基于Java的马铃薯窖藏环境监控系统的设计与实现

江苏农业科学 ２０１８年第 ４６卷第 ５期
氧化碳传感器对马铃薯窖的不同节点的数据进行检测，由摄 像头对地窖内情况进行实时视频监控，由数据采集器采集田 间各节点的传感器参数，经过 ＺｉｇＢｅｅ无线通信发送给传输基 站至参数程序，经过数据处理后存入数据库，经 ＧＰＲＳ无线通 信发送给服务器，客户端可以通过访问服务器来获得数据，客 户可以用 Ｇｏｏｇｌｅ浏览器来操作查询数据的客户终端，即登录 远程监控平台来了解窖中情况。马铃薯贮藏智能监控系统总 体设计框图见图 １。
采用一种面向对象设计的框架模式 ＭＶＣ，核心思想是将 程序分成模型层、视图层、控制层，这 ３层既相对独立又能一 起工作。处理过程是用户通过视图层向控制器发出请求；控
制器接收用户的请求并将其映射到相应的模型，该模型处理 用户的请求，然后模型处理业务逻辑，并返回数据；最后控制 器将处理的结果传递给相应的视图，处理后的结果在视图层 显示。ＭＶＣ主要依靠 Ｓｔｒｕｔｓ框架中的 Ｓｅｒｖｌｅｔ和 ＪＳＰ技术实 现，Ｓｔｒｕｔｓ支持一套完善的规范和基础类库，在很大程度上减 少程序员开发程序的工作量，使系统具有较强的扩展性 。 ［３］ Ｓｐｒｉｎｇ是一个开源的轻量级分层架构，可以将简单的组件配 置组合成复杂的应用，其模块化的特性更符合开发的需要，且 便于管理、修改及扩展。ＨｉｂｅｒБайду номын сангаасａｔｅ是一个开源代码的对象关 系框架，将对象及其属性映射到数据库中的表及表的字段中， 通过对象的编辑可以实现对数据库的操作，可以对 ＪＤＢＣ对 象 轻 量 级 封 装，同 时 提 供 了 数 据 获 取 以 及 查 询 的 方 法 ［４］，从 而解决了面向对象编程与关系数据库不适配问题，大大降低 了编写 ＳＱＬ和 ＪＤＢＣ的时间。 １．２ 系统需求分析
系统需求分析在整个系统开发的生命周期中起着至关重 要的作用，主要用于提前了解到用户需求、明确开发的目标、 系统功能及信息处理的方式，本研究将从功能、非功能、可行 性 ３个角度进行需求分析 。 ［５］
系统平台可以通过浏览器输入网址或通过下载手机 ＡＰＰ 进入操作界面，进行可靠控制和管理，功能主要包括用户信息 管理、检测数据查询、智能监控、设备管理和平台中心等。在 非功能性需求方面，系统在具兼容性、安全性、可扩展性的同 时尽量缩短系统响应时间。系统在开发中所应用的 Ｊａｖａ、数 据库等技术已经非常成熟，并且得以广泛推广。马铃薯智能 监测系统及时准确监控窖内的情况，降低了因环境变化造成 的经济损失，与开发所用成本相比，是可行的。
马铃薯是仅次于小麦、玉米、水稻的第四大粮食作物，世 界超过 ２／３的国家都在种植，我国年产量为 ８０００万 ｔ，居世 界前列 ［１］。随着 我 国 马 铃 薯 主 粮 化 战 略 的 推 进 和 智 慧 农 业 的兴起，将获取的海量农业信息进行采集、分析、融合及处理， 同时通过智能化操作终端实现科学管理和全程实时监控和服 务成为新型农业发展的一大趋势。本研究将传感器采集数 据、无线网络、ＧＰＲＳ移动通信等硬件技术与 Ｊａｖａ软件技术相 结合，通过对窖中各个节点的实时监测，以及系统自动和手动 ２种模式，来确保窖中的适宜环境。管理平台以 Ｊａｖａ技术为 基础，采用 Ｂ／Ｓ结构实现 Ｗｅｂ程序开发，并在此基础上运用 了成熟稳定的框架技术 ＳＳＨ（Ｓｔｒｕｔｓ，Ｓｐｒｉｎｇ，Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ）等，同 时嵌入友好的人机交互接口，来实现系统的各个功能模块。
刘瑞瑞１，王福平２
（１．北方民族大学计算机科学与工程学院，宁夏银川 ７５００２１；２．北方民族大学创新创业学院，宁夏银川 ７５００２１）
摘要：马铃薯在不同贮藏阶段都会受到环境的制约，为保证马铃薯的合理贮藏，在充分研究影响因素的前提下，利 用传感器对空气中的温湿度及二氧化碳进行实时数据监测，并利用面向对象且跨平台性强的 Ｊａｖａ技术设计出一套窖 藏环境远程智能监测系统，直观体现出用户信息、马铃薯窖藏环境参数及农田及设备的管理信息等，系统操作简单，满 足各项指标，在智慧农业中具有广泛的应用和推广前景。 关键词：马铃薯；贮藏环境；Ｊａｖａ技术；远程智能监测系统 中图分类号：Ｓ１２６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０１８）０５－０２０８－０４
收稿日期：２０１６－１０－２８ 基金项目：国家自然科学 基 金 （编 号：６１２６１０４５）；宁 夏 高 校 科 研 项 目
（编号：ＮＧＹ２０１５１５０）。 作者简介：刘瑞瑞（１９９２—），女，山西大同人，硕士研究生，主要研究
方向为 信 息 检 测 与 计 算 机 控 制 技 术。 Ｅ －ｍａｉｌ：８５２９４４８８４＠ ｑｑ．ｃｏｍ。 通信作者：王福平，教授，硕士生导师，主要研究方向为信息检测与计 算机控制技术。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗ＿ｆｕｐｉｎｇ＠１２６．ｃｏｍ。
１ Ｊａｖａ及相关技术和系统需求分析
１．１ Ｊａｖａ及相关技术 Ｊａｖａ是由 ｓｕｎ公司推出的跨越多平台、移植性最高的一
种面向对象的编程语言，非常适用于企业网络和 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ环 境，比目前常用的 Ｃ＋＋更简洁、可靠、安全，除去最大的程序 错误根源，有广泛的应用系统开发领域，如桌面应用、嵌入式、 交互式、分布式、ｗｅｂ应用等 。 ［２］ 该系统是 建 立 在 广 域 网 的 ｗｅｂ访问，因此选用 Ｂ／Ｓ结构，通过星型拓扑结构构建内部通 信网络及 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ虚拟专网，无需专门的硬件环境，不受地域 限制，安全、快捷、准确，节约 成 本，用 户 界 面 完 全 可 以 通 过 ｗｗｗ浏览器实现。
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江苏农业科学 ２０１８年第 ４６卷第 ５期
刘瑞瑞，王福平．基于 Ｊａｖａ的马铃薯窖藏环境监控系统的设计与实现［Ｊ］．江苏农业科学，２０１８，４６（５）：２０８－２１１． ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０１８．０５．０５５
基于 Ｊａｖａ的马铃薯窖藏环境监控系统的设计与实现
２ 窖藏环境监控系统的设计
２．１ 系统总体设计 马铃薯窖藏环境监测系统是由数据采集层、网络传输层、
上位机 ３大部分组成。上位机部分主要包括数据库、服务器 以及客户端。网络传输层为 ＺｉｇＢｅｅ无线传感器网络、ＧＰＲＳ 等数传设备。数据采集层部分包括温湿度传感器、二氧化碳 传感器、摄像头等硬件设备。整体的运作过程是由温湿度、二