一種小型化智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

文/劉東升，鄄城縣箕山鎮(zhèn)政府

一種小型化智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

文/劉東升，鄄城縣箕山鎮(zhèn)政府

隨著當(dāng)前國(guó)內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展和完善，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，智能化已經(jīng)作為一種新型的管理模式對(duì)農(nóng)業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了科學(xué)的管控，不僅降低了人力成本的投入，而且還進(jìn)一步提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，從而推動(dòng)了我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。本文根據(jù)當(dāng)前國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)分布狀況，設(shè)計(jì)了一種小型農(nóng)業(yè)智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)，它能夠幫助人們監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，查詢數(shù)據(jù)，同時(shí)協(xié)助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

小型化智能；農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)；設(shè)計(jì)分析

隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中如果過(guò)多的使用人力，就意味著人力成本投入的提高。目前科學(xué)技術(shù)日新月異，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，利用科學(xué)技術(shù)能夠最大程度的降低人力成本的投入，獲取更大的價(jià)值。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式無(wú)法人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求，運(yùn)用科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理智能化，使得人能夠最大限度的利用可以推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，通過(guò)自動(dòng)化智能技術(shù)檢測(cè)作物生長(zhǎng)，控制設(shè)備調(diào)節(jié)和控制環(huán)境，從而影響作物的生長(zhǎng)。

1 基于智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的組件和構(gòu)成分析

能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)整體上包括上位機(jī)顯示控制部分和數(shù)據(jù)讀卡器，以及部分。通常，人們?cè)跍厥抑袑⒆魑锷L(zhǎng)環(huán)境參數(shù)獲取收集器均勻的安裝在合適的位置這個(gè)裝置將光感應(yīng)器、二氧化碳感應(yīng)器、以及空氣濕度傳感器集成到一體，從而對(duì)溫室中的作為生長(zhǎng)所必須的環(huán)境條件及其參數(shù)進(jìn)行收集，同時(shí)將獲取到的數(shù)據(jù)信息，利用無(wú)線方式電傳到管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)讀卡器。當(dāng)然對(duì)于數(shù)據(jù)讀卡器而言，它的安置位置要按照無(wú)線傳輸?shù)挠行Ь嚯x來(lái)科學(xué)確定，讀卡器部分的裝置對(duì)數(shù)據(jù)信息完成分析后，在將處理后的數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)控制部分。在確保管理系統(tǒng)真題布局合理科學(xué)的條件下，同時(shí)便于數(shù)據(jù)信息有效傳輸，要把讀卡器設(shè)計(jì)成以網(wǎng)口的形式和上位機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確的通信。而上位機(jī)則利用可視化界面將環(huán)境數(shù)據(jù)信息有效的顯示，并實(shí)時(shí)將監(jiān)控命令發(fā)送出去。其中監(jiān)控命令是利用讀卡器中的數(shù)據(jù)對(duì)溫室中相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制，從而完成整個(gè)環(huán)境系統(tǒng)的智能監(jiān)控和管理[1]。

2 智能管理系統(tǒng)所必須的軟件設(shè)計(jì)分析

智能管理系統(tǒng)所需要的軟件的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是涉及到上位機(jī)及其顯示控制端，和讀卡器軟件。下文的內(nèi)容是關(guān)于智能系統(tǒng)中的上位機(jī)軟件和讀卡器控制軟件的設(shè)計(jì)分析。

（1）基于上位機(jī)軟件的分析

上位機(jī)軟件部分作為小型化智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的中的監(jiān)控環(huán)節(jié)，它的重要功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀卡器的有效通信、數(shù)據(jù)信息的界面顯示、相關(guān)設(shè)備參數(shù)的配置、以及中央系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)信息的備份，特殊情況報(bào)警提示功能。

當(dāng)管理系統(tǒng)運(yùn)行后，相關(guān)的通信模塊就會(huì)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和讀卡器間的數(shù)據(jù)信息的傳輸，這個(gè)傳輸使用的是現(xiàn)行的TCP/IP協(xié)議端口，上位機(jī)軟件在其設(shè)計(jì)過(guò)程中使用的Select表達(dá)函數(shù)已利用相關(guān)方式對(duì)所有的讀卡器的IP進(jìn)行準(zhǔn)確的查詢，從而使得上位機(jī)可以和多個(gè)讀卡裝置同時(shí)通信。而管理系統(tǒng)的界面是為了能夠?qū)h(huán)境信息的相關(guān)參數(shù)實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)完成人機(jī)交互，從而使得操作更人性化。在上位機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)工程中，研究人員使用的是VC6．0作為工具。參數(shù)設(shè)置涉及到系統(tǒng)運(yùn)行方式和參數(shù)設(shè)置范圍等方面。而數(shù)據(jù)備份模塊則是對(duì)讀卡器上傳的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，操作行為監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)，以及提供數(shù)據(jù)查詢等。智能管理系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)人機(jī)控制和無(wú)人自動(dòng)控制是利用自動(dòng)數(shù)據(jù)表中的異?，F(xiàn)自動(dòng)采用合適的處理方式。其中報(bào)警模塊則是利用顯示等的閃爍通知研究人員是否正常[2]。

（2）基于讀卡器的設(shè)計(jì)分析

本管理系統(tǒng)的讀卡器使用的軟件整體上涉及到相關(guān)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、設(shè)備控制程序、相關(guān)數(shù)據(jù)處理和信息通信這幾方面。其中最重要的是設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制程序。設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制程序能夠?qū)⒆x卡器軟件的外部硬件和內(nèi)部?jī)?nèi)核有效的關(guān)聯(lián)，工作人員不必要搞清楚設(shè)備驅(qū)動(dòng)的具體驅(qū)動(dòng)，只需要利用調(diào)用驅(qū)動(dòng)的函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)外部接口的有效監(jiān)控。本智能管理系統(tǒng)所采用的具體驅(qū)動(dòng)程序涉及到包括控制射頻模塊的SPI驅(qū)動(dòng)，也涉及到和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)端口相關(guān)驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)所使用的Linux操作系統(tǒng)已經(jīng)包括了SPI接口函數(shù)和網(wǎng)絡(luò)調(diào)用函數(shù)，在設(shè)計(jì)的時(shí)候僅僅將這個(gè)系統(tǒng)放入內(nèi)核就可以。其中讀卡器是利用SPI接口將射頻模塊的相關(guān)操作做具體的配置和設(shè)定，從而發(fā)揮其與射頻芯片的數(shù)據(jù)信息的接受和發(fā)送的功能。

3 智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的后續(xù)設(shè)計(jì)測(cè)試流程

當(dāng)智能管理系統(tǒng)和電源接通后，工作人員將系統(tǒng)軟件的界面開(kāi)啟，系統(tǒng)軟件的狀態(tài)區(qū)中將會(huì)顯示“已連接”的說(shuō)明，這表示上位機(jī)和讀卡器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的連接，工作人員可以在具體的設(shè)置區(qū)域中把系統(tǒng)的工作模式具體設(shè)置為人機(jī)操作模式和無(wú)人自動(dòng)控制模式，然后按照程序?qū)厥业臏囟?、空氣濕度、二氧化碳濃度和光照這幾個(gè)方面的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，工作人員將具體的參數(shù)設(shè)定在作為需要的正常值。等參數(shù)完成具體的設(shè)置后，管理系統(tǒng)的上位機(jī)軟件便開(kāi)始運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，而且還將數(shù)據(jù)信息傳輸至讀卡器，讀卡器利用無(wú)線模塊裝置對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將數(shù)據(jù)根據(jù)時(shí)段變化上傳到上位機(jī)，上位機(jī)界面的“顯示區(qū)位置”可以將數(shù)據(jù)參數(shù)有效的顯示出來(lái)，并且還還有變化趨勢(shì)等，若環(huán)境信息出現(xiàn)異常情況，顯示區(qū)會(huì)將異常的時(shí)點(diǎn)標(biāo)記出來(lái)[3]。

如果系統(tǒng)在無(wú)人模式運(yùn)行的時(shí)候讀卡器則會(huì)發(fā)送警報(bào)信息，上位機(jī)自動(dòng)查詢異常數(shù)據(jù)表，并發(fā)出相關(guān)的指令，及時(shí)自動(dòng)處理。如果在人機(jī)操作的時(shí)候，工作人員能夠利用手動(dòng)控制區(qū)對(duì)異常節(jié)點(diǎn)的區(qū)域的參數(shù)做及時(shí)的調(diào)整。當(dāng)以上測(cè)試過(guò)程完畢后，出具具體的測(cè)試報(bào)告。

4 結(jié)語(yǔ)

文章根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，針對(duì)國(guó)內(nèi)小型化的溫室設(shè)計(jì)了一種小型化的智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用了傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，以及自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)溫室環(huán)境實(shí)時(shí)控制，本文還具體闡述了農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的整體組成部分和主要部分的軟件設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行了智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的測(cè)試，該系統(tǒng)功能齊全，操作簡(jiǎn)單，裝置集成化，能夠有效的推動(dòng)溫室農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

[1]張安然．一種小型化智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2014(4):242-245．

[2]章若冰．基于MSP430和RFID的小型化智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]電子設(shè)計(jì)工程，2016(22)：180-182．

[3]楊宇超．基于RFID的小型化智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)[J]工程技術(shù)，2016(3):10-10．