基于物联网的智能农业平台的设计与实现

基于物联网的智能农业平台的设计与实现

摘要：21世纪是物联网的时代，把物联网技术与农业相结合，不仅可以改变我

国传统农业落后的生产方式，同时，无论是在经济效益还是环境效益上都取得了

革命性的进步。给出了一个完整的智能农业平台的解决方案，包括平台设计目标，平台模块说明，以及设计思路和对该平台的实现，进行了详细的分析和说明。文

章主要是基于B／S的系统模式，运用了物联网的相关技术，构建了一个智慧农

业信息平台。通过智慧农业平台，可以实现高效率、便捷化的管理，大大减少了

投入成本，解放了劳动力。

关键词：物联网；智慧农业；智能农业平台

智能农业平台即借助物联网等信息技术手段，远程操作相关设备，按时、按

量地对指定位置完成一整套预定农事操作技术和管理的系统。具体监控采集的对

象有大棚内的温度、湿度、CO浓度、光照强度、土壤温湿度以及作物叶面的湿

度等相关环境参数，通过客户端对比采集对象参数与预设对象参数的区别，确定

操作指令，远程控制指定设备完成相关操作。该系统可以以最少的人力投入、最

小的能源消耗、最低的环境破坏，完成对控制对象定位、定时、定量的操作。

1基于物联网的智慧农业信息平台的相关技术

1.1农业物联网体系

平台业务层面技术采用分层结构实现，从低至高共包含如下五层：传感层、

传输层、业务层、应用层、用户层。

1.2系统开发模式

数据中心的主要功能在于为监测端提供应用服务，与上位机进行网络通信。

网络开发应用系统主要有两种模式：Client／Server客户端／服务端(c／s)模式和Brower／Server浏览器(B／S)模式。

1.3通讯技术

具有多线程能力的计算机因有硬件支持而能够在同一时间执行多于一个执行绪，进而提升整体处理性能。因此，本系统选用是基于多线程背景的Socket技术

应用，可在有限的服务器资源内，同时并发地支持多终端采集、多业务入口查询

以及业务内部数据处理和应用。

1.4数据库技术

对于海量的信息，如何存储与处理取决于数据库技术。数据库技术在收集和

存储数据方面有着巨大的优势，因此采用SQLSERVER数据库，其中包括数据库建

表和数据库处理。

1.5HighCharts图线技术

High charts是一个用纯脚本编写的一个图表库。通过High charts技术，可以

将我们的数据以可视化的形式展示出来。一般来说，数据展示有五种基本的图线

型式：曲线图、饼图、柱状图、散点图、区域图等。High charts的界面简洁，又

纯脚本编写而成，不依赖于任何插件，运行速度较快。

2智能农业平台的解决方案

2.1智能农业平台设计目标

（1）实现的功能

智能农业解决方案可以实现的功能有：大棚内各路传感信息的存储、分析、

智能展示；阈值设置；智能报警；智能控制；身份验证及密码修改；账号与权限

管理；视频链接等。

（2）性能指标

为保证智能农业在实际中的广泛实施，考虑到系统的可靠性、稳定性等因素，本系统应该满足以下性能指标：

1)系统支持对不少于10万个大棚及仓库的管理，或者系统能确保容量的限制

仅受硬件条件限制，可以通过扩充硬件扩充系统性能；

2)系统平均无故障时间不小于8760小时(1年)；

3)系统可靠性：99．999％；．

4)系统对用户操作的响应时间小于5s；

5)系统应能支持无限容量的传感器、控制器以及RFID前端设备的管理；

6)系统关键部件CPU占用率忙时小于30％，其他资源占用率忙时小于50％。

2.2智能农业平台模块说明

（1）登陆界面是整个系统的入口，同时在后台根据登录账号判断登陆的是普通用户还是管理员用户，不同用户具有的权限也不同。（2）通过安装在大棚内

的高精度的网络摄像头和中国电信全球眼系统，来实时监控温室大棚内的农作物

及其周边环境。（3）智能展示主要是提供给用户查看大棚内各个环境参数指标

的功能。用户可以根据需要，点击需要查看的大棚内传感器的图标，来查看各个

传感器的具体数据。（4）控制柜的功能顾名思义，主要是用户可以通过点击控

制柜界面中的各个按钮，来实现远程操纵安装在温室大棚内的各种农业生产设备，如喷淋、滴灌、卷帘、风机等。（5）阈值设置用户可以根据需要设置相应传感

器的阈值上限和下限，以及传感器数据的显示周期等。根据这些设定好的阈值，

当传感器上的数据据超过阈值的设置范围，则会自动触发告警功能，立即对现场

没备进行决策控制，并及时把信息反馈给农户。

2.3智能农业平台设计思路及难点

（1）农业平台设计思路，通过对光照、温度、湿度等无线传感器的远程控制，以实现对农作物温室内的温度、湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水鲢、

C0z浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数的实时采集，自动开启或者父闭指定

设备(如远程控制浇灌、开关卷帘等)；同时在温室现场布置摄像头等监控设备，

实时采集视频信号；用户通过电脑或3G于机，可以随时随地观察现场情况、查

看现场温湿度等数据和远程拄制、智能调节指定设备。（2）智能农业平台难点

随着物联网技术的深入发展，智能农业平台的功能性已经不再成为制约智能农业

平台发展的关键因素，这就要求我们在搭建智能农业甲台时必须要采取优化算法，以实现对有限的带宽资源的合理分配，满足系统实时处理用户响应的需求。

3智能农业平台的实现

3.1开发环境与工具

本文设计的系统是建立在Java语言上的，采用基于JDKl．5以上版本的J2EE

架构，在Windows XP乎台上用MyEclipse8．5进行开发。J2EE包含许多组件，是

一套完全不同于传统软件开发的技术架构，主要可简化且规范应用系统的开发与

部署，进而提高系统安全与再用价值。

3.2 IP地址进行访问

进入智能农业管理系统后，在登录界面上输入用户名、密码和验证码，点击

登录，即可进入系统平台。登录成功后，即进入系统主界面。主界面上包含了系

统状态、智能展示、控制柜、阈值设置等功能模块，同时，可以显示用户所在地

城市天气预报等信息。在智能展示功能模块中，用户可以根据需要点击要查看的

人棚内传感器的图标来查看传感器的具体数据。将鼠标放在场图的传感器图标上，