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摘要:隨著物聯網技術的發展，遠程監控技術獲得了很大的發展空間。傳統農業也開始逐漸向自動化控制的智慧農業方向發展，不但能夠解放大量的勞動力，還能提高農作物產量，提高了勞動生產率。將物聯網技術應用到智慧農業中，能夠解決人多土少帶來的糧食短缺問題。基于自動化控制技術結合物聯網技術的智慧農業將是未來我國農業產業發展的主要方向，能夠有效提高農業的現代水平。本文重點分析了智慧農業的遠程監控系統框架設計與關鍵技術。

關鍵詞:智慧農業;物聯網技術;遠程監控;系統設計

前言

隨著信息科學技術的不斷發展，人們的社會生活水平得到了前所未有的改善。同時也帶動了農業的智慧化發展，國內外相關行業紛紛將研究重點轉向農業智能化控制方向。我國從古至今都是一個農業大國，農業現代化技術水平程度普遍還是比較低，特別是在我國的廣大偏遠的農村地區。如何通過科學技術生產出高質優產的農產品，同時解放勞動生產力，通過更少的人力解決農業生產問題。隨著物聯網技術的不斷發展，農業的自動化控制、智能化管理成為了研究學者研究的主題，實現農作物生長的實時監測的智慧化農業也成為了人們重點研究的領域。目前智慧化農業主要采用的是物聯網技術、加上各類控制器件、傳感器器件。通過各種傳感器獲得的數據進行實時顯示并進行相應光強度、pH值、二氧化碳含量、土壤養分的控制，確保作物生長的最佳生成環境。遠程控制的實現使技術人員能夠監視和控制辦公室內多個溫室的環境。利用各類傳感器來測量農作物生長所處的環境，可以為溫室精確控制、實現增產、提高品質等目標提供科學依據。

1系統總體設計

智慧農業遠程監控系統是利用物聯網、移動傳感、互聯網、云服務等信息技術，對農作物生長過程進行準確監控和自動控制，實現及時報警和農作物的科學管理。智能農產品網絡系統的推廣應用，減少了農業勞動力，提高了農業生產效率，加快我國現代智慧農業的發展。本系統的主要包括有:數據處理管理系統，環境監測系統，生長因子監控系統，電氣控制系統，數據傳輸系統。智能農業生長因子監測是整個監測系統的核心。1.1信息感知技術農業信息識別技術是智能農業的基礎，是智能農業的神經末梢，是整個農業智慧鏈中最大、最基本的需求環節。農業信息識別技術主要涉及各類傳感器技術。傳感器技術在智慧農業網中發揮著不可替代的作用。農業傳感器主要收集有關各種農業因素的信息，包括光、溫度、水、肥料和作物。同時還包括各類外界環境的空氣環境，如氨氣或二氧化硫、空氣中的粉塵、水滴、氣溶膠濃度、溫度、濕度等參數、溶解氧、酸堿度等參數。1.2信息傳輸技術信息傳輸是智慧農業發展的關鍵技術。其中使用最多的就是各類無線傳感器，由于農業的特殊地理環境，無線網絡是智慧農業中最常用的網絡。無線傳感器網絡將農業中各部分有機的結合在一起，一般需要由多個傳感器組成，將整個區域連成一片區域。在智慧農業信息傳輸領域，常用的技術主要有WiFi技術、GPRS/3G/4G網絡技術、ZigBee技術。智慧農業無線網絡和安全應用技術，它廣泛應用于農田灌溉、農業資源監測等無線傳感器網絡的建設。本系統選擇的傳輸技術的4G技術，采用的是華為的4G芯片完成無線網絡的搭配，考慮到系統成本問題，4G芯片采用AT配置方式實行透明傳輸，通過華為云完成無線數據的組網功能。1.3信息處理技術信息處理是遠程監控的基礎，是獲取數據結果的重要處理方式，它包括云計算、地理信息、專家、決策等信息系統。“云計算”在多臺計算機的存儲庫中分配計算任務，并根據需要計算各種應用程序的計算能力、存儲空間和對各種軟件服務的訪問。智能農業中大量的認知信息需要有效的信息處理技術。云計算可以實現信息存儲資源和計算能力的分布式共享，提供支持大容量信息的智能信息處理功能。地理信息主要包括農作物的生長環境管理、作物苗木、病蟲害發生率、作物產量、空間信息的地理統計處理等空間信息數據庫。為了進行圖形轉換和表現，為辨證提供了有意義的分析。專家系統(ConceptSystem，ES)是利用領域特定的專業知識，通過推理計算機來模擬復雜的、特定的問題，這些計算機可以由人類專家解決，并實現與專家相同的問題解決能力。發展農業專家的目的是利用計算機技術，在農業專家多年積累的知識和經驗的基礎上，克服時間和空間的局限，回答、解釋、判斷需要解決的農業問題，即作出決斷。建議計算機在農業活動中與人類農業專家相似。決策支持系統(DSS)是一種通過數據、模型和知識來進行決策的計算機信息系統。農業決策支持系統應用非常廣泛，無論是農作物種植、農業設備設計、農業養殖信息管理等眾多領域。智能控制技術(ICT)是控制理論發展的新階段，它主要用于解決農作物生長信息處理的復雜控制問題系統。目前，信息處理技術的主要是實時處理、精確分析、模糊控制等方面還有待技術提高。

2系統硬件設計

本系統采用AT89C51為MCU。AT89C51是一種8位MCU，功耗比較低，可編程Flash存儲器達到8KB大小。AT89C51是Atmel公司生產的一款高效低成本單片機，通過采用了非易失性的存儲技術進行設計制造，與工業級別80C51產品在程序設計方面完全可以相互交換。AT89C51在低功耗等控制功能比較簡單的領域有廣泛的應用前景。數據采集包括各類農業傳感器，主要包括溫度傳感器、光傳感器、濕度傳感器、土壤成分分辨傳感器等，同時還包括各類控制器件，包括通風光照、溫濕度，數據處理等控制器。利用土壤溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、空氣溫濕度傳感器檢測相應參數，準確監測影響作物生長的環境因素，促進作物高效高產。這是提高農業整體效益的關鍵。數據傳輸模塊用于將無線收集器收集的各種環境參數上傳到服務器管理平臺。同時，從服務器發送的命令被發送到控制器。基于4G網絡，向溫室各控制節點發出控制命令。通過對溫室電氣設備的遠程實時控制，創造了一個舒適的作物生長環境。

3軟件設計

智能農業將功能劃分為應用層、管理層、基礎功能層和數據層，模塊化復雜系統的功能邏輯，明確各功能點與模塊中不同模塊之間的數據交互和調用關系。下面的數據庫設計和詳細的實現提供了清晰的思路。智能農業監測系統是基于B/S模式的系統平臺。由于Internet和計算機技術的普及和推廣，C/S結構已經不能適應現代全球網絡互聯、系統升級和數據共享的新挑戰。B/S(瀏覽器/服務器)模式是一種改進的C/S結構，通過訪問智能農業監測系統網頁來管理用戶的遠程登錄、查詢和監測系統。它不僅滿足了農業信息遠程實時訪問的要求，而且降低了系統開發和維護的難度。通過采集環境參數和主機指令，進行套接字通信。因此，通信模塊是系統的關鍵部分，關系到系統整體運行的可靠性。客戶端可以將收集到的各種環境因素數據分組并發送到服務器。服務器可以根據協議反轉數據。所分析的數據存儲在對應于mysql數據庫表的字段中。智能農業監測系統中較重要的功能模塊有:用戶管理模塊、管理員管理模塊、生長因子監測模塊、歷史數據查詢模塊、電氣設備控制模塊。連續改進、調試、運行和智能農業監測系統的幾個重要功能模塊已達到預期效果;可以運行整個系統來發現智能農業監測系統。

4總結

本文是基于AT89C51控制的智慧農業遠程監控系統的設計。在設計過程中采用了各類農業傳感器來采集農作物生成環境的各種參數，并通過4G無線組網網絡完成區域的組網，同時實現數據的實時傳輸到室內監控系統進行作物生成的實時生成環境監控。基于的聯網技術的智慧農業遠程監控系統的設計對于我國智慧農業的發展具有一定的促進作用，對實現我國農業智慧現代化具有一定的參考價值。智慧農業的發展及物聯網技術應用給我國農業的發展提供了一個方向，向人們展示了先進科學技術對農業發展帶來的巨大經濟效益，讓更多的農業產業主動選擇進行智慧化農業生產，提高農產品產量，增加收益。在設計過程中對智慧農業主要的關鍵技術進行了分析，結合網絡云技術實現數據實時傳輸、實時處理保證數據更加精準，控制更加智能。隨著智慧農業數據處理技術的不斷完善，通過傳感器獲取的數據處理的結果會更加精確。物聯網技術在智慧農業中的應用能夠極大的逐漸農業的智能化發展，能為農業發展方向提供便利。在目前的形勢下，智慧農業是我國農業現代化發展的必然選擇，物聯網技術的發展為其發展提供了難得的契機。通過物聯網技術帶動我國農業向智慧農業發展，對農村生產力的提高具有積極作用，同時能夠縮小農村與城鎮間的貧富差距。物聯網技術為智慧農業發展提高的可靠的技術保證，同時智慧農業也使物聯網技術有了展示強大生命力的舞臺，充分將物聯網技術應用到我國智慧農業中，爭取我國農業早日實現全面現代化。

參考文獻

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作者:王雪 單位:南京農業大學國家信息農業工程技術中心