基于物联网的智能农业监测系统的设.pdf

基于物联网的智能农业监测系统的设一、课题意义智能农业，是通信、计算机和农学等若干学科和领域共同发展并相互结合所形成的产物，它将信息采集、传输、处理和控制集成在一起，使人们更容易获得农作物生长各个阶段的各类信息，也让人们更容易掌控这些信息，通过人工智能与农业生产的结合真正实现人与自然的交互。随着通信、计算机、传感网等技术的迅猛发展，将物联网应用到农业监测系统中已经是目前的发展趋势，它将采集到的温度、湿度、光照强度、土壤水分、土壤温度、植物生长状况等农业信息进行加工、传输和利用，为农业生产在各个时期的精准管理和预测预警提供信息支持，追求以最少的资源消耗获得最大的优质产出，使农业增长由主要依赖自然条件和自然资源向主要依赖信息资源转变，使不可控的产业得以有效控制。此次设计了基于物联网的智能农业监测系统，目的是实现目标监测区域内，无线传感器网络节点的自动组网、影响农作物生长的环境参数的实时采集以及上位机监测软件的数据分析和远程监测，同时为了降低传感器节点的能耗、提高采集数据的准确度，提出了KDF算法用于数据处理。实现现代农业的智能化管理，建立一个实用、可靠、可长期监测的农业环境监测系统。该系统能够准确实时的获取农作物生长的环境信息并对这些信息进行远程监测。随着通信、计算机、传感网等技术的迅猛发展，将物联网应用到农业监测系统中已经是目前的发展趋势，它将采集到的温度、湿度、光照强度、土壤水分、土壤温度、植物生长状况等农业信息进行加工、传输和利用，为农业生产在各个时期的精准管理和预测预警提供信息支持,追求以最少的资源消耗获得最大的优质产出，使农业增长由主要依赖自然条件和自然资源向主要依赖信息资源转变，使不可控的产业得以有效控制。二、农业物联网未来发展趋势联网关键技术和应用模式的不断成熟,农业物联网从起步阶段逐渐步入快速推进阶段。随着世界各国对物联网关键技术、标准和应用研究的不断推进、相互吸收借鉴以及大批有实力的企业进入农业物联网领域,对农业物联网关键技术的研发重视程度在不断提高，农业物联网的核心技术和关键技术将会得到突破性进展，农业物联网技术的应用规模将不断扩大。随着农业物联网企业和标准的不断完善，农业物联网将朝着协同化方向发展，形成不同农业产业物体间、不同企业间乃至不同地区不同国家间的农业物联网信息的互联互通操作,应用模式从闭环走向开环，最终形成可服务于不同应用领域的农业物联网应用体系。随着云计算与云服务技术的发展，农业物联网感知信息将在真实世界和虚拟世界之间智能化流动，相关农业感知信息服务将会随时接入、随时获得。总体来讲，农业物联网将朝着更透彻的感知、更全面的互联互通、更深入的智慧服务和更优化的集成趋势发展。三、系统原理框图农业物联网属于交叉学科，是物联网技术在农业领域广泛应用的产物，农业物联网体系划分可以参照物联网体系划分的标准.农业领域的信息要经过产生、传输、处理和应用四个过程，农业物联网相应的被分成如图所示的四层模型。四、课题系统关键技术感知层利用传感器、RFID,GPS，RS和条码技术等各种感知技术，借助各种设备和手段，对自然界中存在并且对农业生产有意义的各类数据信息进行获取，实现“物”的识别。传输层具有完成大范围内信息传输与广泛互联功能，能够将现有的广域网技术与感知层的传感网技术相融合，把感知到的农业信息无障碍、快速、安全、可靠的传送到需要信息的地方，使物品在全球范围能实现远距离大范围通信。处理层通过云计算、数据挖掘、模式识别、预测预警等信息处理技术，实现最终的信息技术与行业的深度融合，完成物品的信息汇总、共享、预测和分析决策等功能。应用层是农业物联网体系结构的最高层，是面向终端用户的，可以根据用户的不同需求搭建不同的操作平台,农业物联网的应用主要实现了大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖、农产品交付过程中管理者的直接参与，通过农业物联网，管理者可以更快的获取各类信息，对于突发情况，管理者可以做出更及时的反应，通过远程控制，管理者可以实现对整个农业生产线更精细的管理，管理者可以从物联网多个应用角度出发对农业进行管理，达到农业生产高产、优质、高效、生态和安全的目标。五、传感器节点设计的实现5.1系统总体设计基于物联网的智能农业监测系统由无线传感器数据采集网络和智能监测处理中心组成，其体系结构如下图所示。无线传感器数据采集网络的功能是实现网络的组建和感知数据的采集，由传感器节点在硬件的基础上基于ZigBee无线通信协议组建Mesh网络。传感器节点又分为终端节点、路由器节点和协调器节点。终端节点实时采集温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等环境参数，经由路由节点，数据以多跳中继的方式传达至协调器节点，协调器节点再通过RS-232串口，将数据传至上位机管理系统。智能监测处理中心由数据库服务器和中央计算机两部分组成，实现了最后的应用。首先