基于物聯(lián)網(wǎng)的智能種植系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　摘要:由于歷史原因和發(fā)展水平限制，我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)還是以農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)業(yè)是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化信息化生產(chǎn)，我們要優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)，增加農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，提高農(nóng)業(yè)資源的利用率，解放農(nóng)民的雙手。為了提高智能種植系統(tǒng)的智能水平，加強(qiáng)智能種植系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合云計(jì)算技術(shù)設(shè)計(jì)出一種新型的智能種植系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)CC2530搭建的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)采集環(huán)境數(shù)據(jù)，通過(guò)Zigbee傳輸?shù)奖镜胤?wù)器進(jìn)而通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上傳到云端進(jìn)行云計(jì)算，系統(tǒng)會(huì)智能的管理種植情況，用戶也可以用手機(jī)或電腦隨時(shí)監(jiān)控和控制種植情況。

　　關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);智能種植;傳感器;CC2530;云計(jì)算

　　0引言

　　由于歷史原因和發(fā)展水平限制，我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)還是以農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)業(yè)是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化信息化生產(chǎn)，我們要優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)，增加農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，提高農(nóng)業(yè)資源的利用率，解放農(nóng)民的雙手。因此，智能種植是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路［1］。智能種植是通過(guò)傳感器等設(shè)備獲取各種田間信息［2］，利用通信技術(shù)將采集的信息打包發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器通過(guò)智能算法對(duì)傳輸過(guò)來(lái)的信息進(jìn)行處理并生成決策，進(jìn)而控制田間的控制設(shè)備(施肥灌溉設(shè)備、溫控設(shè)備等)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在智能種植系統(tǒng)中主要進(jìn)行了以下幾方面研究［3］:①傳感器的選型［4－6］。②Zigbee的傳輸［7－9］。③云計(jì)算［10－12］。④種植管理APP［13－15］。上述方法對(duì)智能種植系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了很大幫助，本論文在上述文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合云計(jì)算技術(shù)新型的智能種植系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)CC2530搭建的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)采集環(huán)境數(shù)據(jù)，通過(guò)Zigbee傳輸?shù)奖镜胤?wù)器進(jìn)而通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上傳到云端進(jìn)行云計(jì)算，系統(tǒng)會(huì)智能的管理種植情況，用戶也可以用手機(jī)或電腦隨時(shí)監(jiān)控和控制種植情況。

　　1智能種植系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

　　智能種植系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)通信部分、數(shù)據(jù)處理部分、用戶端四個(gè)部分組成，形成一個(gè)有機(jī)的整體。系統(tǒng)框圖如圖1所示。數(shù)據(jù)采集部分:通過(guò)前端的智能控制器對(duì)傳感器(溫濕度、光照、二氧化碳濃度、酸堿度等傳感器)和控制設(shè)備(圖像采集設(shè)備、GPS定位系統(tǒng)、灌溉設(shè)備、溫控設(shè)備等設(shè)備)進(jìn)行控制，負(fù)責(zé)種植環(huán)境參數(shù)的采集和遠(yuǎn)程種植命令的執(zhí)行。這些環(huán)境參數(shù)和圖像視頻是用戶監(jiān)測(cè)控制和專(zhuān)家決策系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

　　2智能種植系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　智能種植系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。智能種植系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要分為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、本地服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、手機(jī)、電腦。整個(gè)硬件系統(tǒng)的工作原理為通過(guò)傳感器、圖像采集設(shè)備和GPS定位對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行采集，并將環(huán)境參數(shù)通過(guò)CC2530組成的Zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到本地服務(wù)器，本地服務(wù)器將環(huán)境參數(shù)和植物信息打包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器首先將發(fā)送過(guò)來(lái)的信息進(jìn)行云存儲(chǔ)，然后利用云計(jì)算技術(shù)對(duì)獲得的信息進(jìn)行處理，下達(dá)相應(yīng)命令。用戶可以通過(guò)手機(jī)或個(gè)人電腦實(shí)時(shí)地對(duì)植物的生長(zhǎng)情況進(jìn)行監(jiān)控和控制。

　　3智能種植系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　智能種植系統(tǒng)的軟件流程圖如圖3所示，軟件流程是首先傳感器采集當(dāng)前的光照值、水分值、CO2濃度值和空氣的溫濕度值，經(jīng)過(guò)CC2530的傳輸，將數(shù)據(jù)傳送到本地服務(wù)器，本地服務(wù)器將環(huán)境參數(shù)和植物信息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過(guò)農(nóng)業(yè)只是數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)植物信息和環(huán)境參數(shù)處理后，查出最適環(huán)境參數(shù)，對(duì)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令，進(jìn)而控制設(shè)備的運(yùn)行來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　智能種植系統(tǒng)的研究有助于推進(jìn)農(nóng)業(yè)種植智能水平的提升，使農(nóng)業(yè)種植效率得到顯著提升，有利于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，從而達(dá)到農(nóng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)、有效利用農(nóng)村能源、環(huán)境保護(hù)農(nóng)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。本文利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)相結(jié)合設(shè)計(jì)的智能種植系統(tǒng)與傳統(tǒng)的種植系統(tǒng)相比更具智能、高效，具有良好的性能價(jià)格比，具有一定的推廣意義。

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《基于物聯(lián)網(wǎng)的智能種植系統(tǒng)設(shè)計(jì)》

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