Design and Implementation of Robust Smart Agricultural Control System*

DAI Pinxuan，WANG Qingyun，LIANG Ruiyu

(1.School of Communication Engineering，Nanjing Institute of Technology，Nanjing 210000，China; 2.School of Electronic Information，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang Jiangsu 212003，China)

Design and Implementation of Robust Smart Agricultural Control System*

DAI Pinxuan1，2，WANG Qingyun1*，LIANG Ruiyu1

(1.School of Communication Engineering，Nanjing Institute of Technology，Nanjing 210000，China; 2.School of Electronic Information，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang Jiangsu 212003，China)

According to the feature of hiding information and limiting processing capacity of the farmland environment monitoring WSN(Wireless Sensor Network)，a lightweight network management scheme was proposed from three aspects of the environment monitoring，data processing and system controlling．Moreover a monitoring network and management platform was developed，which consisted of a background database and a front-end monitoring software．In order to solve the problem of the layout of IOT(Internet of Thing))nodes，a kind of bacterial foraging algorithm was discussed．Experiment results showed that the model of client/server networking control scheme and the IOT node distribution strategy based on bacterial foraging algorithm have reached the target of accurate information collection，transmission，storage，display and automation of the agricultural control system．

Internet of things(IOT);agricultural environment;bacterial foraging algorithm;Agriculture control system

在推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和信息化的進(jìn)程中，準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)信息供給是必不可少的重要環(huán)節(jié)，但是農(nóng)業(yè)所具有的地域分散、對(duì)象多樣、遠(yuǎn)離都市、通信條件落后等特點(diǎn)，給農(nóng)業(yè)環(huán)境信息的采集帶來了困難。作為新一代信息技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)IOT(Internet Of Things)為農(nóng)作物信息的獲取提供了一個(gè)嶄新的思路［1］。無論是從農(nóng)產(chǎn)品種植的培育階段還是收獲階段，都可以用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)來提高工作效率和精細(xì)管理。種植準(zhǔn)備階段，可以在溫室內(nèi)布置傳感器，分析土壤環(huán)境，以選擇合適的農(nóng)作物;種植和培育階段，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集溫度、濕度的信息，進(jìn)行高效的管理，從而應(yīng)對(duì)環(huán)境變化;農(nóng)產(chǎn)品的收獲階段，也可以利用物聯(lián)網(wǎng)的信息，采集農(nóng)田環(huán)境的各種性能，反饋到前端，從而在收獲階段進(jìn)行更精準(zhǔn)的測(cè)算［3］。

文獻(xiàn)［2］中設(shè)計(jì)的基于ZigBee的無線傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，可以監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)環(huán)境信息，但它是由許多信息隱蔽和處理能力有限的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成，缺少直觀、有效的管理平臺(tái)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)又是物聯(lián)網(wǎng)中的一種特例，農(nóng)田信息檢測(cè)面積大，信息采集節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的距離遠(yuǎn)，節(jié)點(diǎn)布局存在位置選取困難，覆蓋率和可靠率都難以控制的問題，并且，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的通信容易受植物生長狀態(tài)的影響，因此，必須通過布局優(yōu)化來提供覆蓋率和通信效率。

本文結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)田環(huán)境的實(shí)際應(yīng)用，分別從環(huán)境監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)控制等方面提出了一套輕量級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)方案，實(shí)現(xiàn)了用戶對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息的獲取、分析、處理、存儲(chǔ)和反饋控制。此外，本文提出的基于細(xì)菌覓食算法的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的布局策略，能夠解決農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)布局的問題，很大程度上提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率，降低覆蓋盲區(qū)，并且提供一定的通信效率。

1　物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)、監(jiān)控管理平臺(tái)、繼電器網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控管理終端組成。其中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用無線射頻CC2530技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過RS232與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。它用于采集空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等農(nóng)田環(huán)境信息，并為鄰居節(jié)點(diǎn)提供路由，使數(shù)據(jù)匯聚到與計(jì)算機(jī)相連的協(xié)調(diào)器上。監(jiān)控管理平臺(tái)解析、處理、存儲(chǔ)協(xié)調(diào)器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)共享方式為監(jiān)控管理終端提供服務(wù)，并根據(jù)用戶操作指令進(jìn)行系統(tǒng)控制。繼電器網(wǎng)絡(luò)中安放通風(fēng)、遮陽、灌溉設(shè)備的開關(guān)，它時(shí)刻監(jiān)聽監(jiān)控管理平臺(tái)下發(fā)的控制指令。監(jiān)控管理終端分為手機(jī)終端和計(jì)算機(jī)終端，它通過因特網(wǎng)與監(jiān)控管理平臺(tái)進(jìn)行信息交互。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1　物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)

圖2　物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)的調(diào)度流程

為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)高效的物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一個(gè)以監(jiān)控管理平臺(tái)為核心的多任務(wù)可同時(shí)執(zhí)行的調(diào)度流程。如圖2所示。監(jiān)控管理平臺(tái)與協(xié)調(diào)器正常通信后，從數(shù)據(jù)流中解析出環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，把可以用于直接描述農(nóng)田環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)直接顯示給用戶;然后它進(jìn)行閾值判斷，針對(duì)不同的危險(xiǎn)等級(jí)觸發(fā)不同的報(bào)警方式;接著它把合法的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，以便檢索和查詢;它會(huì)根據(jù)用戶設(shè)定的控制方式對(duì)超過閾值的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制方式有多種，遠(yuǎn)程控制指監(jiān)控管理平臺(tái)通過數(shù)據(jù)共享方式與監(jiān)控管理終端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。用戶可以在監(jiān)控管理終端上執(zhí)行控制操作，監(jiān)控管理平臺(tái)回收控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給繼電器網(wǎng)絡(luò)。

1．1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)采用基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。ZigBee是一種嶄新的，專注于低功耗、低成本、低復(fù)雜度的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，非常適合在無線數(shù)據(jù)傳輸、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等方面的應(yīng)用，特別是在分散的農(nóng)業(yè)設(shè)施群以及在邊緣山區(qū)和沿海灘涂的農(nóng)業(yè)設(shè)施群的環(huán)境參數(shù)的采集應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)勢(shì)［2］。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，它包括傳感器節(jié)點(diǎn)(Sensor Node)、匯聚節(jié)點(diǎn)(Sink Node)和管理節(jié)點(diǎn)(Manager Node)。大量具有射頻功能的傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在監(jiān)控區(qū)域，通過自組網(wǎng)的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)對(duì)監(jiān)測(cè)到的信息進(jìn)行處理后，數(shù)據(jù)沿其他節(jié)點(diǎn)逐跳傳輸。在此過程中，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可能被多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)過多條路由匯聚到匯聚節(jié)點(diǎn)(協(xié)調(diào)器)，通過本地串口或者公共網(wǎng)絡(luò)到達(dá)管理節(jié)點(diǎn)。

在傳感器節(jié)點(diǎn)(Sensor Node)上，本文使用的傳感器模塊有:溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、土壤濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、煙霧傳感器、紅外傳感器、雨滴傳感器。傳感器模塊測(cè)得監(jiān)視區(qū)域的信息后，由數(shù)據(jù)處理模塊控制整個(gè)節(jié)點(diǎn)的處理操作，數(shù)據(jù)傳輸模塊與其他節(jié)點(diǎn)或者Sink節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信，交換控制信息和收發(fā)數(shù)據(jù)。在匯聚節(jié)點(diǎn)上，運(yùn)行Tiny OS操作系統(tǒng)，通過UART與管理節(jié)點(diǎn)通信。在管理節(jié)點(diǎn)上，運(yùn)行監(jiān)控管平臺(tái)系統(tǒng)軟件，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠和用戶進(jìn)行信息交互。

1．2監(jiān)控管理平臺(tái)

在監(jiān)控管理平臺(tái)上運(yùn)行自行開發(fā)的監(jiān)控管理平臺(tái)系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件使用Microsoft公司的．NET語言設(shè)計(jì)，選擇Visual Studio 2010作為開發(fā)工具，使用Access 2007作為數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)工具，系統(tǒng)軟件通過SQL與Access進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和存儲(chǔ)［6］，通過Serial Port控件讀取串口數(shù)據(jù)，通過Chart控件完成數(shù)據(jù)曲線圖的繪制［7］，通過UDP網(wǎng)絡(luò)通信與監(jiān)控管理終端進(jìn)行數(shù)據(jù)連接［8］。根據(jù)功能需求，監(jiān)控管理平臺(tái)系統(tǒng)軟件主要分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理，系統(tǒng)控制、系統(tǒng)設(shè)置4個(gè)模塊［9］，如圖4所示。

數(shù)據(jù)采集，包括數(shù)據(jù)采集、解析和顯示等功能。系統(tǒng)軟件接收到匯聚節(jié)點(diǎn)(協(xié)調(diào)器)上報(bào)的數(shù)據(jù)包后，通過校驗(yàn)計(jì)算，驗(yàn)證數(shù)據(jù)包的合法性，如果通過驗(yàn)證，就根據(jù)通信協(xié)議完成數(shù)據(jù)解析，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和插值，去除明顯有誤的數(shù)據(jù)，使傳感器數(shù)據(jù)能夠直接用于描述農(nóng)田參數(shù)，最后將其送到數(shù)據(jù)處理模塊。

數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)據(jù)報(bào)警、實(shí)時(shí)繪圖、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、歷史分析等功能。系統(tǒng)軟件分析得到環(huán)境數(shù)據(jù)后，根據(jù)判斷溫濕度、光照強(qiáng)度等是否超過閾值，并根據(jù)警戒的不同等級(jí)，采用顏色變化報(bào)警、聲音播放報(bào)警、窗體彈出報(bào)警等不同的報(bào)警方式。系統(tǒng)軟件實(shí)時(shí)繪制環(huán)境參數(shù)的變化曲線，并把采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到當(dāng)前計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中。同時(shí)，系統(tǒng)軟件還可以讀取數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)，繪制環(huán)境參數(shù)的當(dāng)天的變化曲線，為用戶決策控制提供了保障。

系統(tǒng)控制，包括手動(dòng)控制、自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制和短信控制方式。手動(dòng)控制指在監(jiān)控管理平臺(tái)上直接發(fā)送控制指令到繼電器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。自動(dòng)控制指用戶設(shè)定閾值后，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行環(huán)境調(diào)節(jié)。遠(yuǎn)程控制指系統(tǒng)采用采用客戶端/服務(wù)器的工作模式，使用基于異步Socket網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制，實(shí)時(shí)監(jiān)聽本地IP綁定的端口，當(dāng)有連接請(qǐng)求時(shí)，將接受請(qǐng)求并建立連接，接收到用戶指令后，發(fā)送控制命令到繼電器網(wǎng)絡(luò)。短信控制指監(jiān)控管理平臺(tái)上專門設(shè)置一個(gè)短信接收端口，用于檢測(cè)和執(zhí)行用戶發(fā)來的短信控制指令。

1．3繼電器網(wǎng)絡(luò)

繼電器網(wǎng)絡(luò)采用南京宇音力新電子科技有限公司開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)繼電器輸出模塊，它具有IP網(wǎng)絡(luò)和RS485總線通訊功能，可發(fā)送指令控制它打開或者閉合有一個(gè)或者多個(gè)繼電器。它的輸出可以設(shè)定常開或者常閉，輸出方式為開關(guān)量。這里，繼電器網(wǎng)絡(luò)上連接有噴灌設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、遮陽設(shè)備的開關(guān)，本文采用RS485總線將其連監(jiān)控管理平臺(tái)，這樣，在監(jiān)控管理平臺(tái)上下發(fā)的控制指令，基本上都可以得到可靠的執(zhí)行。

1．4監(jiān)控管理終端

為了使農(nóng)民對(duì)農(nóng)田環(huán)境信息的快速掌握和便捷控制，使用VS2010開發(fā)了基于PC的智能農(nóng)業(yè)客戶端，使用Eclipse開發(fā)了基于Android的智能農(nóng)業(yè)客戶端。

客戶端軟件通過UDP協(xié)議與監(jiān)控管理平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP是一種無連接的協(xié)議，客戶端只要建立了套接字就可以向服務(wù)器發(fā)送信息，服務(wù)器端只要?jiǎng)?chuàng)建了套接字并將套接字綁定在本地IP地址上就可以接收客戶端的信息［10］。相比于TCP這種面向連接的協(xié)議而言，UDP雖然不能保證信息傳輸?shù)目煽啃裕耐ㄐ欧绞叫矢摺?/p>

基于Android的智能農(nóng)業(yè)客戶端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。它的數(shù)據(jù)源包括數(shù)據(jù)庫、文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)［12－14］。其中，數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)經(jīng)過數(shù)據(jù)訪問層的封裝與業(yè)務(wù)邏輯層進(jìn)行信息交互;網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通過UDP Server接收監(jiān)控管理平臺(tái)廣播的環(huán)境數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)邏輯層由業(yè)務(wù)核心、后臺(tái)服務(wù)(Service)組成。業(yè)務(wù)核心負(fù)責(zé)客戶端業(yè)務(wù)邏輯數(shù)據(jù)的填充與轉(zhuǎn)換和核心業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，如繪制折線圖;服務(wù)常駐于后臺(tái)，主要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訪問或者數(shù)據(jù)處理的耗時(shí)操作。視圖層由UDP Activity和Message Activity組成。用戶在視圖層進(jìn)行操作，Activity監(jiān)聽到用戶操作后，通過業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)層傳遞控制消息到監(jiān)控管理平臺(tái)。

圖5　基于Android的智能農(nóng)業(yè)客戶端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2　無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)布局優(yōu)化算法設(shè)計(jì)

一般，無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間的通信距離在35 m～70 m范圍內(nèi)，節(jié)點(diǎn)之間能保持有效通信。如果要使100 m×100 m區(qū)域內(nèi)的覆蓋率達(dá)到98%以上，如果采用隨機(jī)布置傳感器節(jié)點(diǎn)的方式，大概需要80個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)［11］。

為此，本文采用細(xì)菌覓食優(yōu)化算法優(yōu)化傳感器節(jié)點(diǎn)分布，其具體思路如下:

(1)初始化算法參數(shù)及初始細(xì)菌參數(shù)。這里，每個(gè)細(xì)菌攜帶的參數(shù)為傳感器節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，適應(yīng)值為細(xì)菌攜帶坐標(biāo)所產(chǎn)生的覆蓋率;

(2)計(jì)算當(dāng)前細(xì)菌群的覆蓋率，并作為最佳布局;

(3)遞歸進(jìn)行細(xì)菌趨向操作:計(jì)算每個(gè)細(xì)菌的適應(yīng)值，并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)和游動(dòng)操作;

(4)對(duì)細(xì)菌群進(jìn)行復(fù)制操作:將細(xì)菌群中區(qū)域重合多的細(xì)菌淘汰，然后選擇不擁擠的細(xì)菌進(jìn)行復(fù)制。

(5)進(jìn)行多次復(fù)制后，每個(gè)新復(fù)制的細(xì)菌按概率重新分布到空間中。

(6)若整體覆蓋率達(dá)到要求，則退出尋優(yōu)，否則返回步驟(3);

算法通過MATLAB軟件進(jìn)行30次布局仿真，并同粒子群算法、魚群算法進(jìn)行比較，仿真結(jié)果如圖6所示。從圖6可知，通過多次仿真的平均值進(jìn)行比較，采用細(xì)菌覓食算法平均需迭代50次即可達(dá)到99%的覆蓋率，而其他兩種算法平均需要迭代80次才能達(dá)到98%的覆蓋率。因此，基于細(xì)菌覓食算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率最高，即在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋優(yōu)化性能最好。

圖6　算法布局性能比較

3　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了驗(yàn)證提出的物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)的可行性和有效性，在南京宇音力新電子科技生產(chǎn)的物聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)箱上建立了無線傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。在友善之臂ARM開發(fā)板上移植了Tiny OS操作系統(tǒng)，在管理節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)上安裝了監(jiān)控管理平臺(tái)系統(tǒng)軟件，在用戶計(jì)算機(jī)上安裝了PC客戶端，在用戶智能手機(jī)上安裝了Android客戶端，進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)。

無線傳感器檢監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)成功建網(wǎng)，向監(jiān)控管理中心匯報(bào)傳節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址、測(cè)量數(shù)據(jù)等信息，在監(jiān)控管理平臺(tái)上打開UART，監(jiān)控管理平臺(tái)系統(tǒng)軟件界面即刻顯示采集到的環(huán)境信息，圖7所示。在子標(biāo)簽頁，可以查看環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)變化曲線。

圖7　監(jiān)控管理平臺(tái)系統(tǒng)軟件的主界面。

當(dāng)接收到環(huán)境參數(shù)超過閾值，監(jiān)控管理平臺(tái)以節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)由綠變紅報(bào)警，如果危險(xiǎn)等級(jí)較高，比如火焰?zhèn)鞲衅?、煙霧傳感器觸發(fā)，則同時(shí)以彈出報(bào)警窗體、播放聲音方式報(bào)警，并記錄消息到log文件中。在監(jiān)控管理平臺(tái)上使用歷史分析功能，查詢Access數(shù)據(jù)庫后中，根據(jù)當(dāng)天采集到的溫度信息，生成了一張數(shù)據(jù)報(bào)表，并以時(shí)間為橫軸，以溫度值為縱軸繪制了當(dāng)天溫度的變化情況，如圖8所示。在穩(wěn)定工作的情況下，設(shè)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間間隔為1 h，這樣，繪制的當(dāng)天的環(huán)境參數(shù)變化曲線更具有現(xiàn)實(shí)意義。

圖8　傳感器節(jié)點(diǎn)在某段時(shí)間內(nèi)采集到的溫度信息

在監(jiān)控管理平臺(tái)系統(tǒng)軟件上，點(diǎn)擊工具欄的以選擇控制方式。當(dāng)監(jiān)控管理平臺(tái)工作在自動(dòng)控制模式下的時(shí)候，環(huán)境參數(shù)超過閾值便會(huì)打開相應(yīng)繼電器來調(diào)節(jié)環(huán)境;當(dāng)其工作在手動(dòng)控制模式下的時(shí)候，需要用戶觀察到環(huán)境變化才能手動(dòng)控制繼電器來調(diào)節(jié)環(huán)境;當(dāng)其工作在遠(yuǎn)程控制或者短信控制模式下時(shí)候，用戶可以在手機(jī)上打開智能農(nóng)業(yè)安卓客戶端，通過客戶端連接到監(jiān)控管理平臺(tái)，觀察到手機(jī)接收到的環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化的時(shí)候，通過點(diǎn)擊控制按鍵以網(wǎng)絡(luò)方式或者短信方式控制繼電器以調(diào)節(jié)環(huán)境。安卓客戶端的交互界面如圖9所示。

圖9　基于Android的智能農(nóng)業(yè)客戶端的交互界面。

上述試驗(yàn)結(jié)果表明:本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控管理平臺(tái)系統(tǒng)軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息的顯化，能夠處理和存儲(chǔ)農(nóng)田環(huán)境參數(shù)信息，開發(fā)的基于Android的智能農(nóng)業(yè)客戶端，能夠快捷地查看農(nóng)田環(huán)境信息、控制農(nóng)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。

4　結(jié)論

本文針對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息隱蔽和處理能力有限等特點(diǎn)，提出的一套輕量級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)農(nóng)田環(huán)境的有效監(jiān)測(cè)，把農(nóng)田環(huán)境信息以不同的方式快捷地呈現(xiàn)給用戶，同時(shí)以不同的方式調(diào)節(jié)農(nóng)田環(huán)境，在實(shí)際生產(chǎn)中減少了人力操作，降低了生產(chǎn)成本。此外，為解決農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)布局的問題，提出的一種基于細(xì)菌覓食算法的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的布局策略，具有較大的設(shè)計(jì)參考價(jià)值。

本文提出的物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)方案和開發(fā)的監(jiān)控管理平臺(tái)具有高度的通用性，完全可以應(yīng)用在其他領(lǐng)域的信息監(jiān)控中，為今后物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域中的進(jìn)一步研究和應(yīng)用奠定了很重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

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代品宣(1992－)，男，2014年本科畢業(yè)于南京工程學(xué)院，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為江蘇科技大學(xué)電子信息學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)橥ㄐ偶夹g(shù)及其應(yīng)用工程;

王青云(1972－)，女，教授，1995年畢業(yè)于東南大學(xué)，獲學(xué)士學(xué)位，2011年畢業(yè)于東南大學(xué)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)為南京工程學(xué)院教授，研究方向?yàn)樾盘?hào)與信息處理。

EEACC:6150P;6210C10．3969/j．issn．1005－9490．2015．01．038

魯棒的物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

代品宣1，2，王青云1*，梁瑞宇1
(1.南京工程學(xué)院通信工程學(xué)院，南京210000;2.江蘇科技大學(xué)電子信息學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212003)

針對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息隱蔽和處理能力有限等特點(diǎn)，分別從環(huán)境監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)控制等方面提出了一套輕量級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)控制方案，開發(fā)了一款由后臺(tái)數(shù)據(jù)庫和前端管理軟件組成的監(jiān)控管理平臺(tái)。同時(shí)，為了解決農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的布局問題，提出了一種基于細(xì)菌算法的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)布局策略。試驗(yàn)結(jié)果表明，基于客戶端/服務(wù)器模式的物聯(lián)網(wǎng)控制方案、基于細(xì)菌覓食算法的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)布局策略，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)田信息的精確采集、傳輸、存儲(chǔ)、顯示以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化操作。

物聯(lián)網(wǎng);農(nóng)業(yè)環(huán)境;細(xì)菌覓食算法;農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)

TN926;S31

A文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:1005－9490(2015)01－0178－06

2014－03－20修改日期:2014－04－12

項(xiàng)目來源:南京工程學(xué)院基金項(xiàng)目(ZKJ201202);南京工程學(xué)院人才培養(yǎng)工程專項(xiàng)項(xiàng)目