基于云存儲(chǔ)溫室環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

陳國(guó)保 楊波

摘? ?要：溫室環(huán)境對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)起著決定性作用，適宜的生長(zhǎng)環(huán)境使得農(nóng)作物的產(chǎn)量大幅提高，隨著農(nóng)業(yè)信息化進(jìn)程的推進(jìn)，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)量呈指數(shù)上漲的趨勢(shì)。文章結(jié)合云存儲(chǔ)和溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)，提出了一個(gè)基于云存儲(chǔ)的溫室環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的各個(gè)組成部分，用戶通過(guò)該系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)訪問(wèn)多個(gè)溫室農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育情況，同時(shí)可以解決溫室環(huán)境參數(shù)存儲(chǔ)的問(wèn)題，為用戶進(jìn)一步?jīng)Q斷提供有力支持。

關(guān)鍵詞：云存儲(chǔ);農(nóng)業(yè)信息化;溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)

云存儲(chǔ)作為當(dāng)前炙手可熱的一種存儲(chǔ)方式，具有成本低、性能高、應(yīng)用范圍廣、安全可靠以及形式多樣等特點(diǎn)，深受廣大用戶青睞[1]。與此同時(shí)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)量與日俱增，為了適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展，文章設(shè)計(jì)了一個(gè)基于云存儲(chǔ)的溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)依托于百度云服務(wù)器，借助關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、對(duì)象存儲(chǔ)、HTML5等技術(shù)共同實(shí)現(xiàn)[2]。該系統(tǒng)的搭建打破了多個(gè)溫室之間信息孤島的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了信息共享、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等功能。

1? ? 系統(tǒng)架構(gòu)模型

基于云存儲(chǔ)溫室環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)一共分為4個(gè)部分，分別是數(shù)據(jù)信息的采集終端（溫室）、云服務(wù)器、云存儲(chǔ)以及用戶的Web終端。首先是由大棚中的各類傳感器采集溫室環(huán)境參數(shù)，采集到的環(huán)境參數(shù)通過(guò)上位機(jī)LabVIEW存入系統(tǒng)的云平臺(tái)中，然后，存入系統(tǒng)的底層云存儲(chǔ)介質(zhì)中，用戶可以通過(guò)任何聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備登錄至系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)的訪問(wèn)溫室環(huán)境參數(shù)，及時(shí)了解農(nóng)作物的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，從而減少不必要的損失。

2? ? 系統(tǒng)邏輯層次及具體實(shí)現(xiàn)

溫室環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從邏輯上劃分為客戶端、數(shù)據(jù)交互層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理層、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)4部分[3]?？蛻舳藢儆谡麄€(gè)系統(tǒng)的前端部分，主要通過(guò)HTML5技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，本系統(tǒng)前端采用的編程語(yǔ)言是JavaScript，HTML，CSS，并采用火狐瀏覽器的FireBug插件進(jìn)行調(diào)試，HTML5結(jié)合CSS樣式的渲染為用戶帶來(lái)了良好的人機(jī)交互體驗(yàn)?？蛻舳撕蛿?shù)據(jù)存儲(chǔ)之間的信息交互通過(guò)WebSocket協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。該協(xié)議是一種全雙工的通信協(xié)議，摒棄了AJAX輪詢技術(shù)的缺點(diǎn)，是真正意義上的實(shí)時(shí)通信，溫室大棚的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)同步更新到云存儲(chǔ)中，保證了用戶觀察的是最新數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理是通過(guò)百度云平臺(tái)上的云虛擬主機(jī)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、對(duì)象存儲(chǔ)等工具來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，百度云平臺(tái)為了方便開發(fā)者，對(duì)外提供了一系列的應(yīng)用程序接口，開發(fā)者直接調(diào)用即可。以下是系統(tǒng)訪問(wèn)云存儲(chǔ)的部分代碼實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)層是系統(tǒng)的底層，主要包含上位機(jī)、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、傳感器終端節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)主要通過(guò)分布在大棚中的各類傳感器節(jié)點(diǎn)采集溫室環(huán)境參數(shù)，利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織、多跳等特點(diǎn)將溫室、濕度、光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)通過(guò)LabVIEW開發(fā)軟件發(fā)送至系統(tǒng)云存儲(chǔ)中，上位機(jī)軟件LabVIEW無(wú)法直接和云數(shù)據(jù)庫(kù)直接連接，但是可以借助于數(shù)據(jù)庫(kù)接口工具包—LabSQL來(lái)實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3? ? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地為溫室大棚，一共選取3個(gè)溫室作為研究對(duì)象，系統(tǒng)設(shè)置了數(shù)據(jù)查詢、趨勢(shì)走向、數(shù)據(jù)下載等功能（見圖3）。

該系統(tǒng)對(duì)溫室大棚中的空氣溫度濕度、土壤濕度溫度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度等進(jìn)行采集，圖4為各參數(shù)的實(shí)時(shí)界面。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

本文研究了一個(gè)基于云存儲(chǔ)的溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，依托于百度云平臺(tái)，利用HTML5中WebSocket通信技術(shù)、LabVIEW等工具實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室大棚環(huán)境參數(shù)，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳至百度云存儲(chǔ)服務(wù)器中，保證了用戶在任何聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上都可以訪問(wèn)云存儲(chǔ)中的溫室環(huán)境參數(shù)，方便用戶實(shí)時(shí)了解溫室作物的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李穎.基于分布式文件系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)的研究[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[2]WASCHKE M.Cloud storage and cloud network[J].Cloud Standards，2012（6）：115-144.

[3]王冬.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連：大連理工大學(xué)，2013.