基于物联网技术的农田信息监测系统设计与实现

发布时间：2020-03-31 12:17

【摘要】：现代农业物联网是指通过各种传感器采集数据,经过数据传输至监控中心,以帮助农民及时发现问题,并且准确确定发生问题的地点,这样农民就可以大大减少外出监测,足不出户就可以实时掌握农田信息。本文通过对新一代信息技术的研究,构建了面向现代农业的物联网监测系统,并将服务器部署在统一的云服务器集群上,以减少服务器硬件、网络设备和运维成本,最终农民可以通过手机或者个人电脑上网方式实时查看农田信息。该系统采取模块化的设计思想,主要包括农田信息数据采集模块、数据传输模块和物联网云平台三部分。农田信息数据采集系统的功能就是使用各种传感器结合单片机采集数据,该系统以自制的土壤多层温度传感器为例。数据传输模块就是将田间的数据通过局域网、广域网和互联网传输至物联网云平台。物联网云平台的主要功能就是接受来自田间的数据,并且向农民用户提供数据实时展示和历史数据查询等功能。该文主要研究内容如下。(1)农田信息监测系统数据采集模块。根据对监测对象分析,确定了监测土壤温度、土壤水分、大气温湿度、土壤PH、光照强度等。并通过对土壤多层温度传感的硬件设计、电源模块设计和通讯设计,实现了对土壤温度的数据采集功能。(2)农田信息监测系统数据传输模块。通过对常见的近距离无线传输和远距离无线传输技术确定了系统采用ZigBee+GPRS技术。通过ZigBee近距离组网,可以将其网络范围内的传感器汇集至ZigBee协调器,接着通过GPRS网络传输中物联网云平台。(3)农田信息监测系统物联网云平台。根据对网站系统架构演变的分析,确定了物联网云平台采用SOA架构,并且通过对SSM、Dubbo、Redis等技术介绍,确定了物联网云平台的系统架构。物联网云平台设计了单点登录模块、数据中心模块、内容中心模块、搜索内容模块以及后台管理模块。因为作者精力有限,实现了物联网云平台的单点登录功能、数据中心的数据接受功能、数据实时展示、历史数据查询功能和内容中心功能。物联网云平台的web页面基于Bootstrap框架,采用CSS、JS、AJAX等技术,数据展示采用百度开源框架Echarts。介绍了常见的负载均衡方案,并采用Nignx作为物联网云平台负载均衡方案。设计了扩展性较好的数据库结构,并使用MySQL数据库来存储数据,后期可以采用MySQL集群实现海量数据存储。
【图文】：

效果图,温度传感器,土壤,通讯电路

图 3-2 土壤多层温度传感器通讯电路设计 3-2 Design of communication circuit for soil multilayer temperature sen体效果图如图 3-3 所示。321DS18B20321DS18B20321DS18B20321DS18B20321DS18B201 23 4VCCGND GNDVCCTP4056BAT+1BAT-2IN+3IN-4+ -53.7V锂电池太阳能电池板充电板

时序图,写数据,时序图

图 3-6 DS18B20 写数据时序图Fig. 3-6 DS18B20 write data timing diagram图 3-7 DS18B20 读数据时序图Fig. 3-7 DS18B20 read data timing diagram温度传感器实现对多个 DS18B20 传感器读取数据的基础是建立在的顺序依次在 DS18B20 的 EEPROM 写入 1 到 5。读取温度的时候对多个 DS18B20 传感器进行依次匹配顺序和读取对应的温度值。候，依然可以使用以上的思路。农田信息传感器硬件选型用型号为 SHT-70 的土壤水分传感器，，如图 3-8 所示。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S126

【参考文献】