基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程智能化信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)

施苗苗+宋建成+田慕琴

摘要：作為新一代信息技術(shù)的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和推廣已成為現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)現(xiàn)有農(nóng)田、果林等大面積栽培種植區(qū)域土地利用率低、人力物力浪費(fèi)嚴(yán)重等問題，開發(fā)一套基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程智能化信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)無線局域網(wǎng)ZigBee與無線廣域網(wǎng)GPRS多網(wǎng)絡(luò)融合的通信模式，構(gòu)建底層無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN），以采集農(nóng)田作物生長(zhǎng)及環(huán)境信息。基于組態(tài)軟件設(shè)計(jì)信息中心顯示界面，開發(fā)智能信息監(jiān)測(cè)軟件，以遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)農(nóng)作物生長(zhǎng)狀態(tài)，集參數(shù)監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)分析及圖表顯示為一體，突破地域限制，提高數(shù)據(jù)的共享性。結(jié)果表明，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，在信息無線采集與傳輸、遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)以及智能化分析等方面均滿足實(shí)際需求，同時(shí)具有很高的實(shí)時(shí)性與可擴(kuò)展性。

關(guān)鍵詞：設(shè)施農(nóng)業(yè)；物聯(lián)網(wǎng)；無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN）；無線局域網(wǎng)；無線廣域網(wǎng)

中圖分類號(hào)： S126；TP277.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）11-0392-04

基于德國(guó)工業(yè)4.0國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，我國(guó)提出了“感知中國(guó)”的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，“設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)” 就是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略中最重要的應(yīng)用方向之一。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，通過將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)的各個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)“感知農(nóng)業(yè)”。設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)分為3個(gè)層次，即信息感知層、通信與網(wǎng)絡(luò)傳輸層、應(yīng)用服務(wù)層。信息感知層主要利用各種傳感器節(jié)點(diǎn)，獲取農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境參數(shù)，如土壤水分、溫度、濕度、肥力、營(yíng)養(yǎng)元素、作物長(zhǎng)勢(shì)等信息。在通信與網(wǎng)絡(luò)傳輸層，傳感器獲得的數(shù)據(jù)通過有線或無線方式以多種通信協(xié)議在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)傳播和發(fā)布，使得不同時(shí)空分布的地域能共享信息。在應(yīng)用服務(wù)層完成數(shù)據(jù)融合、知識(shí)挖掘，以便于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策控制。由此可見，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用研究已成為一個(gè)重要研究方向[1-2]。近年來，我國(guó)農(nóng)業(yè)走過了一條高投入、高產(chǎn)出、高速度、高資源環(huán)境代價(jià)的道路。雖然在農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)方面取得了顯著成效，然而面對(duì)未來人們的生活需求和農(nóng)業(yè)發(fā)展，還存在一些問題：（1）農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平低，仍以傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)生產(chǎn)為主，缺乏量化指標(biāo)和配套集成技術(shù)；（2）監(jiān)測(cè)與控制都采用人工管理，管理水平滯后，存在測(cè)控精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等弊端，缺乏安全監(jiān)管，增加成本、浪費(fèi)資源，且難達(dá)到預(yù)期效果，導(dǎo)致種植環(huán)境惡劣，影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)[3-4]。本研究針對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型時(shí)期出現(xiàn)的問題，采用以傳感器節(jié)點(diǎn)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)和智能信息處理為核心的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開發(fā)了一套適合農(nóng)田、果林等大面積栽培種植區(qū)域、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高的遠(yuǎn)程信息采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用ZigBee與GPRS多融合網(wǎng)絡(luò)的通訊模式，構(gòu)建無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN）；結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，采用組態(tài)王設(shè)計(jì)信息中心界面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)農(nóng)作物的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程智能化信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過傳感器、無線通信、信息融合與處理、專家系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，采集作物生長(zhǎng)所需的各種必要參數(shù)，進(jìn)行參數(shù)融合和數(shù)據(jù)挖掘，在搭建的物聯(lián)網(wǎng)軟硬件平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和智能管理。

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層組成（圖1）。（1）感知層。感知層是設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的底層，也是基礎(chǔ)層。主要用來獲取作物生長(zhǎng)實(shí)時(shí)的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。感知層的各節(jié)點(diǎn)為智能傳感器節(jié)點(diǎn)，它通過各種傳感器獲取實(shí)時(shí)信息并自行組網(wǎng)傳遞到上層網(wǎng)關(guān)接入點(diǎn)。感知層主要采集土壤溫濕度、空氣溫濕度、光照度、土壤pH值等重要環(huán)境參數(shù)。（2）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，它建立在局域網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)之上，主要包括信息存儲(chǔ)查詢、網(wǎng)絡(luò)管理等功能。網(wǎng)絡(luò)層將接收到感知層的各類數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至信息處理中心，由應(yīng)用層進(jìn)行處理，同時(shí)將應(yīng)用層發(fā)出的命令信息送達(dá)感知層，進(jìn)行環(huán)境調(diào)節(jié)。（3）應(yīng)用層。應(yīng)用層位于本系統(tǒng)頂層，主要實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘以及基于感知數(shù)據(jù)的應(yīng)用和決策。

1.2 網(wǎng)絡(luò)組成

本系統(tǒng)采用無線局域網(wǎng)ZigBee與無線廣域網(wǎng)GPRS的多網(wǎng)絡(luò)融合方式，構(gòu)建無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN），解決農(nóng)田、果林等大面積栽培種植區(qū)域網(wǎng)絡(luò)布線困難、傳感器分布混亂等問題（圖2）。

ZigBee無線局域網(wǎng)采用網(wǎng)狀（mesh）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包含1個(gè)協(xié)調(diào)器（coordinator）、一系列的路由（router） 和終端設(shè)備（end device）。網(wǎng)狀拓?fù)渚哂懈屿`活的信息路由規(guī)則，路由節(jié)點(diǎn)之間可以直接通信。一旦1個(gè)路由路徑出現(xiàn)問題，信息可以自動(dòng)沿著其他路由路徑進(jìn)行傳輸，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送的可靠性，降低了數(shù)據(jù)的丟包率。網(wǎng)狀拓?fù)淅米越M網(wǎng)、多跳級(jí)的通信特點(diǎn)，可以組成極為復(fù)雜的傳輸網(wǎng)絡(luò)，這就突破了大面積區(qū)域組網(wǎng)的通信限制，有效提高了通信效率[5-6]。

信息采集終端將數(shù)據(jù)傳至ZigBee中心節(jié)點(diǎn)后，中心節(jié)點(diǎn)將收到的數(shù)據(jù)通過ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)發(fā)送至GPRS模塊，GPRS模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行TCP/IP封裝，再發(fā)送至信息中心。信息中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后進(jìn)行相應(yīng)決策處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)農(nóng)作物的遠(yuǎn)程智能監(jiān)測(cè)。

2 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件組成

基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程智能化信息處理系統(tǒng)硬件模塊由6個(gè)部分組成，即傳感器模塊、核心模塊、電源模塊、無線模塊、網(wǎng)關(guān)和信息中心（圖3）。

（1）傳感器模塊。包括空氣溫濕度、土壤溫濕度、土壤含水量、土壤pH值、光照度等傳感器，主要完成農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和養(yǎng)分參數(shù)實(shí)時(shí)采集。（2）以西門子PLC S7-200作為節(jié)點(diǎn)的核心模塊。擴(kuò)展模擬量采集模塊EM231，其作用是把采集到的各種參數(shù)進(jìn)行打包處理，通過RS485發(fā)送給ZigBee，經(jīng)無線網(wǎng)關(guān)再發(fā)送給遠(yuǎn)程信息中心。（3）無線模塊完成數(shù)據(jù)信息的發(fā)送，同時(shí)完成對(duì)數(shù)據(jù)包過濾和地址識(shí)別功能。（4）網(wǎng)關(guān)完成ZigBee協(xié)議轉(zhuǎn)GPRS、GPRS連接Internet的任務(wù)。它是農(nóng)作物種植現(xiàn)場(chǎng)局域網(wǎng)連接Internet廣域網(wǎng)的橋梁。主要功能是處理、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)由ZigBee網(wǎng)絡(luò)智能節(jié)點(diǎn)采集并發(fā)送的數(shù)據(jù)信息。（5）遠(yuǎn)程信息中心主要接收現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，按時(shí)段將數(shù)據(jù)存入Access數(shù)據(jù)庫，方便用戶進(jìn)行歷史查詢。通過數(shù)據(jù)記錄、圖表顯示及數(shù)據(jù)庫調(diào)用等手段，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)融合及知識(shí)挖掘。

2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.2.1 ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊 ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊是構(gòu)建WSN的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)與網(wǎng)關(guān)通信，將信息采集模塊的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)，或接收網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)命令后發(fā)送到所有終端節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)。根據(jù)實(shí)際要求，本系統(tǒng)采用F8914作為ZigBee節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)與網(wǎng)關(guān)的通信。該模塊最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)250 kb/s，采用2.4GHz IEEE 802.15.4 RF收發(fā)器，接收靈敏度高、通信誤碼率低、抗干擾能力強(qiáng)；具有通用串口功能，可直接連接串口設(shè)備。該節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)靈活，可以滿足網(wǎng)狀拓?fù)涞男枨蟆?/p>

2.2.2 網(wǎng)關(guān) 網(wǎng)關(guān)是局域網(wǎng)轉(zhuǎn)廣域網(wǎng)的媒介，可以將ZigBee轉(zhuǎn)換成通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS，通過移動(dòng)基站實(shí)現(xiàn)無線近距離傳輸向無線遠(yuǎn)程傳輸?shù)霓D(zhuǎn)變，擴(kuò)展通信距離。本系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)采用模塊化設(shè)計(jì)，支持TCP server功能，可以配置和建立一個(gè)新的ZigBee子網(wǎng)，能夠作為網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器和路由使用，參與構(gòu)成Mesh網(wǎng)絡(luò)，解決了ZigBee協(xié)議和GPRS協(xié)議的通信問題。網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)見圖4。

2.2.3 傳感器 傳感器是信息采集與監(jiān)測(cè)的終端執(zhí)行者，它將農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境信息等物理量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，以便網(wǎng)絡(luò)傳輸和信息處理。根據(jù)需要，系統(tǒng)選用電信號(hào)類型為 4～20 mA的電流型傳感器。采用EM231模塊或F8914模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。為滿足農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)作物生長(zhǎng)需要，傳感器選型信息見表1。（1）空氣溫濕度傳感器用于監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)空氣溫度、濕度，安裝在田間及果林中；（2）土壤溫濕度、土壤pH值、土壤含鹽量傳感器安裝在作物根部生長(zhǎng)的土壤中，用于測(cè)量作物生長(zhǎng)環(huán)境的土壤溫度、濕度、pH值及含鹽量變化情況，通過對(duì)這些量的監(jiān)測(cè)，可以使農(nóng)戶了解土壤的肥沃程度，及時(shí)對(duì)土地的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行調(diào)整；（3）光照度傳感器用于檢測(cè)作物生長(zhǎng)光照度是否滿足最基本需要或是否達(dá)到作物生長(zhǎng)最佳狀態(tài)；（4）露點(diǎn)傳感器用于檢測(cè)水蒸汽凝結(jié)成露的溫度，根據(jù)露點(diǎn)溫度可以預(yù)報(bào)是否發(fā)生霜凍，提醒農(nóng)戶及時(shí)處理，使農(nóng)作物免受損害。

3 無線網(wǎng)絡(luò)組建及信息中心設(shè)計(jì)

3.1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)

ZigBee網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層的基礎(chǔ)，是連接感知層和應(yīng)用層的橋梁。ZigBee支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、全功能設(shè)備（FFD）和精簡(jiǎn)功能設(shè)備（RFD），一般具有星形、樹形、網(wǎng)狀3種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定了系統(tǒng)成本、網(wǎng)絡(luò)容量、通信質(zhì)量和功能實(shí)現(xiàn)等。精簡(jiǎn)功能設(shè)備由于省去內(nèi)存和其他電路，降低了ZigBee部件成本，但是只能傳送信息給FFD或從FFD接收信息，相互之間不能通信[7-8]。根據(jù)大面積種植區(qū)域的實(shí)際情況，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器及全功能設(shè)備，ZigBee網(wǎng)絡(luò)由智能節(jié)點(diǎn)組成，同時(shí)具備終端節(jié)點(diǎn)（ZE）、路由節(jié)點(diǎn)（ZR）和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)（ZC）的功能，不再包含精簡(jiǎn)功能設(shè)備。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)的工作模式分為信標(biāo)和非信標(biāo)模式，信標(biāo)模式實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備的同步工作和休眠；而非信標(biāo)模式則只允許ZE進(jìn)行周期性休眠。本系統(tǒng)采用非信標(biāo)模式，實(shí)現(xiàn)ZE節(jié)點(diǎn)周期性休眠，降低系統(tǒng)能耗。ZE節(jié)點(diǎn)周期性醒來與父節(jié)點(diǎn)握手以確認(rèn)自己仍處在網(wǎng)絡(luò)中，從休眠模式轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)傳輸模式一般只需要15 ms[9]。

農(nóng)田面積廣闊，傳感器節(jié)點(diǎn)部署規(guī)模大[10]，為了對(duì)不同空間角度的信息進(jìn)行采集，提高信息監(jiān)測(cè)精度和信噪比，系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)容量大，通信質(zhì)量高的網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組建WSN。將智能節(jié)點(diǎn)部署在農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的適當(dāng)位置后，選擇其中1個(gè)節(jié)點(diǎn)擔(dān)任協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)任務(wù)，上電后首先初始化硬件及ZigBee協(xié)議棧，發(fā)起網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)，建立網(wǎng)絡(luò)；然后其他節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后通過查找網(wǎng)絡(luò)加入，獲取64位物理地址與16位網(wǎng)絡(luò)地址的正確映射，從而完成終端節(jié)點(diǎn)的加入和網(wǎng)絡(luò)組建，組網(wǎng)設(shè)計(jì)流程見圖5。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置過程依靠AT指令完成。重要參數(shù)的設(shè)置方法：（1）網(wǎng)絡(luò)號(hào)發(fā)送指令A(yù)T+PID=<數(shù)字字符串>，網(wǎng)絡(luò)號(hào)范圍0～65 535；（2）網(wǎng)絡(luò)物理信道發(fā)送AT+CHA=<數(shù)字字符串>，物理信道范圍為11～26；（3）設(shè)備類型發(fā)送 AT+TYP=<數(shù)字字符>，0=協(xié)調(diào)器，1=路由器，2=終端設(shè)備；（4）網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)送AT+NID=<數(shù)字字符串>，網(wǎng)絡(luò)地址范圍0～65 527，65 535為隨機(jī)地址，協(xié)調(diào)器加入網(wǎng)絡(luò)后，網(wǎng)絡(luò)地址固定為0，其他節(jié)點(diǎn)不能設(shè)置為0；（5）透?jìng)鞯刂罚磾?shù)據(jù)發(fā)送目的地址，發(fā)送AT+TID=<數(shù)字字符串>，0～65 527 為指定地址，65 535為廣播地址。

3.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)

GPRS網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)層的重要組成部分，它接收ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)到信息監(jiān)測(cè)中心，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，拓展監(jiān)測(cè)距離，突破地域限制。本系統(tǒng)采用的GPRS數(shù)傳模塊在與ZigBee構(gòu)成Mesh網(wǎng)狀時(shí)，作為協(xié)調(diào)器網(wǎng)關(guān)使用，發(fā)起建立近距離局域網(wǎng)。局域網(wǎng)組網(wǎng)成功后，GPRS接收來自ZigBee節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的同時(shí)，利用移動(dòng)基站建立遠(yuǎn)程GPRS網(wǎng)絡(luò)連接。GPRS連接遠(yuǎn)程服務(wù)器流程見圖6，其中主中心IP地址或域名的擴(kuò)展AT命令為AT+IPAD=xxx，IP地址必須為數(shù)據(jù)中心公網(wǎng)IP，若為內(nèi)網(wǎng)可通過設(shè)置路由進(jìn)行端口映射或下載花生殼內(nèi)網(wǎng)版軟件進(jìn)行域名解析解決；端口建議設(shè)置在1 024以上；APN設(shè)置為CMNET；SIM卡號(hào)碼為 AT+PHON=“11位手機(jī)號(hào)碼”。

GPRS模塊通過數(shù)據(jù)中心的IP地址以及端口號(hào)等參數(shù)，向數(shù)據(jù)中心發(fā)起TCP或UDP通信請(qǐng)求進(jìn)行PPP撥號(hào)。在得到中心響應(yīng)后，GPRS即認(rèn)為與中心握手成功，然后就保持通信連接一直存在，如果通信連接中斷，GPRS立即重新與中心握手。一旦接收來自節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，GPRS模塊就立即把節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)封裝在一個(gè)TCP/UDP數(shù)據(jù)包里，發(fā)送給數(shù)據(jù)中心。

3.3 信息中心設(shè)計(jì)

中央信息處理中心由中心PC、Kingview6.55、數(shù)據(jù)庫等組成，其主要功能有：（1）數(shù)據(jù)顯示與查詢，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的圖形、報(bào)表、曲線顯示和查詢；（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表的形式進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，便于用戶調(diào)用；（3）系統(tǒng)管理，包括用戶權(quán)限管理、設(shè)備管理、信息維護(hù)管理；（4）WEB界面發(fā)布，能夠使用戶無論身在何處，只要通過互聯(lián)網(wǎng)就能夠了解農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，突破地域限制；（5）安全報(bào)警，一旦超出設(shè)定的專家閾值范圍，中心界面以紅色進(jìn)行警示。

4 系統(tǒng)性能測(cè)試

系統(tǒng)性能測(cè)試包括ZigBee節(jié)點(diǎn)間、ZigBee與GPRS通信可靠性，系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度的測(cè)試。測(cè)試方案是將空氣溫度、濕度、光照度等傳感器接入ZigBee節(jié)點(diǎn)，部署在測(cè)試場(chǎng)所，形成無線傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；再將采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS遠(yuǎn)程發(fā)送到組態(tài)王信息中心。系統(tǒng)測(cè)試實(shí)測(cè)界面見圖7。

系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新，現(xiàn)隨機(jī)選取測(cè)試過程中某一時(shí)刻的部分環(huán)境參數(shù)測(cè)試值，與實(shí)際值進(jìn)行比較（表2）。

將測(cè)試場(chǎng)所各種環(huán)境參數(shù)的實(shí)際值作為標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試值與標(biāo)準(zhǔn)比較，誤差均未超過1%，測(cè)試結(jié)果表明ZigBee節(jié)點(diǎn)可以準(zhǔn)確地將傳感器信息通過GPRS傳到中央信息中心，網(wǎng)絡(luò)傳輸可靠；信息中心能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)，生成報(bào)表及曲線，滿足遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的目的。

5 結(jié)論

構(gòu)建設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)3層架構(gòu)，集信息采集、傳輸、識(shí)別應(yīng)用為一體，實(shí)現(xiàn)種植區(qū)域統(tǒng)一配置，統(tǒng)一管理。設(shè)計(jì)無線局域網(wǎng)ZigBee與無線廣域網(wǎng)GPRS多網(wǎng)絡(luò)融合通信模式，搭建底層無線傳感網(wǎng)絡(luò)，解決農(nóng)田不同空間角度傳感器部署困難的問題，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田環(huán)境信息無線近距離采集與遠(yuǎn)程傳輸。利用Kingview 6.55搭建上位機(jī)平臺(tái)，結(jié)合WEB網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，提高數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享性，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田種植環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

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