作物生长感知与智慧管理物联网平台架构与实现

发布时间：2019-10-13 14:29

【摘要】：农业物联网是近年来国内外农业科学领域研究的热点,是智慧农业的核心技术之一,对农业信息化的发展具有重要的科学价值和实践意义。为实现基于物联网的大田作物生长监测及智慧管理,解决大田物联网区域化应用中所面临的问题,本研究在已有物联网硬件系统的基础上,以软件工程思想为指导,结合地理信息系统(GIS)技术、Web技术、云服务技术等构建和实现了基于物联网的大田作物生长感知与智慧管理软件平台。针对大田物联网对作物生长信息监测特殊性,本研究设计了基于实时天气信息云服务的作物生长监测有效数据判断和提取方法,实现了物联网监测作物数据的检验和优化,保障了作物生长数据的准确性。此外,针对因系统情况导致的物联网监测环境数据的异常,本研究采用了基于密度的局部时间序列异常点检测方法,实时检测并修正物联网监测环境数据流,排除了环境数据中的异常情况。平台引入了GIS技术,解决了平台所涉及到的空间地理数据的存储和管理问题。对于物联网节点监测的具有空间位置属性的监测数据,GIS技术中的空间分析方法可对其进行由点到面的拓展,进而实现区域化的作物监测;利用GIS技术的空间数据可视化方法,本研究设计了包含地图在内的"地图——表格——图表"一体化可视化方案,有效的从不同侧面展示了物联网实时监测的环境数据。通过区域化的作物生长诊断调控,完善了系统平台的可视化决策功能。平台与引入了云服务技术,云服务的集成体现在两个方面:1)平台使用了外部云服务解决异常数据判断的问题;2)平台内部将部分核心功能以云服务的形式开放出来,供平台内部和第三方系统使用。同时,为充分发挥平台数据处理的实时性及服务器的计算能力,平台将诊断调控功能构建成云服务的形式。以REST风格的Web服务对外提供诊断调控服务,并结合在线地理处理服务(GeoProcessing Service)将监测点诊断结果实时转化为田块或者区域上的面结果。基于云服务的区域化诊断调控功能,实现了不同监测区域用户快速对接监测数据、调用诊断调控方法,从而提升了平台的辅助决策能力。平台自2012年开始运行,共建立了 17个试验示范区子系统,覆盖江苏、江西、河南、山东、河北五省。平台运行结杲表明,系统的设计思想和结构符合作物生长监测和智慧管理平台的需求,整个系统平台能够较好的实现大田物联网监测的区域化数据采集、管理、分析及应用。平台操作简单、结果显示直观,可帮助用户随时随地按照不同生态区的气候、土壤等条件生成适宜的栽培方案、节点部署方法、诊断调控方案等。作物生长监测与智慧管理平台为大田粮食作物生长监测及智慧管理提供了稳定的物联网软件平台,是农业物联网在大田环境应用中的重要探索。
【图文】：

大田,数据处理,数据,数据接收

．大田农业物联网由智能传感网和智慧管理软件平台构成ｔｌＭＩｌ。大田物联网管理平逡逑台是属于农业物联网体系中的第三层应用层Ｐ２１，也是实现智慧农业的关键。大田物联逡逑网管理平台从感知层获取的数据由传输层输送至数据中也后开始，对数据进行接收、逡逑分析、处理、存储、展示等。数据接收需要建立常驻服务器的数据接收程序，接收程逡逑序监听服务器特定端曰，收到数据后按照预设定的编码格式对数据解码并提取其中相逡逑关值。数据处理通常用到异常检测、数据挖掘等技术，找出异常数据进行修正，针对逡逑感知数据做出相应控制反馈，Ｗ及从数据流中提取寻找感兴趣的信息等；数据处理后逡逑需将原生数据、处理后数据、感兴趣的数据等存储到数掘库中。感知数据可进一步与逡逑农学模型结合，在不同生育期为农业生产提供服务。大田智慧管理平台是大田物联网逡逑的综合了数据处理、利用功能的软件系统平台。逡逑２．５邋ＧＩＳ技术逡逑地理信息系统（Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ邋Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋Ｓｙｓｔｅｍ，Ｇ松），是指利用相应的计算机硬件逡逑和计算机软件按照一定的目的对地理信息进行采集、存储、分析、显示与输出的交互逡逑式系统地理信息系统的组成如图１－１所示。逡逑

传感器,作物长势,数据提取,可扩展

够同时满足不同用户对不同规模物联网数据低成本处可扩展，，满足不同用户对物联网数据的查询、分析及服务的最佳作物长势数据提取技术逡逑网感知层节点的传感器构成，如图３－１所示。逡逑
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S126;TP391.44;TN929.5

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