篇一：基于物联网的智能农业系统设计及实现
题目：
基于物联网的智能农业系统设计及实现 系 别： 专 业： 学 号： 姓 名： 指导老师：
年月 日
前言
物联网被认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。物联网以感知为前提，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。在物体上植入各种微型芯片，用这些传感器获取物理世界的各种信息，再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网路交互传递，从而实现对世界的感知。物联网在农业上的应用将会使农业生产方式产生重大变革，会急速促进我国农业生产问题上面临的种种问题。
摘要
物联网作为信息产业的第三次浪潮,在农业中的应用将会解决一系列科学技术问题,例如分布在广域空间的信息获取,高效可靠的信息传输以及面向不同应用的智能决策等,将是实现传统农业向现代农业转变的助推器和加速器。农业生产过程中,温度、湿度、光照强度、C02浓度、水分以及其他养分等多种自然因素共同影响农作物的生长,传统农业的管理方式远远没有达到精细化管理的标准,只能算是粗放式管理,在这种管理方式下,通过人的感知能力管理上述环境参数,无法达到准确性要求,要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是非常必要的。因此,本文设计了基于物联网的智能农业监测系统,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。论文首先详细阐述物联网和农业物联网的内涵和体系结构、农业物联网的关键技术和未来发展。介绍了数据融合的相关概念,并提出了KDF算法用于系统对感知数据的处理。KDF算法是基于卡尔曼滤波的数据融合算法,能够达到减少冗余信息、降低能量消耗以及消除干扰使获得的感知数据更加准确的目的。其次,论文给出了系统的总体设计,并根据设计要求,以MSP430F5438微处理器、射频模块CC2520、射频放大前端CC2591以及SHT10温湿度传感器等环境感知传感器为核心,构建了传感器硬件节点。传感器节点的软件以Z-Stack协议栈为基础,成功的实现了无线Mesh网络的组建和数据的可靠传输。最后,论文介绍了上位机监测软件,上位机监测软件基于B/S架构,使用JSP语言在MyEclipse环境下开发,具有良好的人机交互前台界面；后台采用MySQL数据库,完成环境参数数据和其他有用信息的存储；将整个系统通过Tomcat服务器在线发布,系统便可以接入到Internet中,形成“底层(传感器)—Internet网络—远程监控”的结构,使连入互联网的计算机均可以访问。对系统从功能实现角度来开展的实验结果显示,该系统可以正常稳定的工作,无线传感器节点可以正常构建无线Mesh网络,可以进行数据可靠传输,系统通过Tomcat服务器在线发布,用户可以在任何—台与Internet相连的PC机上登录本系统进行数据查询和系统管理,实现远程监测的功能,并且本系统采用的节能机制达到了很好的节能效果,且采集数据的精度符合要求。
关键词：农业物联网； 无线传感器网络； 数据融合； B/S架构
ABSTRACT
ABSTRACT
The Internet of things as the third wave of information industry, its application in agriculture will solve the problem of a series of science and technology, such as distributed in wide area space information acquisition, high efficient and reliable information transmission, and geared to the needs of different applications of intelligent decision-making, etc., will is a booster to the transformation of traditional agriculture to modern agriculture and the accelerator. Agricultural production process, the temperature, humidity, light intensity, concentration of our fleet, moisture, and other nutrients such as the growth of the crops, the common effect of natural factors of traditional agricultural management way far not reached the standard of fine management, can be extensive management, in this kind of management mode, through people awareness of management environment of these parameters, cannot meet the accuracy requirements, in order to realize intelligent management of modern agriculture, to establish a practical, reliable, long-term monitoring of agricultural environment monitoring system is very necessary. Therefore, this article designed the agriculture intelligent monitoring system based on Internet of things, the system can accurately in real time for the growth of the crops and environmental information for remote monitoring of the information. Paper first elaborated the connotation of Internet of things and Internet of things of agriculture and architecture, the key technology of Internet of things of agriculture and the development in the future. Introduces the related concepts of data fusion, and proposed the KDF algorithm for system processing of sensory data. KDF algorithm is the data fusion algorithm based on kalman filter, can achieve reduce the redundant information and reduce energy consumption, and eliminate the interference to make a more accurate perception of the data obtained. Secondly, the paper gives the overall design of the system, and according to the design requirements, with MSP430F5438 microprocessor CC2520, rf module, rf amplifier front-end CC2591 and SHT10 such as temperature and humidity environment perception as the core, to build a sensor node hardware. Sensor node software based on the Z - Stack protocol Stack, successful implementation of the wireless Mesh network form and reliable transmission of data. Finally, the paper introduces the PC monitoring software, PC monitoring software based on B/S structure, using JSP language under the environment of MyEclipse development, has a good human-computer interaction interface at the front desk; The background using the MySQL database, complete environmental parameter data and other useful information storage; The entire online system by the Tomcat server, the system will be able to access to the Internet, the formation of "the underlying (sensor), the Internet network, remote monitoring of the structure, make the computer are connected to the Internet can access. The system from the perspective of functions in order to develop the experimental results show that the system can be normal and stable work, wireless sensor nodes can be normal to build wireless Mesh network, can undertake data reliable transmission, online system by the Tomcat server, the user can in any PC - units are connected to the Internet login this system for data query and management, realize the function of remote monitoring, and this system adopts the mechanism of energy saving achieved good energy saving effect, and data accuracy meets the requirements.
Keywords: Agricultural Internet of things; Wireless sensor network (WSN); Data fusion; B/S architecture
目录
目 录
前言 ....................................................................................................................................................... I 摘要 ..................................................................................................................................................... II ABSTRACT ....................................................................................................................................... III 目 录 ................................................................................................................................................. II
第一章 概述 ........................................................................................................................................ 1
1.1目的和意义 ............................................................................................................................... 3
1.2制作开发环境 ........................................................................................................................... 3
1.3物联网架构图 ........................................................................................................................... 4
第二章 传感层 .................................................................................................................................... 6
2.1传感层设计 ................................................................................................................................ 6
2.2传感器节点设计 ........................................................................................................................ 6
2.3 网关节点设计............................................................................................................................ 6
第三章 传输层 .................................................................................................................................... 7
3.1传输层系统设计 ........................................................................................................................ 7
3.2目标设计 .................................................................................................................................... 7
第四章 应用层 .................................................................................................................................... 8
................................................................................................................................. 8
4.2传感节点的主程序设计 ......................................................................................................... 8
......................................................................................................... 8
结束语 .................................................................................................................................................. 9
致谢 .................................................................................................................................................... 10
参考文献 ............................................................................................................................................ 11
篇二：基于物联网技术的智能农业系统设计计划书
智能能农业物联网计划书
一、智能农业概述
在农业生产过程中，农作物的生长与自然界的多种因素息息相关，其中包括大气温度、大气湿度、土壤的温度湿度、光照强度条件、CO2浓度、水分及其他养分等等。传统农业作业过程中，对这些影响农作物生长的参数进行管理，主要依靠人的感知能力，存在着极大的不准确性，农业生产也就成为一种粗放式管理，达不到精细化管理的要求。
随着科学技术的发展，伴随着城镇化改革的进行，在农业生产过程中，越来越多的劳动力被解放出来，劳动力成本不断增加，传统农业无法进一步的发展，也逐渐滞后于社会的发展。因此，对传统农业的要求在不断提高，将先进技术应用于农业将得到广泛推广，智能农业随之产生。
托普物联网指出所谓的智能农业，指的是将人工智能技术应用于农业领域的一项高新技术。智能农业系统覆盖了从影响农业生产的自然参数的采集，到利用知识推理和计算机技术进行参数分析，最终通过农业专家系统指导农业生产的整个生产管理链。智能农业主要涉及的关键技术包括检测技术、嵌入式技术、通信技术等。
也有人认为智能农业是指在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式，就是农业先进设施与露地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。它集科研、生产、加工、销售于一体，实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产；它集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科，以现代化农业设施为依托，科技含量高，产品附加值高，土地产出率高和劳动生产率高，是我国农业新技术革命的跨世纪工程。
智能农业产品通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。智能农业还包括智能粮库系统，该系统通过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机的连接进行实时观察，记录现场情况以保证量粮库的温湿度平衡。
二、智能农业系统的优势特性：
（1）反馈控制
反馈控制是实现控制系统稳定、可靠及自动化的关键技术，智能农业系统在系统的架构上看，也必须是反馈控制系统，而且是负反馈控制系统，形成的是闭环控制。从农业参数的采集、处理到MCU调控，应该形成闭环负反馈系统，否则将失去智能化的特性，失去自动控制的特点。
（2）自主控制
自主控制指的是系统的控制核心具备自适应的调整能力，包括自学习能力和自整定能力。农业系统本身是一个非线性系统，其外在扰动和内在扰动无规律可言，在建立对这些无规律的参数实现调控的系统时，就需要使得其具备自主控制的能力，以实时处理非线性数据。
三、智能农业系统设计概述
为了对农业生产起到指导作用，智能农业系统需要对主要的农业生产影响因素进行监测和控制。整套系统主要利用传感器技术、通信技术及计算机技术实现其功能。利用传感器对不同的影响因素进行信号的采集，并做初步的处理后，通过无线通信技术传输到上位计算机中，由计算机进行数据的分析和管理，并经过时间上的数据积累，与农业专家一起，构建具备初步完善的专家数据平台，给农业生产带来指导性作用。同时，为了调节不适合农业作物生长的因素，仍然需要一套完备的下位机控制系统，实现被监测参数的调节和完善。智能农业系统整体组成框图如下图所示。
物联网智能农业系统所使用的传感器需要满足农业生产的要求，实现数据的实时采集。本系统采用的都是国外进口专业传感器，具有稳定性好、精度高等特点，在实际应用过程中，效果显著。通信部分则采用无线通信方式，农业基地的空旷性给无线通信的实现带来了便利，有线通信反而会对农业生产产生影响。M2M汇聚节点作为所有参数的集中点，采用了32位的ARM处理器来实现，采用了TINYOS操作系统进行资源的管理，性能更稳定。PC机上位机监测管理系统则利用目前较新的Silverlight组件来实现，.Net的应用更为完美。
四、智能农业关键技术
1.传感器：
低成本、环境适应性、可靠性、微功耗、安全性
频率选择、天线技术、低功耗技术、封装技术，定位与跟踪、防碰撞与安全技术等。
3.网络互联：
分布式传感器 → 汇聚节点，采用ZigBee，适于环境变化的多跳、自组织通信技术，互联网接入。
4.智能信息处理：
逻辑思维→ 形象思维；知识工程；云服务；人机和谐；现代信息服务产业。
五、智能农业的应用领域
1.资源：农地整治重大工程监管；基本农田数量、等级、利用效率、环境质量网络化管理;农用水资源管理
2.环境：农田土壤、地表与地下 水环境、光热、小气候
3.生产：作物生产：土壤理化参数、水、肥、保、苗
设施农业: 生物环境控制与管理信息系统 养殖生产: 个性化生理、健康、喂养监测管理 2.RFID：
4.农产品与食品：产地环境、产品储存、物流、营销
5.农业装备：服务作业调度、工况监控、远程诊断服务
六、总结
智能农业运用了物联网技术，云计算技术，移动互联网技术等多种技术的融合，眼神，拓展，提升了农业智能化水平。通过物联网技术感知有关土壤水分，肥力，作物苗情，通过感知技术，地理信息系统，全球定位系统实施情况做出生产决策。通过互联网技术将信息传送到云计算中心，计算出结果再送到智能终端。这些技术日渐成熟，并且逐步的应用到了智能农业的生产之中，提高了农业生产的管理效率，提升了农业产品的附加值，加快了智慧农业建设的步伐。
篇三：农业物联网系统之智能控制功能
农业物联网系统之智能控制功能
一、系统组成
物联网“智能控制”功能主要由控制柜、电磁阀、农业设施电机、控制线及灌溉管网联合操作实现。通过生产区域信息采集及生产需要，可将灌溉、生产、施肥、通风、控温控湿等设备的功能实现集成到到物联网系统中，实现大田及温室内相应设备的智能控制。
二、主要功能：
物联网传感器节点分布生产区域的每一个角落，各传感器按设定时长采集数据，并通过一种低功耗自组网的短程无线通讯技术实现传感器数据的传输，所有数据汇集到中心节点，通过一个无线网关与互联网相连，利用手机或远程计算机可以实时掌握生产区域的环境状态信息，专家系统根据环境参数诊断农作物、家禽或水产的生长状况。经过汇总、分析后，在参数超标后，智能控制器会根据以上各类信息的反馈对生产区域进行自动灌溉、自动降温、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等操作。而温室智能控制则可以自动开启和关闭风机、湿帘、侧窗、内遮阳、外遮阳等仪器设备，无需人工逐一开关，节省人力。
农业物联网自动控制系统，可在无人直接参与的情况下使生产过程按特定规律或预定程序进行运作。在农业物联网系统中，自动控制模块最终简化了劳动程序，节省了人力成本，并严格按照生产需求进行环境调控，实现生产的智能化、精准化和规模化。
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