基于APICloud的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息平臺移動端的研究

周昊++陸克中++曹路舟

摘要：以安徽省銅陵市樅陽縣當下農(nóng)業(yè)近況為研究地域，使用移動跨平臺開發(fā)工具APICloud，開發(fā)了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息平臺移動端，實現(xiàn)了各種無線傳感器數(shù)據(jù)的智能采集、監(jiān)測和發(fā)布。該文介紹了該系統(tǒng)的框架設計、系統(tǒng)的實現(xiàn)、系統(tǒng)的功能與系統(tǒng)的操作流程，為實現(xiàn)樅陽縣當下農(nóng)業(yè)由傳統(tǒng)向現(xiàn)代化發(fā)展提供設想和技術途徑。

關鍵詞：APICloud；農(nóng)業(yè)；物聯(lián)網(wǎng)；跨平臺；移動端

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）04-0072-02

安徽是我國農(nóng)業(yè)大省，地處銅陵市的樅陽縣作為皖南的農(nóng)業(yè)大縣之一，其地理位置優(yōu)勢明顯，毗鄰長江，氣候優(yōu)越，具有豐富的農(nóng)業(yè)資源，以種植業(yè)為主。歷年來對保障周邊地區(qū)糧食的充足供應作了很大的貢獻。然而，在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，對于施肥、澆水、打藥等，全憑農(nóng)民自身的經(jīng)驗和感覺，農(nóng)民要經(jīng)常去農(nóng)田區(qū)域查看農(nóng)作物的生長狀態(tài)、土壤濕度、害蟲和肥料狀況等。顯然，這種人工的方式非常不利于隨時觀察農(nóng)作物的生長狀態(tài)，阻礙了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。隨著現(xiàn)代信息化技術及其他相關技術的發(fā)展和不斷完善，尤其是利用當下熱門的物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)農(nóng)情數(shù)據(jù)的實時采集、自動監(jiān)測和智能決策技術的集成應用，將會改變樅陽縣傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)模式，向現(xiàn)代化以及更高的階段發(fā)展。

隨著智能手機和4G網(wǎng)絡的快速發(fā)展，智能手機已經(jīng)深入人心，其中尤以Android系統(tǒng)和IOS系統(tǒng)為主要市場，而移動跨平臺開發(fā)技術在國內(nèi)外逐漸興起，國內(nèi)跨平臺開發(fā)解決方案APICloud能夠通過一套代碼同時生成能分別在Android、IOS平臺智能手機上運行的安裝包，大大提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期，為研究和開發(fā)更為完美的移動APP提供了強有力的技術支持。

本文主要針對移動跨平臺開發(fā)技術APICloud的應用，以農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、發(fā)布為主，開發(fā)了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息平臺的移動端。

1 研究區(qū)域

本研究區(qū)域為安徽省銅陵市樅陽縣老洲鎮(zhèn)農(nóng)村，當?shù)剞r(nóng)民主要種植農(nóng)作物為水稻、小麥、大豆、玉米以及各種蔬菜等。設計通過布設濕度傳感器、溫度傳感器、光照強度傳感器、土壤濕度傳感器、土壤酸堿度傳感器、二氧化碳濃度傳感器等六類無線傳感器節(jié)點組建的Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡以及視頻監(jiān)控來完成對農(nóng)田區(qū)域環(huán)境信息的采集和監(jiān)測，構成農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息平臺。

2系統(tǒng)的架構與功能

2.1系統(tǒng)架構設計

系統(tǒng)設計采用多層架構，整體結構圖如圖1所示，分為移動瀏覽器端和服務端。服務端接受各種傳感器節(jié)點采集的數(shù)據(jù)，并實時保存到數(shù)據(jù)庫，同時和移動瀏覽器端進行交互。移動瀏覽器端能查看服務器數(shù)據(jù)庫里面的各種數(shù)據(jù)，并與服務端進行交互和更新數(shù)據(jù)。

2.2模塊功能設計

為了滿足農(nóng)民對農(nóng)作物相關信息更為準確、及時的可視化掌握，系統(tǒng)包含農(nóng)田區(qū)域分布、傳感器信息發(fā)布、環(huán)境實時監(jiān)控、智能報警、系統(tǒng)設置等五大功能模塊，并預留氣象預測和智能控制功能模塊。

2.2.1 農(nóng)田區(qū)域分布模塊

本模塊將通過GIS技術顯示農(nóng)田區(qū)域的總體布局，包含主要傳感器的分布和農(nóng)作物的基本分布情況等，可以定位到某個區(qū)域。

2.2.2傳感器信息發(fā)布模塊

本模塊將不同的傳感器收集到的農(nóng)田區(qū)域相關信息，通過無線節(jié)點傳送至服務端，并存儲到數(shù)據(jù)庫，移動端就可以實時查詢各種氣象信息。

2.2.3視頻實時監(jiān)控模塊

本模塊通過不同位置的視頻攝像頭獲取最新的農(nóng)作物生長狀況和生成環(huán)境，如有無害蟲有無雨水等，并通過無線節(jié)點傳送至服務端，移動端就可以實時查看農(nóng)田區(qū)域各種農(nóng)作物的現(xiàn)狀，這樣農(nóng)民就可以根據(jù)農(nóng)作物的實時生長狀況作出相應的判斷，并可以采取相應的措施促進農(nóng)作物的生長。

2.2.4 智能報警模塊

本模塊可以讓農(nóng)民根據(jù)實際情況對農(nóng)田區(qū)域內(nèi)部的參數(shù)設置一定的閾值范圍，例如根據(jù)農(nóng)作物的最適宜溫濕度設置一個的上限和下限，當傳感器節(jié)點監(jiān)測到當前農(nóng)作物的環(huán)境參數(shù)超出該閾值范圍時，系統(tǒng)服務器能及時向農(nóng)民發(fā)送報警信息。通過智能報警模塊一方面能夠使農(nóng)民及時的發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物環(huán)境的不正常情況，做出及時地調(diào)整策略，另一方面能夠根據(jù)報警記錄對農(nóng)作物環(huán)境參數(shù)進行統(tǒng)計分析，達到及時、高效、智能的監(jiān)控管理方式。

2.2.5 氣象預測模塊

接入天氣預報信息，并結合歷史氣象數(shù)據(jù)，及時預測當?shù)匚磥淼臍庀鬆顩r，供農(nóng)民參考，以便及時采取相應的處理措施。

2.2.6 智能控制模塊

智能控制模塊設計為系統(tǒng)后續(xù)重點開發(fā)的功能，農(nóng)民能夠根據(jù)農(nóng)田區(qū)域的環(huán)境參數(shù)信息，通過向農(nóng)田區(qū)域內(nèi)部服務器發(fā)送相應的指令，以完成對相應動力設備（如水力、風力設備）的控制和對農(nóng)田區(qū)域內(nèi)部環(huán)境因素的調(diào)整。通過智能控制模塊，可以實現(xiàn)對農(nóng)田區(qū)域的遠程遙控，既減少了人工操作所耗費的勞動力，又對農(nóng)田區(qū)域的設備做到了精確、科學的控制。

2.2.7 系統(tǒng)設置模塊

本模塊主要是用來設置系統(tǒng)用戶的信息以及相關操作上的個性化設置。

3系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1開發(fā)運行環(huán)境

為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息平臺移動端的上述功能，需要構建一個基于APICloud的通用的應用系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，由北京柚子科技有限公司研發(fā)的高度定制APICloud開發(fā)工具，是中國領先的移動應用云服務提供商。基于APICloud提供的云API和端API，可以讓開發(fā)者拋開繁雜的服務端編碼，也可以拋開復雜的Objective-C和Java，更可以消除常見的屏幕適配問題。APICloud的組成結構如圖2所示。

1）云API

提供云端API服務和數(shù)據(jù)存儲服務，支持在線數(shù)據(jù)表設計、API調(diào)試；同時提供推送、大數(shù)據(jù)分析等服務。

2）端API

積木拼裝式的開發(fā)跨平臺APP。基于HTML5封裝原生開發(fā)，提供大量原生模塊，，如影音、UI、系統(tǒng)、支付等，極大的方便了開發(fā)者。

3.2 移動端實現(xiàn)

3.2.1 人機交互界面的實現(xiàn)

通過APICloud開發(fā)工具，使用HTML5+CSS3+JavaScript，可以提供實用的控件，完成系統(tǒng)界面的設計。移動端首頁是各大功能模塊菜單，點擊即可進入其中某一個模塊。點擊“農(nóng)田分布”即可查看傳感器的分布位置、農(nóng)作物的分布情況等，點擊“視頻監(jiān)控”即可查看不同位置的視頻攝像頭獲取的最新的農(nóng)作物生長狀況和生成環(huán)境，點擊“傳感器信息”即可查看傳感器收集到的農(nóng)田區(qū)域相關信息，點擊“智能報警”即可設置相關的參數(shù)閾值范圍。

3.2.2 數(shù)據(jù)交換模塊實現(xiàn)

與服務器端的數(shù)據(jù)交互，APICloud自帶云端數(shù)據(jù)庫，提供可視化的云端NoSQL數(shù)據(jù)表設計，支持10種數(shù)據(jù)類型。APICloud含有強大的推送功能，有個性推送、定時推送、離線消息、雙向推送IM功能，支持消息上行、用戶分組、好友添加、單聊、群聊等，方便農(nóng)民之間的交流。

3.2.3 緩存數(shù)據(jù)存儲

鑒于手機內(nèi)存有限，APICloud提供了API.cacheDir緩存機制，可以將傳感器采集的信息暫存在緩存中，待網(wǎng)絡暢通再傳輸至服務器。

4結束語

本文所述的基于APICloud的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息平臺移動端，可以用于Android和IOS系統(tǒng)的智能移動終端，方便實用，提高了農(nóng)民的種植農(nóng)作物的精確度和管理效率，具有廣泛的應用和推廣前景，下一步的工作將增加氣象預測模塊、智能控制模塊，集成農(nóng)業(yè)專家決策模型，研究開發(fā)決策支持系統(tǒng)，以更方便更精確的用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

參考文獻：

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