行間空閑，提高土地利用率，增加經(jīng)濟(jì)效益。棉花與西瓜套種，使棉農(nóng)前期可以收獲西瓜，后期可收獲棉花，并且套種比純作棉花基本不減產(chǎn)。土壤的改良利用應(yīng)遵循因地制宜，統(tǒng)一規(guī)劃，綜合治理的原則。主要措施可概括為三個(gè)方面：一是水利措施，包括排水、灌溉、放淤；二是農(nóng)業(yè)生物措施，包括平整土地、土壤培肥、種植耐堿作物與綠肥；三是化學(xué)改良措施，主要是使用化學(xué)改良劑。西瓜根系發(fā)達(dá)，耐早、耐瘠薄，對土壤的適應(yīng)性強(qiáng)。但西瓜根系生長需要較高的土溫，需要一定的空氣氧含量，不耐水澇，故最適宜種西瓜的土壤是土質(zhì)疏松、有一定保水保肥能力的沙填土。沙壤土的通透性好，春季升溫快，有利于西瓜根系的發(fā)育伸展，栽培西瓜發(fā)苗快，果實(shí)易早熱，品質(zhì)好。特殊土壤種西瓜時(shí)還應(yīng)采取不同的管理措施。1.3文檔格式本文檔按以下要求和約定進(jìn)行書寫：（1）頁面的左邊距為2.5cm，右邊距為2.0cm，裝訂線靠左，行距為最小值20磅。（2）標(biāo)題最多分三級，分別為宋體小三、宋體四號、宋體小四，標(biāo)題均加粗。（3）正文字體為宋體小四號，無特殊情況下，字體顏色均采用黑色。（4）出現(xiàn)序號的段落不采用自動(dòng)編號功能而采用人工編號，各級別的序號依次為（1）、1）、a）等，特殊情況另作規(guī)定。1.4預(yù)期的讀者和閱讀建議本文檔的主要內(nèi)容共分4部分：綜合描述、系統(tǒng)特性、和非功能性需求和外部接口描述。綜合描述部分主要對系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大致的介紹；系統(tǒng)特性部分對系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行了詳細(xì)描述，是本文的主要部分；非功能性需求部分對非功能需求進(jìn)行了詳細(xì)的描述；外部接口需求部分對用戶界面、軟件接口、硬件接口和通訊接口等進(jìn)行了描述。本文檔面向多種讀者對象：（1）項(xiàng)目經(jīng)理：項(xiàng)目經(jīng)理可以根據(jù)該文檔了解預(yù)期產(chǎn)品的功能，并據(jù)此進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理。（2）設(shè)計(jì)員：對需求進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)出系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)。（3）程序員：配合《設(shè)計(jì)報(bào)告》，了解系統(tǒng)功能，編寫《用戶手冊》。（4）銷售人員：了解預(yù)期產(chǎn)品的功能和性能。（5）用戶：了解預(yù)期產(chǎn)品的功能和性能，并與分析人員一起對整個(gè)需求進(jìn)行討論和協(xié)商。1.5范圍農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有地域性、季節(jié)性和周期性的特點(diǎn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題的認(rèn)知過程是非常復(fù)雜的行為，涉及環(huán)境、氣候、土壤、品種、水分、肥力、技術(shù)、管理等多個(gè)因素。所以本產(chǎn)品適用與任何種植地點(diǎn)，能夠改善土土壤情況、溫度等諸多因素。1.6術(shù)語（1）智能農(nóng)業(yè)是指在相對可控的環(huán)境條件下，采用工業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)集約高效可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代超前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，就是農(nóng)業(yè)先進(jìn)設(shè)施與露地相配套、具有高度的技術(shù)規(guī)范和高效益的集約化規(guī)模經(jīng)營的生產(chǎn)方式。（2）客戶端（Client）亦稱為用戶端。是指與服務(wù)器相對應(yīng)，為客戶提供本地服務(wù)的程序。客戶端在運(yùn)行時(shí)需要建立特定的通信連接，使用網(wǎng)絡(luò)中有相應(yīng)的服務(wù)器和服務(wù)程序來提供相應(yīng)的服務(wù)。（3）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetworks，WSN）

是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，并通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。(4)傳感技術(shù)是敏感功能材料科學(xué)、傳感器技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)相互交叉而形成的新技術(shù)。其中，傳感器技術(shù)是涉及傳感(檢測)原理、傳感器件設(shè)計(jì)、傳感器開發(fā)和應(yīng)用的綜合技術(shù)。TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)即傳輸控制協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)中提供可靠數(shù)據(jù)傳輸和無連接數(shù)據(jù)服務(wù)的一組協(xié)議。提供可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議稱為傳輸控制協(xié)議TCP，提供無聯(lián)接數(shù)據(jù)服務(wù)的協(xié)議稱為網(wǎng)際協(xié)議IP。1.7參考文獻(xiàn)《農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)》趙春江著《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》李道亮著《智能農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)工程》史繼寶楊連志王孝岐李春芝著《基于全信息的智能農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)專利戰(zhàn)略研究》趙旭著《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用》張海濤馬健著二、系統(tǒng)概述2.1概述為了對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到指導(dǎo)作用，智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)需要對主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響因素進(jìn)行監(jiān)測和控制。整套系統(tǒng)主要利用傳感器技術(shù)、通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)其功能。利用傳感器對不同的影響因素進(jìn)行信號的采集，并做初步的處理后，通過無線通信技術(shù)傳輸?shù)缴衔挥?jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和管理，并經(jīng)過時(shí)間上的數(shù)據(jù)積累，與農(nóng)業(yè)專家一起，構(gòu)建具備初步完善的專家數(shù)據(jù)平臺，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來指導(dǎo)性作用。同時(shí)，為了調(diào)節(jié)不適合農(nóng)業(yè)作物生長的因素，仍然需要一套完備的下位機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)被監(jiān)測參數(shù)的調(diào)節(jié)和完善。智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)整體

模擬屏智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)所使用氧化傳感器需要滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)米泵碳發(fā)生溫集。本系統(tǒng)采用的專業(yè)傳感器，具慎穩(wěn)定性好、精度高等特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，效果顯著。通信部分則采用無線通信方式，農(nóng)業(yè)基地的空曠性給無線通信的實(shí)現(xiàn)帶來了便利，有線通信反而會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生影響。中央控制處理器是所有參數(shù)的集中點(diǎn)，采用32位的ARM處理器來實(shí)現(xiàn)，采用linux操作系統(tǒng)進(jìn)行資源的管理，性能更穩(wěn)定。模擬屏2.2系統(tǒng)功能2.2.1溫室環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控通過電腦或者手機(jī)遠(yuǎn)程查看溫室的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)，包括空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、光照度、二氧化碳濃度、氧氣濃度等。遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查看溫室視頻監(jiān)控視頻，并可以保存錄像文件，防止農(nóng)作物被盜等狀況出現(xiàn)。溫室環(huán)境報(bào)警記錄及時(shí)提醒，用戶可直接處理報(bào)警，系統(tǒng)記錄處理信息，可以遠(yuǎn)程控制溫室設(shè)備。遠(yuǎn)程、自動(dòng)化控制溫室內(nèi)環(huán)境設(shè)備，提高工作效率，如自動(dòng)灌溉系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、側(cè)窗、頂窗等。用戶可以直觀查看溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)曲線圖，及時(shí)掌握溫室農(nóng)作物生長環(huán)境。2.2.2智能報(bào)警系統(tǒng)系統(tǒng)可以靈活的設(shè)置各個(gè)溫室不同環(huán)境參數(shù)的上下閥值。一旦超出閥值，系統(tǒng)可以根據(jù)配置，通過手機(jī)短信、系統(tǒng)消息等方式提醒相應(yīng)管理者。報(bào)警提醒內(nèi)容可根據(jù)模板靈活設(shè)置，根據(jù)不同客戶需求可以設(shè)置不同的提醒內(nèi)容，最大程度滿足客戶個(gè)性化需求?？梢愿鶕?jù)報(bào)警記錄查看關(guān)聯(lián)的溫室設(shè)備，更加及時(shí)、快速遠(yuǎn)程控制溫室設(shè)備，高效處理溫室環(huán)境問題。（4）可及時(shí)發(fā)現(xiàn)不正常狀態(tài)設(shè)備，通過短信或系統(tǒng)消息及時(shí)提醒管理者，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。2.2.3遠(yuǎn)程自動(dòng)控制（1）系統(tǒng)通過先進(jìn)的遠(yuǎn)程工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)，讓用戶足不出戶遠(yuǎn)程控制溫室設(shè)備。（2）可以自定義規(guī)則，讓整個(gè)溫室設(shè)備隨環(huán)境參數(shù)變化自動(dòng)控制，比如當(dāng)土壤濕度過低時(shí)，溫室灌溉系統(tǒng)自動(dòng)開始澆水。（3）提供手機(jī)客戶端，客戶可以通過手機(jī)在任意地點(diǎn)遠(yuǎn)程控制溫室的所有設(shè)備。2.2.4歷史數(shù)據(jù)分析（1）系統(tǒng)可以通過不同條件組合查詢和對比歷史環(huán)境數(shù)據(jù)。（2）支持列表和圖表兩種不同方式查看，用戶可以更直觀看到歷史數(shù)據(jù)曲線。（3）與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)可以分析更適合農(nóng)作物生長、最能提高農(nóng)作物產(chǎn)量的環(huán)境參數(shù)，輔助決策。2.2.4手機(jī)客戶端（1）用戶可以通過該智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)手機(jī)客戶端，隨時(shí)隨地查看自己負(fù)責(zé)溫室的環(huán)境參數(shù)。（2）用戶可以使用手機(jī)端及時(shí)接受、查看溫室環(huán)境報(bào)警信息。（3）通過手機(jī)端，用戶可以遠(yuǎn)程自動(dòng)控制溫室環(huán)境設(shè)備，如自動(dòng)灌溉系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、頂窗等。2.3運(yùn)行環(huán)境該系統(tǒng)為B/S三層結(jié)構(gòu)，它的運(yùn)行環(huán)境分為客戶端、中央控制器和硬件執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分。以下是系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境。（1）客戶端智能手機(jī)或個(gè)人筆記本電腦。（2）中央控制器ARM9或ARM7平臺。硬件執(zhí)行機(jī)構(gòu)溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)：Sensirion公司生產(chǎn)的具有12C總線接口的單片全校準(zhǔn)數(shù)字式相對濕度和溫度傳感器SHTll。光照傳感器節(jié)點(diǎn)：安捷倫科技公司的模擬輸出型環(huán)境光照傳感器APDS.9002光傳感器。CO2傳感器節(jié)點(diǎn)：MSP4100P二氧化碳傳感器靈敏度高，長期穩(wěn)定性好，受環(huán)境溫濕度情況影響較小，使用方便，壽命長。土壤水分檢測節(jié)點(diǎn)：TRS-I/TRS-II數(shù)顯土壤水勢測定儀可以在田間定位檢測和觀測土壤水勢，從而可進(jìn)一步獲取土壤水分、導(dǎo)水率等土壤水利性質(zhì)參數(shù)。土壤微量元素檢測節(jié)點(diǎn)：迅捷牌YN型土壤微量元素檢測儀集儀器與藥品于一體，配備了進(jìn)行規(guī)定項(xiàng)目化驗(yàn)所必需的全部裝備，可獨(dú)立在鄉(xiāng)、村進(jìn)行測定。2.4假設(shè)與依賴本項(xiàng)目是否能夠成功實(shí)施，主要取決于以下的條件：沈陽師范大學(xué)軟件學(xué)院系統(tǒng)的運(yùn)行提供必要的且能夠滿足系統(tǒng)運(yùn)行條件的硬件環(huán)境和通訊環(huán)境，不合適的硬件環(huán)境和通訊環(huán)境將會影響系統(tǒng)的性能。開發(fā)小組掌握先進(jìn)的能夠適用于該項(xiàng)目的技術(shù)，這是系統(tǒng)的性能是否優(yōu)化和項(xiàng)目能否成功的保證。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)是否穩(wěn)定，不穩(wěn)定的團(tuán)隊(duì)將影響項(xiàng)目的進(jìn)度和質(zhì)量。項(xiàng)目前期的問題定義是否合理，就問題定義研究的可行性分析是否可行，前期的工作將決定后期的進(jìn)度。三、系統(tǒng)特性3.1系統(tǒng)角色智能手機(jī)或PC機(jī)：智能手機(jī)或PC機(jī)擔(dān)任用戶客服端，為用戶提供該直觀的圖形界面，在圖形界面中用戶就可以實(shí)現(xiàn)對大棚的遠(yuǎn)程控制或其距離控制。ARM9或ARM7：ARM9或ARM7是智能家居系統(tǒng)的“大腦”，他不僅接受用戶的命令，同時(shí)也接受傳感器或檢測裝置采集的數(shù)據(jù)，并按事先規(guī)定好的規(guī)則辦事一一其一，將用戶的命令分析并作出決定發(fā)出相應(yīng)的執(zhí)行命令，是硬件執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成用戶交代的任務(wù)；其次，它將采集機(jī)構(gòu)(各種檢測裝置或傳感器)傳來的信息分析、加工、處理、判斷，將相應(yīng)的信息發(fā)給用戶(智能手機(jī)或PC機(jī))。傳感器或檢測裝置：在此系統(tǒng)中，傳感器或檢測裝置擔(dān)任“監(jiān)督”的角色，他們在一定的時(shí)間段內(nèi)采集數(shù)據(jù)并將之做適當(dāng)?shù)奶幚?或不處理)傳給中央控制器，實(shí)時(shí)監(jiān)控大棚內(nèi)情況。，硬件執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行中央控制器發(fā)出的命令。3.2系統(tǒng)概述智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)利用計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信能力，幫助人們在廣泛的范圍內(nèi)快速地獲得各種有用的信息；利用計(jì)算機(jī)的大容量存儲能力，幫助人們快速地存放和取出大量有用信息；利用計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力，幫助人們對各類信息進(jìn)行快速的科學(xué)處理，運(yùn)用各種知識，模仿人類專家的思維方法，對錯(cuò)綜復(fù)雜的各類問題進(jìn)行快速而有效的定性分析和推理判斷；利用聲圖文并茂的人機(jī)交互手段，人們既可以方便地向計(jì)算機(jī)輸入各種信息，也可以形象地從計(jì)算機(jī)那里咨詢到所需的信息，向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者形象而及時(shí)地傳播各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識、農(nóng)業(yè)高新技術(shù)成果以及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)等實(shí)用信息，為各級農(nóng)業(yè)管理者和生產(chǎn)者及時(shí)提供有關(guān)農(nóng)業(yè)資源利用、農(nóng)業(yè)動(dòng)態(tài)監(jiān)測、各類農(nóng)作物綜合管理智能決策、精準(zhǔn)施肥、病蟲害綜合防治、災(zāi)情預(yù)報(bào)等宏觀決策信息；還可以綜合各種單項(xiàng)農(nóng)業(yè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更高層次的多項(xiàng)農(nóng)業(yè)技術(shù)集成，起到多層次多方面農(nóng)業(yè)專家的作用，實(shí)現(xiàn)低耗、高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)，是世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新趨勢，也是我國農(nóng)業(yè)邁向21世紀(jì)的最佳選擇。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)注的問題會得到更優(yōu)化的解決方法。我們的系統(tǒng)則具備如下特點(diǎn)：低成本：大量的控制器和傳感器終端節(jié)點(diǎn)是大棚控制網(wǎng)絡(luò)中控制的主要對象，這種較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)需要一個(gè)低成本的節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)技術(shù)?？缙脚_：智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的使用環(huán)境是一個(gè)大棚環(huán)境，整個(gè)系統(tǒng)中有著錯(cuò)綜復(fù)雜的平臺，不能強(qiáng)制要求用戶能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜的配置和管理，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下各種資源的自組織和協(xié)同工作顯得非常重要?？蓴U(kuò)展性：能夠在系統(tǒng)主架構(gòu)不做改動(dòng)的情況下進(jìn)行維護(hù)和擴(kuò)展，加入新的的智能農(nóng)業(yè)設(shè)備。遠(yuǎn)程控制：移動(dòng)終端設(shè)備能夠接入Internet并登錄到智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)中，進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。我們的目標(biāo)是一方面總結(jié)國外發(fā)展經(jīng)濟(jì)，根據(jù)中國的國情找準(zhǔn)自己的切入點(diǎn)，另一方面切實(shí)做好有關(guān)基于Zigbee無線技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與研究開發(fā)，力求走出適合中國國情的精確農(nóng)業(yè)的發(fā)展道路。我們基于客戶需求持續(xù)創(chuàng)新，在物聯(lián)網(wǎng)傳感器、物聯(lián)網(wǎng)模塊、移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等幾大領(lǐng)域都確定了行業(yè)領(lǐng)先地位。物體感知、數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域的綜合優(yōu)勢在物聯(lián)網(wǎng)Zigbee技術(shù)的引領(lǐng)下，現(xiàn)代化的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)采用了先進(jìn)的溫室大棚種植技術(shù)?？梢栽陉柟獠蛔愕臅r(shí)候，通過物聯(lián)產(chǎn)品自動(dòng)補(bǔ)充人造光線，促進(jìn)光合作用；可以在濕度不夠的時(shí)候，通過物聯(lián)產(chǎn)品自動(dòng)為農(nóng)作物補(bǔ)充水份；更可以創(chuàng)造一個(gè)恒溫的空間，讓農(nóng)作物一年四季不停的生長，生生不息……總之一句話，您可以按照自己的要求隨心所欲的控制陽光、空氣、雨露等等。內(nèi)置先進(jìn)的溫度感應(yīng)器，物聯(lián)無線溫度濕度傳感器可實(shí)時(shí)為您監(jiān)測溫室中的溫度，通過無線Zigbee技術(shù)，可與溫室中的空調(diào)設(shè)備相連，當(dāng)室內(nèi)溫度超過或低于系統(tǒng)設(shè)定范圍時(shí)，可自動(dòng)打開或關(guān)閉空調(diào)設(shè)備。本系統(tǒng)任務(wù)提出者為沈陽師范大學(xué)軟件學(xué)院王小薇老師。系統(tǒng)開發(fā)參與者有羅莎莎、宋丹、孫太峰、田柱、盧維維、秦帥、蘇明陽、孫承宇、寧寶軍、陶世偉。系統(tǒng)使用者是面向廣大消費(fèi)者。技術(shù)支持有：綜合布線技術(shù)、Zigbee通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)。3.3ZigBee用于智能農(nóng)業(yè)大棚的可行性分析大棚控制網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)智能大棚控制系統(tǒng)的神經(jīng)和核心，對于大棚控制網(wǎng)絡(luò)而言，必須滿足如下要求：可靠性，大棚控制網(wǎng)絡(luò)要求數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃圆荒芤驗(yàn)楦蓴_或者信道阻塞而下降，要保證大棚主節(jié)點(diǎn)與大棚設(shè)備節(jié)點(diǎn)之間安全、無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸。ZigBee的MAC層采用talk-when.ready碰撞避免機(jī)制，這種方式大大提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。在talk-when.ready機(jī)制下，數(shù)據(jù)接收端收到每一個(gè)數(shù)據(jù)包之后都會進(jìn)行確認(rèn)并將確認(rèn)信息返回給發(fā)送方，發(fā)送方若在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)沒有接收到返回信息，即證明發(fā)生了“碰撞”，數(shù)據(jù)將會再次重新傳輸，另外ZigBee還提供了鑒權(quán)和數(shù)據(jù)校驗(yàn)功能。成本，在一個(gè)大棚中可能有幾十甚至上百個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)，對于眾多的節(jié)點(diǎn)來說，成本是相當(dāng)可觀的。目前，ZigBee芯片的成本大約在4美元左右，對于大批量應(yīng)用而言ZigBee設(shè)備的成本可以做到2美元以下。隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展，ZigBee芯片的體積將會變得越來越小，價(jià)格也會降得更低?？蓴U(kuò)展性，在大棚節(jié)點(diǎn)設(shè)備不會一成不變，而在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常需要添加或者刪減設(shè)備節(jié)點(diǎn)，當(dāng)設(shè)備節(jié)點(diǎn)數(shù)目發(fā)生變動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備一定的機(jī)制擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，而不需要改變網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。ZigBee網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)FFD設(shè)備可連接多達(dá)255個(gè)節(jié)點(diǎn)，而幾個(gè)FFD之間則可形成一個(gè)更大的無線網(wǎng)絡(luò)，ZigBee網(wǎng)絡(luò)對路由傳輸?shù)臄?shù)目則沒有限制。安全性，大棚控制網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)之間的信道不能被非法監(jiān)聽和修改，應(yīng)該是可靠加密的°ZigBee采用ASE.128加密機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并可以靈活確定其加密屬性°ZigBee聯(lián)盟開發(fā)了ZigBee的安全層，以保證在遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸中節(jié)點(diǎn)不會意外泄漏其標(biāo)識或者被其它節(jié)點(diǎn)獲得15J。信號覆蓋率，大棚的范圍在10?100米之間，且大棚之間有墻壁阻隔，各設(shè)備網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間必須能夠穿透墻壁在一定距離之間進(jìn)行可靠通信。ZigBee的有效覆蓋范圍可達(dá)100米左右，并且該頻段對于墻壁有比較好的穿透性，具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而改變，一般都能夠覆蓋短距離的范圍。3.4系統(tǒng)特點(diǎn)及優(yōu)勢人性化設(shè)計(jì)我們的物聯(lián)智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)還可通過設(shè)置，隨時(shí)將溫室中的溫度情況發(fā)送到您的手機(jī)上，以便您及時(shí)了解，省去經(jīng)常往大棚跑的麻煩。此外，物聯(lián)無線溫度濕度傳感器采用無線控制技術(shù)，省去您的布線煩惱，讓您的溫室更添整潔清爽。營造作物生長必要舒適濕度環(huán)境適宜的濕度環(huán)境也是作物生長的先決條件之一，我們也同樣貼心為您考慮到了這一點(diǎn)。物聯(lián)無線溫度濕度傳感器，通過監(jiān)測平臺，同步獲取溫室內(nèi)空氣的濕度系數(shù)，當(dāng)濕度系數(shù)不在您的設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，可自動(dòng)控制通風(fēng)設(shè)備等的運(yùn)行，使空氣濕度控制在作物生長適宜的濕度范圍內(nèi)。同樣的，只需一部手機(jī)在手，您就能隨時(shí)隨地的獲取所有信息。我們?nèi)Υ蛟熳钋把氐腪igbee技術(shù)產(chǎn)品，為您的作物生長提供最適宜的土壤環(huán)境。物聯(lián)無線土壤溫度濕度傳感器，可持續(xù)監(jiān)測土壤中的水分和溫度，并及時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測平臺或您的手機(jī)中。您可根據(jù)顯示數(shù)據(jù)，設(shè)置是否打開或關(guān)閉溫室中的灌溉系統(tǒng)及通風(fēng)設(shè)備等。（3）極強(qiáng)的適應(yīng)能力眾所周知，土壤成分的多樣化，其中不乏存在酸性物質(zhì)等，物聯(lián)無線土壤溫度濕度傳感器，外殼采用了高科技的耐腐蝕材料，適用于各類土壤水分的測量，性能溫定，可靠性高，大大節(jié)省了您的維護(hù)時(shí)間。（4）操作簡單，方便快捷無線控制技術(shù)，操作更為簡單直觀，讓每一位使用者都能得心應(yīng)手?。?）物聯(lián)無線光照傳感器，作物的貼心管家綠色植物進(jìn)行光合作用總是依賴著陽光的存在，然而，吸取過多的陽光，在某些時(shí)候，對某些特定的作物來講，卻不一定都是百利無一害的。物聯(lián)無線光照傳感器，采用對弱光也有較高靈敏度的硅蘭光伏探測器作為傳感器，隨時(shí)監(jiān)測記錄太陽光線的強(qiáng)度。通過無線Zigbee技術(shù)，物聯(lián)無線光照傳感器還可與相關(guān)的補(bǔ)光系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)等設(shè)備相連，在有需要時(shí)，自動(dòng)打開相關(guān)設(shè)備，為您的作物生長打造完美的光照環(huán)境。（6）巧妙設(shè)計(jì)，給您更多驚喜科技的日異月新，我們的農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)模也越來越大，我們更加迫切需要的是，測量范圍更寬闊的物聯(lián)無線光照傳感器。外形線條流暢，還具備良好的防水能力，即使是刮風(fēng)下雨也不會影響它的工作。無線技術(shù)控制，讓您使用更方便，安裝更簡單?。?）有效控制作物的光合作用我們都知道，作物吸收二氧化碳進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生養(yǎng)分，進(jìn)行新陳代謝。然而，空氣中過多的二氧化碳卻反而會抑制作物的生長。如何隨時(shí)監(jiān)測空氣中二氧化碳的濃度，確保給作物生長提供最佳的生長環(huán)境？物聯(lián)太陽能無線二氧化碳傳感器的出現(xiàn)，最大程度上解決您的煩惱。我們擁有專利的煙霧收集器設(shè)計(jì)，運(yùn)用先進(jìn)的Zigbee技術(shù)，當(dāng)空氣中的二氧化碳濃度超過系統(tǒng)設(shè)定闕值范圍后，可自動(dòng)打開與之相連的通風(fēng)設(shè)備，也可增加對作物的光照，使之進(jìn)行更多的光和作用，從而減少二氧化碳的濃度。（8）綠色更環(huán)保，方便更耐用利用太陽能供電，不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生任何影響，只為您創(chuàng)造更自然的“綠色農(nóng)業(yè)”。外殼采用多重防護(hù)，不受外界高濕等環(huán)境影響，確保傳感器可靠穩(wěn)定工作。（9）讓您從繁雜的工作解放出來管理龐大的農(nóng)作物基地、溫室大棚，總是會用到各種各樣的現(xiàn)代化電器設(shè)備。當(dāng)空氣和土壤溫濕度出現(xiàn)變化時(shí)，加熱器、加濕器、鼓風(fēng)機(jī)等便是至關(guān)重要的存在；當(dāng)光照強(qiáng)度過高時(shí)，便是遮陽網(wǎng)一顯身手的時(shí)候了……如此之多的電器設(shè)備要一一通電后才能運(yùn)行，可要在這面積廣闊的農(nóng)田、溫室大棚放置冗長錯(cuò)亂的電源插座，不光耗費(fèi)人力物力，更會成為您自由行走的重重障礙。偌大的農(nóng)作物基地，無需幫忙，一人搞定，您相信嗎？物聯(lián)無線智能插座的出現(xiàn)，恰如其分地解決了您的燃眉之急！基于先進(jìn)的Zigbee技術(shù)，可支持無線終端設(shè)備與無線網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到無線智能控制插座開關(guān)的效果，具有穩(wěn)定的無線控制功能。還可以通過物聯(lián)無線網(wǎng)關(guān)，連接到您的手機(jī)、電腦或其它任何移動(dòng)設(shè)備上，如此一來，您只需一個(gè)按鈕就能搞定所以難題，讓您在收獲的同時(shí)，享受到智能農(nóng)業(yè)所帶來的便捷與快樂?。?0）操作簡便，讓您盡享悠閑時(shí)光您無需擔(dān)心對物聯(lián)無線智能插座的操控問題，我們按您的實(shí)際需要設(shè)定好內(nèi)在程序，您只需將其接通電源，按下識別按鈕，就可加入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。先進(jìn)的無線技術(shù)，免除您的布線煩惱，讓您不必再為雜亂無章的電源插座線頭疼，為您傾心打造智能農(nóng)業(yè)時(shí)代！農(nóng)作物的灌溉歷來是農(nóng)業(yè)勞作的重頭戲。物聯(lián)無線電磁閥，使在沒有標(biāo)準(zhǔn)電源情況下灌溉系統(tǒng)的自動(dòng)化成為可能！可根據(jù)作物需水量要求，設(shè)置不同的灌溉程序，為您節(jié)省寶貴時(shí)間！（11）智能化設(shè)計(jì)物聯(lián)無線電磁閥，采用全新的雙密封電池盒，有著優(yōu)異的防水性能，可在水下3.5米處正常運(yùn)行，所以您完全不必?fù)?dān)心它會不適應(yīng)閥門箱內(nèi)的惡劣環(huán)境。內(nèi)部先進(jìn)的智能系統(tǒng)，能滿足需水量不同的各種作物的灌溉需求。而且，所有安裝部件均在地下，有效的減少了人為損壞的可能，為您節(jié)省能耗！基于先進(jìn)的Zigbee技術(shù)，物聯(lián)無線電磁閥可與您的監(jiān)控平臺實(shí)現(xiàn)無線通訊，還可與您的手機(jī)聯(lián)網(wǎng)，讓操作更為簡單!（12）為您打造綠色農(nóng)業(yè)物聯(lián)無線電磁閥的電池壽命足以滿足整個(gè)灌溉季節(jié)的需要，每年只需更換一次電池，節(jié)能更環(huán)保！（13）總指揮官智能化的農(nóng)業(yè)管理體系，所有的操作指令總是少不了它的“大腦”一一通信控制中心設(shè)備，也就是我們的物聯(lián)無線網(wǎng)關(guān)。它是將Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)信號和互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相互連接的橋接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)Zigbee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的監(jiān)測與控制。有了它，您可以隨時(shí)隨地在互聯(lián)網(wǎng)上瀏覽您的溫室大棚最新情況，并且還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操控?。?4）簡潔直觀，方便操控物聯(lián)無線網(wǎng)關(guān)，基于先進(jìn)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，成本低廉，是一般人都能負(fù)擔(dān)的價(jià)格；控制更簡單，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，給您帶來高科技的全新感受?。?5）讓您的網(wǎng)絡(luò)更靈活您的溫室大棚規(guī)模越大，在使用智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)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)無線中繼器！它能有效連接物聯(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。基于先進(jìn)的Zigbee技術(shù)，物聯(lián)無線中繼器無需接入網(wǎng)線，就可自行中繼組網(wǎng)，擴(kuò)散網(wǎng)絡(luò)信號，讓您的網(wǎng)絡(luò)靈活順暢運(yùn)行，保障您的所有設(shè)備正常運(yùn)行。四、系統(tǒng)功能描述4.1數(shù)據(jù)采集溫室內(nèi)溫度、濕度、光照度、土壤含水量等數(shù)據(jù)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，如果傳感器上報(bào)的參數(shù)超標(biāo)，系統(tǒng)出現(xiàn)閾值告警，并可以自動(dòng)控制相關(guān)設(shè)備進(jìn)行智能調(diào)節(jié)。4.1.1溫度、濕度檢測流程圖溫濕度控制系統(tǒng)流程圖如下圖所示數(shù)據(jù)采集部分?jǐn)?shù)據(jù)流程圖：客戶端數(shù)據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)流程圖：4.2視頻監(jiān)控用戶隨時(shí)隨地通過3G手機(jī)或電腦可以觀看到溫室內(nèi)的實(shí)際影像，對農(nóng)作物生長進(jìn)程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。4.3數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)可對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，形成知識庫，以備隨時(shí)進(jìn)行處理和查詢。4.4數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)將采集到的數(shù)值通過直觀的形式向用戶展示時(shí)間分布狀況（折線圖）和空間分布狀況（場圖），提供日報(bào)、月報(bào)等歷史報(bào)表。4.5遠(yuǎn)程控制用戶在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)通過任意能上網(wǎng)終端，均可實(shí)現(xiàn)對溫室內(nèi)各種設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。4.6錯(cuò)誤報(bào)警系統(tǒng)允許用戶制定自定義的數(shù)據(jù)范圍，超出范圍的錯(cuò)誤情況會在系統(tǒng)中進(jìn)行標(biāo)注，以達(dá)到報(bào)警的目的。4.7統(tǒng)一認(rèn)證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一認(rèn)證、集中管理控制，包括用戶管理、設(shè)備管理、認(rèn)證管理、權(quán)限管理等功能。4.8手機(jī)監(jiān)控3G手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)與電腦終端同樣的功能，實(shí)時(shí)查看各種由傳感器傳來的數(shù)據(jù)，并能調(diào)節(jié)溫室內(nèi)噴淋、卷簾、風(fēng)機(jī)等各種設(shè)備。五、智能農(nóng)業(yè)體系結(jié)構(gòu)圖5.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)是以ZigBee技術(shù)為基礎(chǔ)綜臺Intnet絡(luò)通信技術(shù)、GPRS無線通信建立起來的一套完整的農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)。設(shè)訓(xùn)目的是將農(nóng)業(yè)中的設(shè)各連接到網(wǎng)絡(luò)之中，使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)設(shè)各具有網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、智能化的新特征。本系統(tǒng)需要在農(nóng)業(yè)設(shè)備之上安裝與之功能相對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)模塊，這些節(jié)點(diǎn)模塊包括了傳感器、執(zhí)行器和通信模塊。從功能層次來分，智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)一般由農(nóng)業(yè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)、主節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、終端控制。從網(wǎng)絡(luò)層次上分為外部網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)兩部分，分別對應(yīng)Intemet網(wǎng)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)總體框圖如圖所示：

Internet農(nóng)場主節(jié)點(diǎn)八、、Internet農(nóng)場主節(jié)點(diǎn)八、、移動(dòng)終端，控制屏幕，計(jì)算機(jī)S攵廿上（GPRS設(shè)備節(jié)點(diǎn)：包括以下三部分部件：射頻收發(fā)模塊、運(yùn)算和控制單元、傳感和執(zhí)行模塊行設(shè)備射頻收發(fā)模塊作為系統(tǒng)中各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通信接口，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)無線連接和無線數(shù)據(jù)或指令的收發(fā)。節(jié)點(diǎn)終端的傳感和執(zhí)行模塊，主要進(jìn)行情況的探測、三表數(shù)據(jù)的采集、對各種網(wǎng)絡(luò)農(nóng)場電的控制。這種控制或者檢測功能需要通過運(yùn)算和控制單元操作完成。在本系統(tǒng)中農(nóng)業(yè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的硬件核心為基于CC2430的ZigBee無線收發(fā)模塊。在農(nóng)業(yè)子網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器FFD設(shè)備充當(dāng)農(nóng)業(yè)主節(jié)點(diǎn)，F(xiàn)FD負(fù)責(zé)監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，由它主導(dǎo)ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建立，完成網(wǎng)絡(luò)的初始化、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)采集等功能。子網(wǎng)中精簡功能設(shè)備充當(dāng)農(nóng)業(yè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)，主要完成傳感采集、查詢響應(yīng)等功能，農(nóng)業(yè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)相互之間不能進(jìn)行通信，只能與農(nóng)業(yè)主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。農(nóng)業(yè)主節(jié)點(diǎn)與農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)之間使用串口連接，可將數(shù)據(jù)上傳到農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)中。農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)是智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)的核心部分，主要完成農(nóng)業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)各種設(shè)備之間的信息交換和信息共享，以及同外部通信網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換功能，同時(shí)網(wǎng)關(guān)一般還負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)設(shè)備的管理和控制。外部網(wǎng)絡(luò)：智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)提供高速Internet接入和GPRS無線廣域網(wǎng)接口，使得用戶可以通過無線通信網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程登錄到農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)，對系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制，終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問或者控制。系統(tǒng)總體流程圖：遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)：手機(jī)等移動(dòng)終端，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)流圖:（GPRSWIFI）控制，接受數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)：/手機(jī)等移動(dòng)終端，計(jì)算TCP/IPGPRS機(jī)數(shù)據(jù)流程描述T遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)：手機(jī)等移動(dòng)終端，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)流圖:（GPRSWIFI）控制，接受數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)：/手機(jī)等移動(dòng)終端，計(jì)算TCP/IPGPRS機(jī)數(shù)據(jù)流程描述TCP/IPGPRS（GPRSWIFI）各個(gè)節(jié)點(diǎn)模塊將各自采集農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)（數(shù)據(jù)處理）農(nóng)業(yè)主節(jié)點(diǎn)（接收數(shù)據(jù)，處理）農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)（數(shù)\A據(jù)處理）的信息經(jīng)過處理之后通過農(nóng)業(yè)控制子網(wǎng)傳輸?shù)睫r(nóng)串口農(nóng)業(yè)主節(jié)點(diǎn)（接收數(shù)據(jù)，處理）設(shè)備1Zigbee感知，業(yè)控制中心，農(nóng)業(yè)控制中心將信息上傳到農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)，農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)響應(yīng)用戶遠(yuǎn)程提交的查詢指令通過Intemet將結(jié)果反饋到用戶手中的移動(dòng)終端之上。用戶的控制指令按照相同的路徑傳輸給節(jié)點(diǎn)模塊執(zhí)行設(shè)定操作。

5.2分系統(tǒng)模塊功能實(shí)現(xiàn)描述5.2.1智能農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)選用TCP協(xié)議，即傳輸控制協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。TCP協(xié)議是面向連接的協(xié)議，即進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)有一個(gè)連接的建立、維護(hù)和拆除的過程。在開始數(shù)據(jù)傳輸前發(fā)送方必須先與接收方建立連接，確認(rèn)連接建立后再行數(shù)據(jù)的傳輸；在數(shù)據(jù)傳輸過程中保持已建立的連接；數(shù)據(jù)傳輸完成后雙方再斷開連接，這樣就完成了一次完整的數(shù)據(jù)傳輸過程。在網(wǎng)絡(luò)通信中通常使用Socket（套接字）來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。手機(jī)等移動(dòng)端：數(shù)據(jù)連接功能連接到當(dāng)?shù)氐腉PRS業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，然后通過GPRS網(wǎng)關(guān)接入Internet，實(shí)現(xiàn)與農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)的無線通信。手機(jī)等移動(dòng)終端，計(jì)算5.2.2農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)機(jī)TCP/IPGPRS各采用的是基于ZigBee技術(shù)的輕量級的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，要實(shí)現(xiàn)它與農(nóng)業(yè)內(nèi)部網(wǎng)侖Intemet等外部TCP/IP網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)，必須有一個(gè)用來完成協(xié)議轉(zhuǎn)換的設(shè)備或功能部件，作為這兩種網(wǎng)絡(luò)連接的橋梁，在本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中這個(gè)橋梁便是農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)。農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)是一個(gè)為用戶提供各種農(nóng)業(yè)控制服務(wù)的平臺。農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)對外可以提供各種遠(yuǎn)程智能控制接VI，操作者可以通過手機(jī)移動(dòng)終端連接到Internet訪問農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)的相關(guān)接口，對農(nóng)場中的農(nóng)業(yè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問或者控制。它的內(nèi)容主要包括：同志管理、數(shù)據(jù)交互、人機(jī)界面和對內(nèi)通信。本系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)利用6410或者PC，因?yàn)镻C功能強(qiáng)大，支持多種設(shè)備接口，包括了操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件、網(wǎng)絡(luò)支持等，能很方便的實(shí)現(xiàn)控制和網(wǎng)關(guān)功能，還可以根據(jù)實(shí)際需要定制軟硬件和接口，使它的功能、可靠性和成本等各方面更適應(yīng)智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的要求。相對PC來說，嵌入式不僅包括軟件開發(fā)，還要完成大量的硬件開發(fā)和調(diào)試工作，各采用的是基于ZigBee技術(shù)的輕量級的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，要實(shí)現(xiàn)它與農(nóng)業(yè)網(wǎng)5.2.3農(nóng)業(yè)主節(jié)點(diǎn)RS串口5.2.3農(nóng)業(yè)主節(jié)點(diǎn)RS串口是農(nóng)業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的主控設(shè)備理）要求必須由至少一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的FFD設(shè)備組成，一方面它主導(dǎo)農(nóng)業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)建立的整個(gè)過程，主要包括系統(tǒng)初始化、網(wǎng)絡(luò)的

農(nóng)業(yè)主節(jié)點(diǎn)（接收數(shù)//5.2.4農(nóng)業(yè)設(shè)口節(jié)點(diǎn)zigbee建立、地址的分配和成員的加入、節(jié)點(diǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)的更新、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表、設(shè)備關(guān)聯(lián)表等幾個(gè)方面，另一方面作為農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)和設(shè)備節(jié)點(diǎn)之間的橋梁，完成農(nóng)業(yè)網(wǎng)關(guān)和農(nóng)業(yè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的通信。農(nóng)業(yè)主節(jié)點(diǎn)作為協(xié)調(diào)器，處于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的最上層，功能較為復(fù)雜，因此智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)對農(nóng)業(yè)主節(jié)點(diǎn)的硬件配置也有較高的要求。系統(tǒng)上電后，農(nóng)業(yè)主節(jié)點(diǎn)首先選擇一個(gè)空閑信道，采集活動(dòng)節(jié)點(diǎn)信息，并為之分配一個(gè)唯一的節(jié)點(diǎn)號，完成系統(tǒng)地址表的初始化。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，農(nóng)業(yè)主節(jié)點(diǎn)要與眾多設(shè)備節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，并對它們進(jìn)行相應(yīng)的控制。除此之外，農(nóng)業(yè)主節(jié)點(diǎn)必須能發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變，如設(shè)備節(jié)點(diǎn)的插入和拆除，修改和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)地址表的信息，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自組織功能。利用農(nóng)業(yè)主節(jié)點(diǎn)（接收數(shù)//5.2.4農(nóng)業(yè)設(shè)口節(jié)點(diǎn)zigbee據(jù)，處理）表計(jì)量節(jié)點(diǎn)、環(huán)境溫度濕度監(jiān)測和控是智能設(shè)備節(jié)點(diǎn)的底層終端主要包括制節(jié)點(diǎn)、報(bào)警信號采集節(jié)點(diǎn)、農(nóng)場電控制節(jié)點(diǎn)、燈光控制節(jié)點(diǎn)等。。設(shè)備節(jié)點(diǎn)單元主要包含射頻收發(fā)塊和傳感器或受控終端以及兩者之間的接口控制模塊。射頻收發(fā)模塊作為系統(tǒng)中各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通信接口，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)設(shè)備的無線連接和無線數(shù)據(jù)或指令的收發(fā)。系統(tǒng)的終端傳感或受控單元，主要進(jìn)行環(huán)境中溫度、濕度等各種數(shù)據(jù)的采集、非法闖入、火災(zāi)或有毒氣體等意外災(zāi)難情況的探測以及對各種農(nóng)場電設(shè)備的控制。表計(jì)量節(jié)點(diǎn)、環(huán)境溫度濕度監(jiān)測和控5.3主體硬件選型5.3.1ZigBee硬件選型在介紹整個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)之前，先介紹目前市場上的幾款基于ZigBee技術(shù)的硬件平臺及其各自特點(diǎn)。在ZigBee技術(shù)聯(lián)盟中，Ti，Chipcon，F(xiàn)reeScale，Philips等公司都是ZigBee標(biāo)準(zhǔn)制訂的先驅(qū)。在射頻收發(fā)芯片方面，主要有Chipcon公司的CC2420[1。71，CC2430[181和FreeScale公司的MCl3192,MCl3193所提供的兩大解決方案。另外，還有Jennie和HelicoIll等公司開發(fā)的符合ZigBee規(guī)范的芯片和模塊。（1）Chipcon公司（目前已被TI公司收購）推出的CC2420，它是一款符合IEEE802.15.4規(guī)范的2.4GHz射頻芯片，用來開發(fā)工業(yè)無線傳感及農(nóng)業(yè)組網(wǎng)等PAN網(wǎng)絡(luò)的ZigBee各種產(chǎn)品。同時(shí)，Chipcon公司還推出了一款專門針對ZigBee技術(shù)的SoC芯片CC2430，它包含一個(gè)5l內(nèi)核單片機(jī)與CC2420射頻芯片。它基于0.18umCMOS工藝制成，只需極少外部元器件，且性能穩(wěn)定且功耗極低。另外，TI公司還提供免費(fèi)的ZigBee協(xié)議棧z.stack以及配套的開發(fā)工具，方便用戶在短期內(nèi)開發(fā)適合于ZigBee的應(yīng)用方案。飛思卡爾ZigBee.Ready芯片MC13192,MC13192是一款適用于ZigBee產(chǎn)品的RF器件。MC13192只需極少外部元器件，性能穩(wěn)定、功耗極低，MC13192的選擇性和敏感性指數(shù)超過了IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性?？梢造`活的嵌入到既有的產(chǎn)品中，輕而易舉實(shí)現(xiàn)無線感測和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的功能。英國Jennie公司的JN5121芯片是業(yè)界第一款兼容于IEEE802.15.4的低功耗，低成本無線微型控制器。該模塊內(nèi)置一款32位的RISC處理器，配置有2.4GHz頻段的IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線收發(fā)器，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了多種多樣的解決方案，同時(shí)高度集成化的設(shè)計(jì)簡化了總的系統(tǒng)成本。JN5121內(nèi)置的硬件MAC地址和高度安全的AES加密算法加速器減小了系統(tǒng)的功耗和處理器的負(fù)載。JN5121支持晶振休眠和系統(tǒng)節(jié)能功能，同時(shí)提供了對于大量的模擬和數(shù)字外設(shè)的互操作支持，讓用戶可以方便的連接到自己的外部應(yīng)用系統(tǒng)。美國赫立訊Helicomm公司的ZigBee無線收發(fā)模塊IP—Link1270，IP.1ink1270是集成了射頻收發(fā)器，微控制器，數(shù)字和模擬I/O，多點(diǎn)多拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)層功能于一體的半雙工無線通訊系列模塊。IP.Link1270系列模塊內(nèi)嵌的ZigBeeV1.0網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。以上的硬件平臺都適用于ZigBee應(yīng)用的開發(fā)。基于系統(tǒng)的集成度等方面進(jìn)行綜合考慮來選擇硬件平臺方案°CC2430卓越的性能也是本系統(tǒng)硬件選擇的重要因素CC2430芯片的性能如下：.較寬的電壓范圍(2.0"--3.6v)；高性能和低功耗的51微控制器核；-在休眠模式時(shí)僅0.9釁的流耗，在待機(jī)模式時(shí)少于0.6“A的流耗；在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于27mA和25I1iA；?集成符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的2.4GHz的無線電收發(fā)機(jī)；?優(yōu)良的無線接收靈敏度和強(qiáng)大的抗干擾性；?硬件支持CSM刖CA功能；?數(shù)字化的RSSFLQl支持和強(qiáng)大的DMA功能；?具有128KB可編程Flash和8KB的I乙蝴；?外部的中斷或RTC能喚醒系統(tǒng)；?具有電池監(jiān)測和溫度感測功能：?集成了14位模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC；?集成AES安全協(xié)處理器；?帶有2個(gè)強(qiáng)大的支持幾組協(xié)議的USART，以及1個(gè)符合IEEE802.15.4規(guī)范的MAC計(jì)時(shí)器，1個(gè)常規(guī)的16位計(jì)時(shí)器和2個(gè)8位計(jì)時(shí)器；?兼容RollS的7x7ramQLP48封裝；?強(qiáng)大和靈活的開發(fā)工具。5.3.2數(shù)據(jù)采集部分設(shè)計(jì)物理信號的采集需要先經(jīng)過傳感器模塊信號轉(zhuǎn)換，將物理信息轉(zhuǎn)化成電信號，然后再經(jīng)過信號調(diào)理部分的去噪、濾波、放大、量化后才能被微控制器精確處理。目前，市場上傳感器模塊種類繁多，不同廠農(nóng)場生產(chǎn)的傳感器模塊的規(guī)格與集成度也各不相同。根據(jù)傳感器輸出的信號類型，傳感器可以分為：開關(guān)信號輸出型，模擬信號（電壓、電流）輸出型，數(shù)字輸出型。通常報(bào)警傳感器輸出的是開關(guān)型信號，當(dāng)檢測量超過某個(gè)閾值時(shí)，傳感器輸出一個(gè)開關(guān)信號觸發(fā)報(bào)警。模擬型輸出信號包括模擬電流和模擬電壓，模擬電流首先經(jīng)過電湔電壓變換到模擬電壓后，再將模擬電壓經(jīng)過A/D變換數(shù)字化后被微處理器進(jìn)行處理。數(shù)字型傳感器集成了信號采集與調(diào)理以及A/D數(shù)字化環(huán)節(jié)，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)值在總線（如，12C，SPI）上發(fā)送出去等設(shè)計(jì)人員只需要將其與微控制器的I/O引腳相連就可以實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的讀取，操作非常方便。本文主要實(shí)現(xiàn)智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的環(huán)境監(jiān)測，主要監(jiān)測對象為：溫濕度，亮度，一氧化碳?xì)怏w，火災(zāi)，非法入侵。針對不同的對象，傳感器節(jié)點(diǎn)采用不同的傳感器模塊進(jìn)行采集物理信息。根據(jù)傳感器的類型，本文針對以上三種類型的傳感器設(shè)計(jì)了應(yīng)用電路，實(shí)現(xiàn)信的采集。（1）溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)

本節(jié)點(diǎn)主要采用瑞士Sensirion公司生產(chǎn)的具有12C總線接口的單片全校準(zhǔn)數(shù)字式相對濕度和溫度傳感器SHTll[231。該傳感器采用獨(dú)特的CMOS一技術(shù)，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定、免外圍電路及全互換的特點(diǎn)。該傳感器可以同時(shí)測量相對濕度和溫度；精確露點(diǎn)測量；超快響應(yīng)時(shí)間(小于4s)；超小尺寸(7.5X5X2.5nun)；可完全浸沒水中：節(jié)點(diǎn)溫度傳感器(T)倫科技公司的模擬輸出型環(huán)境亮度傳感器崢9002光傳感度:±亮辱傳感器:時(shí);精度：器響fiO^SOhipLED無鉛表面封裝，它是業(yè)內(nèi)C體積最小的器件之一，產(chǎn)品尺寸僅為性.：000m孩1H；節(jié)點(diǎn)溫度傳感器(T)倫科技公司的模擬輸出型環(huán)境亮度傳感器崢9002光傳感度:±亮辱傳感器:時(shí);精度：器響fiO^SOhipLED無鉛表面封裝，它是業(yè)內(nèi)C體積最小的器件之一，產(chǎn)品尺寸僅為性.：000m孩1H；25mmX0.80him響其緊'湊的封裝縮小了電路板空間，從分辨率：O.03%RH；重復(fù)而可作實(shí)現(xiàn)外形更薄、0功能更豐富的產(chǎn)分辨率:±0.1°C外.它可以在2.4V~5.5V擴(kuò)展電壓范圍內(nèi)工作，其工作溫度范圍也擴(kuò)大至--40C到+85C。在工作電壓為3V，環(huán)可達(dá)到1000LUX，如圖4.17所示。-bit，測量，股情況范圍:室內(nèi)到度可根據(jù)天氣情況而有所不同，其照度一般在【1，500]范圍內(nèi)。因電流:人°;解9[00待光傳感器的工作特性完全符合應(yīng)用需求。(3)亮度傳感器節(jié)點(diǎn)it，本節(jié)點(diǎn)主要采用安捷倫科技公司的模擬輸出型環(huán)境亮度傳感器APDS.9002光傳感器。它采用微型ChipLED無鉛表面封裝，它是業(yè)內(nèi)體積最小的器件之一，產(chǎn)品尺寸僅為2.00mmX1.25mmX0.80him。其緊湊的封裝縮小了電路板空間，從而可以實(shí)現(xiàn)外形更薄、功能更豐富的產(chǎn)品。另外，它可以在2.4V~5.5V擴(kuò)展電壓范圍內(nèi)工作，其工作溫度范圍也擴(kuò)大至--40C到+85C。在工作電壓為3V，環(huán)境溫度為25C，負(fù)載為1K歐姆時(shí)的線性范圍可達(dá)到1000LUX，如圖4.17所示。一般情況下，室內(nèi)照度可根據(jù)天氣情況而有所不同，其照度一般在【1，500]范圍內(nèi)。因此，APDsf9002光傳感器的工作特性完全符合應(yīng)用需求。(4)二氧化碳傳感器節(jié)點(diǎn)GRG5H紅外二氧化碳傳感器⑸流量要感器節(jié)點(diǎn)項(xiàng)目基本參數(shù)"用)壓力(使用壓力1..0MPa51.6MPaQ2要構(gòu)件材料準(zhǔn)確度等級：差005級啜一般介質(zhì)溫度旎0航~%80C)遠(yuǎn)傳顯示現(xiàn)場防爆等級:％ExiaIICT5使用介?SfiS<2-20C-100C，在高溫調(diào)整加散熱筒情況下，可達(dá)300C此時(shí)流量范圍中最大流量為)原流量計(jì)最大流此時(shí)在過去30年中，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高速增長；當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)改革發(fā)展的任務(wù)更加艱巨，環(huán)境更為復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)日益突出，決策極具挑戰(zhàn)，迫切需要提高我國農(nóng)業(yè)和主要農(nóng)產(chǎn)品安全保障能力。在前不久召開的“全國農(nóng)業(yè)信息分析學(xué)術(shù)研討會”上，來自全國的農(nóng)業(yè)信息分析研究的科研人員探討了信息技術(shù)手段下的農(nóng)業(yè)信息分析方法，分析了農(nóng)業(yè)信息智能化研究的案例，交流了相關(guān)的新進(jìn)展和新技術(shù)。在會上，中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)信息所所長、中國農(nóng)學(xué)會科技情報(bào)分會理事長許世衛(wèi)研究員對記者說，應(yīng)用智能技術(shù)對產(chǎn)量風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行早期發(fā)現(xiàn)、早期預(yù)警、早期干預(yù)，有利于減緩農(nóng)業(yè)生產(chǎn)波動(dòng)；有利于提升農(nóng)產(chǎn)品供給能力；有利于及時(shí)掌控農(nóng)產(chǎn)品的安全態(tài)勢。有資料顯示，我國的信息學(xué)者利用數(shù)據(jù)挖掘、遙感監(jiān)測等技術(shù)，及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取了氣象災(zāi)害信息、病蟲害信息、土壤退化信息、環(huán)境污染信息、產(chǎn)量信息等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息。許世衛(wèi)研究員認(rèn)為，運(yùn)用智能技術(shù)，可以分析生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)因子歷史和空間數(shù)據(jù)，進(jìn)行農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的早期判斷；運(yùn)用模擬仿真技術(shù)，綜合分析影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的社會因素、經(jīng)濟(jì)變化、氣象環(huán)境、國際貿(mào)易等諸多因素，可以適時(shí)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和宏觀決策，減少因水災(zāi)、旱災(zāi)、冰雹、臺風(fēng)、病蟲害等造成的產(chǎn)量風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的早期判斷，保障國家的食物安全維持在更高水平上。農(nóng)業(yè)部的“農(nóng)作物遙感監(jiān)測系統(tǒng)”，通過采用遙感和地理信息系統(tǒng)手段，及時(shí)、動(dòng)態(tài)地監(jiān)測農(nóng)作物生長狀況，解決了依賴實(shí)地調(diào)查、手工記錄、數(shù)據(jù)上報(bào)等傳統(tǒng)信息獲取方式的不足。6.1.2國際經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)分析2013年世界范圍內(nèi)智能農(nóng)業(yè)市場發(fā)展?fàn)顩r、智能農(nóng)業(yè)行業(yè)特點(diǎn)和智能農(nóng)業(yè)市場需求。先不談市場狀況如何，單是先前幾大國際巨頭的行動(dòng)就已經(jīng)讓我們預(yù)先看到了2013年智能農(nóng)業(yè)行業(yè)穩(wěn)定的發(fā)展前景。先來看一組數(shù)據(jù)：美國農(nóng)業(yè)部最近的調(diào)查報(bào)告指出，由于國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，正在為推動(dòng)美國農(nóng)業(yè)出口創(chuàng)造更大的盈余。前年發(fā)布的美國2010年貿(mào)易數(shù)據(jù)證實(shí)了美國在農(nóng)作物種植方面的杰出才能。雖然從總體上看，美國2010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)出口同比增長了幾乎1/3,創(chuàng)造了近400億美元的貿(mào)易盈余。在2010年，美國農(nóng)業(yè)出口額為1158億美元，創(chuàng)歷史新高。美國農(nóng)業(yè)部長湯姆?維爾薩克表示：“如今的數(shù)據(jù)顯示，全球?qū)γ绹称泛娃r(nóng)產(chǎn)品的需求正在飆升?！彼赋?，智慧農(nóng)業(yè)每年可為美國農(nóng)民節(jié)約數(shù)百萬美元，并避免了使用不必要的化肥和殺蟲劑，從而顯著降低了規(guī)?；r(nóng)業(yè)對環(huán)境的沖擊。去年美國農(nóng)業(yè)出口打破紀(jì)錄，比2008年創(chuàng)造的上個(gè)紀(jì)錄1148億美元多出了近10億美元。6.1.3中國智能家居產(chǎn)業(yè)行業(yè)重點(diǎn)區(qū)域運(yùn)行分析智能農(nóng)業(yè)作為一個(gè)新興藍(lán)海項(xiàng)目，前景不可估量。但縱觀智能農(nóng)業(yè)進(jìn)入中國十年歷程中，不難發(fā)現(xiàn)它仍然是一個(gè)新的市場，各種各樣的問題在某種程度上制約著市場的發(fā)展。目前為止，智能農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廠家與裝有智能家居的建筑主要集中在深圳、廣州、北京、上海等發(fā)達(dá)地區(qū)，其他地區(qū)則零零星星。在現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用日趨廣泛的今天，衛(wèi)星正在幫助許多國家的農(nóng)場主從事低污染而又高效益的農(nóng)業(yè)耕作。例如，由英國梅西-弗格森公司研制出全球定位系統(tǒng)測繪系統(tǒng)，可用于一家耕地面積為1000公頃的農(nóng)場，該農(nóng)場種植小麥、葡萄、豌豆、馬鈴薯、大豆和向日葵。產(chǎn)量和位置兩套數(shù)據(jù)儲存進(jìn)機(jī)載計(jì)算機(jī)中，并加以標(biāo)準(zhǔn)化。隨后將這種信息轉(zhuǎn)存至一張小巧的像厚信用卡一樣的小存儲芯片上，再將其放入農(nóng)場的計(jì)算機(jī)中，從而得出差別所帶來的產(chǎn)量波動(dòng)。目前，衛(wèi)星定位系統(tǒng)和電腦結(jié)合的技術(shù)設(shè)備，在美國、歐洲和日本已廣泛用于拖拉機(jī)、播種機(jī)和收割機(jī)上。比如，將衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器與電腦顯示屏安裝在拖拉機(jī)上和播種機(jī)上，農(nóng)場主形容開這些農(nóng)機(jī)就像開飛機(jī)一樣，按照提前設(shè)定好的耕作路線圖，走得不偏不斜，夜間照樣可以均勻地精耕細(xì)作。把這些技術(shù)設(shè)備用在收割機(jī)上，收割機(jī)在收割行進(jìn)時(shí)，駕駛艙里的顯示屏就會準(zhǔn)確顯示出每塊地的莊稼產(chǎn)量和重量。衛(wèi)星和信息技術(shù)還可以準(zhǔn)確地監(jiān)測到每塊地莊稼的病蟲害以及肥料、水分等莊稼營養(yǎng)成分的現(xiàn)狀。在現(xiàn)代信息技術(shù)的支持下，智慧農(nóng)業(yè)得以大放光彩：根據(jù)土壤的狀況使肥力的效果得到改善；根據(jù)病蟲害的情況來調(diào)節(jié)農(nóng)藥噴灑量；不再耕種那些土壤已經(jīng)板結(jié)的土地，也就是說放棄那些耕種時(shí)間過長的土地；自動(dòng)調(diào)節(jié)拖拉機(jī)的耕種深度……在衛(wèi)星的密切監(jiān)視下，加上拖拉機(jī)的電腦上已經(jīng)記錄了機(jī)器的作業(yè)情況以及取得的成果，這樣農(nóng)場主就可以以最“科學(xué)”的方式來管理自己的“電腦農(nóng)場”。6.1.4區(qū)域經(jīng)濟(jì)側(cè)重風(fēng)險(xiǎn)我國是世界上的農(nóng)業(yè)大國，但又是耕地嚴(yán)重不足的國家，目前我國人均耕地面積排名世界第126位，僅占有世界人均耕地面積的40%。因此，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)具有長遠(yuǎn)和現(xiàn)實(shí)意義。我國幅員遼闊，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)?；蜋C(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)場率先開展智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用。對于經(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，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，我國西部地廣人稀，有較好的規(guī)模經(jīng)營基礎(chǔ)，從自然條件來說，比較適于開展智慧農(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、草場退化和土地次生鹽堿化，目前全國水土流失面積約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。作為長遠(yuǎn)策略，我國可以縣或鄉(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)營體制下的智慧農(nóng)業(yè)信息化管理模式。面對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展相對落后的現(xiàn)狀和國際市場的挑戰(zhàn)，我國應(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。長期以來的實(shí)踐證實(shí)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)離不開現(xiàn)代信息技術(shù)，后者打造的智慧農(nóng)業(yè)無疑將改造世界農(nóng)業(yè)，并孕育世界農(nóng)業(yè)未來的新希望。6.2智能家居行業(yè)政策風(fēng)險(xiǎn)6.2.1分析智能家居宏觀產(chǎn)業(yè)政策密切關(guān)注國內(nèi)行業(yè)主管部門及監(jiān)管體制的最新政策，分析項(xiàng)目選擇的背景、投資的政策風(fēng)險(xiǎn)性、投資理由及項(xiàng)目開展的支撐性條件等等。國家政策主要扶持的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，新一代信息技術(shù)位列其中。新一代信息技術(shù)被分為六個(gè)方面，分別是下一代通信網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、三網(wǎng)融合、新型平板顯示、高性能集成電路和以云計(jì)算為代表的高端軟件。當(dāng)前，國家對新一代信息技術(shù)的推動(dòng)，無疑給智能農(nóng)業(yè)行業(yè)送來了暖風(fēng)。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是智能農(nóng)業(yè)集成中關(guān)鍵的技術(shù)之一。信號傳輸方式的改進(jìn)、傳輸速度的加快、安全水平的提升都會給系統(tǒng)整體性能帶來積極改變。國家對新一代信息技術(shù)的支持，還對信息技術(shù)普及開來起到了非常好的宣傳作用，將使人們更容易接納信息技術(shù)產(chǎn)品融入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之中。目前，大部分新型農(nóng)業(yè)的農(nóng)民朋友們已經(jīng)離不開智能光照控制、中央控制系統(tǒng)、智能溫度系統(tǒng)等基本的智能農(nóng)業(yè)設(shè)備。6.2.2避環(huán)保政策風(fēng)險(xiǎn)在項(xiàng)目建設(shè)中，必須貫徹執(zhí)行國家有關(guān)環(huán)境保護(hù)、能源節(jié)約和職業(yè)安全衛(wèi)生方面的法規(guī)、法律，對項(xiàng)目可能對環(huán)境造成的近期和遠(yuǎn)期影響，對影響勞動(dòng)者健康和安全的因素，都要在可行性研究階段進(jìn)行分析，提出防治措施，并對其進(jìn)行評價(jià)，推薦技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)，且布局合理，對環(huán)境的有害影響較小的最佳方案。按照國家現(xiàn)行規(guī)定，凡從事對環(huán)境有影響的建設(shè)項(xiàng)目都必須執(zhí)行環(huán)境影響報(bào)告書的審批制度，同時(shí)，在可行性研究報(bào)告中，對環(huán)境保護(hù)和勞動(dòng)安全要有專門論述。6.2.3規(guī)避節(jié)能政策風(fēng)險(xiǎn)按照國家發(fā)改委的規(guī)定，節(jié)能需要單獨(dú)列一章。按照國家發(fā)改委的相關(guān)規(guī)定，在不超過一定耗能標(biāo)準(zhǔn)的情況下，項(xiàng)目立項(xiàng)不必取得節(jié)能審查批準(zhǔn)意見，但是對建設(shè)規(guī)模超過發(fā)改委規(guī)定要求的項(xiàng)目，《節(jié)能專篇》如同《環(huán)境評價(jià)報(bào)告》一樣，是項(xiàng)目建設(shè)前置審核的必須環(huán)節(jié)。6.2.4規(guī)避區(qū)域政策風(fēng)險(xiǎn)我國非常中國智能農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，國家和地方在最近幾年有關(guān)該領(lǐng)域的政策力度明顯加強(qiáng)，突出表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：穩(wěn)定國內(nèi)外市場、提高自主創(chuàng)新能、加快實(shí)施技術(shù)改造、淘汰落后產(chǎn)能、優(yōu)化區(qū)域布局、完善服務(wù)體系、加快自主品牌建設(shè)、提升企業(yè)競爭實(shí)力。6.3項(xiàng)目開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)6.3.1項(xiàng)目選擇風(fēng)險(xiǎn)在對建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行評價(jià)時(shí)，所采用的數(shù)據(jù)多數(shù)來自預(yù)測和估算。由于資料和信息的有限性，將來的實(shí)際情況可能與此有出入，這對項(xiàng)目投資決策會帶來風(fēng)險(xiǎn)。為避免或盡可能減少風(fēng)險(xiǎn)，就要分析不確定性因素對項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價(jià)指標(biāo)的影響，以確定項(xiàng)目的可靠性，這就是不確定性分析。根據(jù)分析內(nèi)容和側(cè)重面不同，不確定性分析可分為盈虧平衡分析、敏感性分析和概率分析。在可行性研究中，一般要進(jìn)行的盈虧平衡平分析、敏感性分配和概率分析，可視項(xiàng)目情況而定。6.3.2方案設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目技術(shù)先進(jìn)性問題項(xiàng)目開發(fā)本著高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)則，擬吸收掌握先進(jìn)技術(shù)的人才，引進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)，保證高效研發(fā)、技術(shù)先進(jìn)、成果質(zhì)量領(lǐng)先。研發(fā)小組成員所掌握的技術(shù)手段是否能夠滿足功能分析中的各項(xiàng)要求：智能農(nóng)業(yè)的功能需要對項(xiàng)目開發(fā)過程中的使用的各種技術(shù)進(jìn)行評估。項(xiàng)目開發(fā)技術(shù)通常是這樣：最成熟的技術(shù)，往往不能體現(xiàn)最好的功能需能；先進(jìn)的技術(shù)，往往人員對其熟悉程度不夠，對其中隱含的缺陷不夠明了。因此，在制定項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃和定義功能需求時(shí)必須考慮這些因素，并做出合理的權(quán)衡決策。6.3.3方案經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是未來農(nóng)業(yè)觀念直接表現(xiàn)形式，在建設(shè)項(xiàng)目的技術(shù)路線確定以后，必須對不同的方案進(jìn)行財(cái)務(wù)、經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)，判斷項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上是否可行，并比選出優(yōu)秀方案。本部分的評價(jià)結(jié)論是建議方案取舍的主要依據(jù)之一，也是對建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行投資決策的重要依據(jù)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理中的具體應(yīng)用，通過操作終端及傳感器采集各類農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，通過無線傳感器網(wǎng)、移動(dòng)通信無線網(wǎng)、有線網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)信息傳輸，通過作業(yè)終端實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程全監(jiān)控與管理?！稗r(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”既能改變粗放的農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理方式，也能提高農(nóng)作物疫情疫病防控能力，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。6.3.4組織實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)(1)設(shè)計(jì)方案超期問題設(shè)計(jì)智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，工期常常是制約系統(tǒng)質(zhì)量的主要因素。很多情況下，研發(fā)部門在工期的壓力下，放棄文檔的書寫，組織，結(jié)果在工程的晚期，大量需要文檔進(jìn)行協(xié)調(diào)的工作時(shí)，致使開發(fā)進(jìn)度越來越慢。智能農(nóng)業(yè)是一個(gè)整體的系統(tǒng)方案，在不同技術(shù)方面，不同的的工程階段，需要的人員不同，需要配合的方面也不同，所有這些都需要行之有效的軟件管理的保證。相關(guān)設(shè)備供應(yīng)及使用問題項(xiàng)目相關(guān)設(shè)備目前在市場上供應(yīng)充足，可以實(shí)現(xiàn)就近采購。項(xiàng)目本著生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品、創(chuàng)造一流品牌的理念，對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，對設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行優(yōu)選，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。如何實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理組織標(biāo)準(zhǔn)化將每個(gè)成員的職責(zé)及工作調(diào)配加以標(biāo)準(zhǔn)化，使組織的運(yùn)作在成員各司其職、分工協(xié)作下發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的力量。物料標(biāo)準(zhǔn)化以減少資源浪費(fèi)便于管理。作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化制定各項(xiàng)工作流程與注意事項(xiàng)。管理標(biāo)準(zhǔn)化建立各項(xiàng)管理指標(biāo)，并以此作為評價(jià)實(shí)際作業(yè)的依據(jù)，了解實(shí)際運(yùn)作的水平，并進(jìn)行調(diào)整和控制。如何實(shí)現(xiàn)精耕細(xì)作管理“精耕細(xì)作”在一定面積的土地上，投入較多的生產(chǎn)資料和勞動(dòng)，采用先進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)行細(xì)致的土地耕作，以提高單位面積產(chǎn)量。如何管理設(shè)施農(nóng)業(yè)設(shè)施農(nóng)業(yè)是利用人工建造的設(shè)施，使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐步擺脫自然的束縛，走向現(xiàn)代工廠化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必由之路，同時(shí)也是農(nóng)產(chǎn)品打破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的季節(jié)性，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的反季節(jié)上市，進(jìn)一步滿足多元化、多層次消費(fèi)需求的有效方法。設(shè)施農(nóng)業(yè)在農(nóng)林牧副漁業(yè)所占比重標(biāo)志著農(nóng)業(yè)的進(jìn)化程度，是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的重要標(biāo)志。健康種植問題采用科學(xué)的種植方法與管理，實(shí)現(xiàn)健康種植，提高農(nóng)作物的品質(zhì)與產(chǎn)量，為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)增加與效益。技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面，大唐移動(dòng)通過采用各傳感器、視頻設(shè)備、GIS地理信息技術(shù)、GPS定位技術(shù)、二維碼技術(shù)、并建設(shè)一個(gè)智能分析模型，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程信息化管理平臺，實(shí)現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)及桌面電腦、智能手機(jī)等終端上進(jìn)行系統(tǒng)訪問與管理各個(gè)設(shè)備。6.4行業(yè)市場風(fēng)險(xiǎn)6.4.1產(chǎn)品市場需求風(fēng)險(xiǎn)市