基于三網(wǎng)融合的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)的研究

管 頡

（南京財經(jīng)學(xué)校）

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)目前尚處于研發(fā)階段，整個市場并不成熟。精細(xì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對農(nóng)作物生長環(huán)境實時監(jiān)控，但依舊沒能將農(nóng)業(yè)從業(yè)人員從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中解脫出來，依舊無法做到隨時隨地進(jìn)行實時監(jiān)控。隨著農(nóng)村通信設(shè)施逐步改善，本文將借助于3G 網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)一套基于Android 平臺的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控軟件，進(jìn)而實現(xiàn)隨時隨地對生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控的能力。

第一章 緒論

一、課題研究背景

農(nóng)村信息化是通訊技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)在農(nóng)村生產(chǎn)、生活和社會管理中實現(xiàn)普遍應(yīng)用和推廣的過程。農(nóng)村信息化是社會信息化的一部分，不僅包括農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，還包括微電子技術(shù)、通信技術(shù)、光電技術(shù)等在農(nóng)村生產(chǎn)生活管理等方面普遍而系統(tǒng)應(yīng)用的過程。借助于農(nóng)村信息化，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)將會迎來新的挑戰(zhàn)和機(jī)會，農(nóng)村信息化也是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文旨在利用無線網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)一個易用性強(qiáng)、可實時交互、遠(yuǎn)程控制的溫控系統(tǒng)。

二、生產(chǎn)控制系統(tǒng)概述

整個系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能組織上分為以下幾個部分：

1.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；

2.Web 網(wǎng)站服務(wù)器；

3.Android 手持終端軟件。

無線傳感網(wǎng)絡(luò)由隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點構(gòu)成，利用各個節(jié)點內(nèi)置的傳感器測量其周邊環(huán)境的熱、紅外等信號，進(jìn)而獲得包括溫度、濕度、光強(qiáng)度、加速度等眾多物理信號，此外還可以對節(jié)點進(jìn)行反饋控制。

Web 網(wǎng)站服務(wù)器模塊主要需要實現(xiàn)在瀏覽器端和手持終端的數(shù)據(jù)監(jiān)控和反饋控制功能，實現(xiàn)終端部分實時動態(tài)信息的展示，Android 手持終端軟件則通過通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)隨時隨地對信息的獲取。

第二章 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及研究的內(nèi)容

一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

近年來，國外如新西蘭、以色列、荷蘭等國在設(shè)施農(nóng)業(yè)中研究和生產(chǎn)方面已達(dá)到很高的水平。我國近年來，塑料大棚和日光溫室為主體的設(shè)施農(nóng)業(yè)正迅速發(fā)展。與國外相比，科技含量低、勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)水平和效益低下等問題依舊存在。因此，迫切需要改進(jìn)現(xiàn)有農(nóng)業(yè)技術(shù)，進(jìn)一步提高我國農(nóng)業(yè)設(shè)施的整體水平。

要實現(xiàn)高水平的農(nóng)業(yè)設(shè)施，涉及眾多關(guān)鍵技術(shù)，環(huán)境信息的獲取也是關(guān)鍵技術(shù)之一。開發(fā)性能價格比高的設(shè)施農(nóng)業(yè)用傳感器是當(dāng)務(wù)之急，傳感器技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為21 世紀(jì)的一項重要技術(shù)，重視傳感器在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用是勢在必行的。

目前而言，國內(nèi)外針對傳感器、傳感器網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)的研究項目很多。針對傳感器與通信網(wǎng)絡(luò)的研究和實現(xiàn)已經(jīng)成為該領(lǐng)域的熱點之一，相信在不久的將來，隨著網(wǎng)絡(luò)觸手可及和設(shè)備高度智能化，傳感器網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)將會扮演著著至關(guān)重要的角色。

二、課題研究的內(nèi)容及意義

隨著農(nóng)村信息化以及三網(wǎng)融合的不斷發(fā)展，農(nóng)村通信基礎(chǔ)設(shè)施已得到了迅猛發(fā)展，利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息發(fā)布和資源的共享已變得越來越成熟。但是，目前我國農(nóng)業(yè)整體技術(shù)水平還比較低下，還具有長足的發(fā)展空間，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)整體上停留在粗放型、勞動密集型水平，產(chǎn)業(yè)技術(shù)投入有待增加。利用農(nóng)村信息化和三網(wǎng)融合工程，將新技術(shù)投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，將有助于實現(xiàn)精細(xì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。

在無線傳感網(wǎng)、Internet、移動3G 網(wǎng)三網(wǎng)融合的背景下，開發(fā)出一套系統(tǒng)，利用這套系統(tǒng)可以更好地實現(xiàn)對農(nóng)作物生長環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控，降低用戶勞動強(qiáng)度提高生產(chǎn)效率。為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)計一個良好的方案來降低農(nóng)業(yè)成本，提高管理效率，促進(jìn)農(nóng)民增產(chǎn)增收。

第三章 系統(tǒng)總體架構(gòu)及相關(guān)技術(shù)分析

農(nóng)業(yè)三網(wǎng)融合系統(tǒng)通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)收集農(nóng)作物生長過程中的各項物理參數(shù)及時了解農(nóng)作物的生長環(huán)境。整個系統(tǒng)主要涉及無線傳感網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)、通信網(wǎng)，環(huán)境信息通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)服務(wù)器經(jīng)由因特網(wǎng)傳輸至數(shù)據(jù)庫，Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Socket 服務(wù)器通過小型局域網(wǎng)進(jìn)行部署，手持終端通過通信網(wǎng)絡(luò)連接至Socket 服務(wù)器。本系統(tǒng)采用先進(jìn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對農(nóng)作物的生長環(huán)境進(jìn)行實時、連續(xù)的監(jiān)測，保證農(nóng)作物的產(chǎn)量及質(zhì)量。從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精準(zhǔn)化控制，并且為農(nóng)業(yè)科研提供大量寶貴的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

所謂“三網(wǎng)融合”，是一種廣義的、社會化的說法，在現(xiàn)階段它并不意味著電信網(wǎng)、計算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三大網(wǎng)絡(luò)的物理合一，而主要是指業(yè)務(wù)應(yīng)用的融合。三大網(wǎng)絡(luò)通過技術(shù)改造，能夠提供包括語音、數(shù)據(jù)、圖像等綜合多媒體的通信業(yè)務(wù)。

21 世紀(jì)是社會高度信息化、經(jīng)濟(jì)高度知識化的時代，知識和信息已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本因素。農(nóng)業(yè)信息技術(shù)作為新的農(nóng)業(yè)科技革命的先導(dǎo)，在促進(jìn)未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和整個農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步中將起到全局推動作用。因此，積極開展農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的研究應(yīng)用，使高新技術(shù)為農(nóng)業(yè)服務(wù)，對于全面實施“科教興國戰(zhàn)略”具有重大意義。

第四章 總結(jié)與展望

一、總結(jié)

本文考慮我國設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的實施現(xiàn)狀，實現(xiàn)了一個基于三網(wǎng)融合的系統(tǒng)，實現(xiàn)對農(nóng)作物生長環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，精化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。本文工作目的采用當(dāng)今流行的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)了低成本的、高速率遠(yuǎn)程訪問控制的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動提供一套智能管理方案。

二、下一步工作展望

本文設(shè)計的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)還存在較多不足，有待進(jìn)一步地改進(jìn)及完善，在今后的研究中，可以增加更多的傳感器接口種類，使環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容更加豐富。同時在硬件資源上，可以做更深入地挖掘使系統(tǒng)功能更加完備；在系統(tǒng)功耗上也可以作進(jìn)一步的優(yōu)化。

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