基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)移動平臺設(shè)計與實現(xiàn)

馬冠南 丁春雨 谷金英 鄒思佳 袁鐵英

（吉林省農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，吉林長春 130033）

近年來，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)、傳感器測量技術(shù)、遙感和地理信息技術(shù)的不斷發(fā)展，利用部署在大田的各類傳感器和通信網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)農(nóng)田參數(shù)的實時獲取和可視化監(jiān)測，為農(nóng)業(yè)宏觀生產(chǎn)管理、早期糧食估產(chǎn)、災情動態(tài)監(jiān)測評估等提供快速、宏觀的信息[1]，為政府和有關(guān)部門提供及時、準確的農(nóng)情數(shù)據(jù)。這對推進農(nóng)情動態(tài)監(jiān)測的業(yè)務化運行與公益化服務具有深遠的現(xiàn)實意義。

1 總體設(shè)計

本文設(shè)計與實現(xiàn)的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)移動平臺是一款應用農(nóng)田實時監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，把農(nóng)田生態(tài)環(huán)境參數(shù)及時展示在手機上，可以讓工作人員隨時隨地查看實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)及時發(fā)布信息服務的手機應用。另外，工作人員還可以使用App的人工監(jiān)測上報功能，對樣方調(diào)查數(shù)據(jù)進行上報，將樣方點拍照上傳到數(shù)據(jù)庫，來提高野外調(diào)查工作效率?？傮w功能設(shè)計如圖1所示。該平臺提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)包括視頻監(jiān)控、氣象參數(shù)、土壤參數(shù)、高光譜數(shù)據(jù)、光合有效輻射、葉面積指數(shù)等；提供的信息服務包括墑情動態(tài)、長勢動態(tài)、災害監(jiān)測、產(chǎn)量預測、面積監(jiān)測、雪情監(jiān)測、樣方數(shù)據(jù)等。

2 實現(xiàn)方式

2.1 功能模塊設(shè)計

2.1.1 用戶管理。用戶管理模塊功能用來管理用戶的所有信息，該模塊可分為用戶注冊管理功能、用戶密碼找回功能、用戶登錄信息驗證功能。

2.1.2 農(nóng)情監(jiān)測數(shù)據(jù)展示。農(nóng)情監(jiān)測數(shù)據(jù)展示模塊使用了E-chart開源圖表框架[2]，展現(xiàn)形式有儀表盤、曲線、柱狀圖、表格等。

2.1.3 監(jiān)測站點位置地圖展示。將監(jiān)測點位置在地圖上用紅色氣泡標記出來，點擊氣泡可以進入該監(jiān)測點的詳細監(jiān)測信息界面，讓用戶直觀看到所有監(jiān)測點的位置分布。該功能通過高德地圖SDK進行開發(fā)，數(shù)據(jù)準確。

2.1.4 監(jiān)測站點搜索查詢。根據(jù)站點名稱可以精準搜索或者模糊搜索監(jiān)測站點，通過搜索站點來查詢想要的站點信息、站點監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2.1.5 監(jiān)測預警信息接收。該App能夠及時接收服務器發(fā)送的監(jiān)測預警信息，并在界面上用數(shù)字圖標提醒用戶及時查看，做好防災減災工作。

2.1.6 人工監(jiān)測數(shù)據(jù)上報。野外調(diào)查人員可以使用App把實地監(jiān)測的樣方數(shù)據(jù)填寫在App上，并可以使用手機拍攝現(xiàn)場照片，使用App的上傳功能，把數(shù)據(jù)上傳到服務器進行保存。該功能可以上傳表單和照片，采用文件上傳形式，服務器對上傳數(shù)據(jù)進行解析存儲入庫。該模塊分為3個子模塊：添加樣方點模塊、土壤含水量調(diào)查模塊、作物長勢調(diào)查模塊。

2.1.7 樣方數(shù)據(jù)查詢展示。用戶可以根據(jù)樣方點名稱進行精準搜索或者模糊搜索樣方點，樣方點數(shù)據(jù)展示包括實地調(diào)查數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)曲線展示。

2.1.8 信息服務。信息服務主要是對遙感監(jiān)測信息的展示，包括面積監(jiān)測、產(chǎn)量預測、長勢動態(tài)、墑情動態(tài)、災害監(jiān)測和雪情監(jiān)測。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 基于WebGIS的空間信息共享技術(shù)。WebGIS是基于網(wǎng)絡(luò)的空間數(shù)據(jù)共享的一種模式，它利用Web瀏覽器或移動終端作為客戶端，利用網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式處理。WebGIS數(shù)據(jù)共享模式實現(xiàn)了分布式條件下的空間數(shù)據(jù)共享，不同格式的數(shù)據(jù)能通過WebGIS信息中心進行數(shù)據(jù)發(fā)布，并從實際應用出發(fā)，參照數(shù)據(jù)庫的信息量，把各個系統(tǒng)的分支與整個農(nóng)情服務聯(lián)系起來，使信息共享[3-4]。

2.2.2 基于安卓系統(tǒng)的信息快速檢索技術(shù)。本文主要采用安卓系統(tǒng)結(jié)合農(nóng)業(yè)實際情況，目的是為了完善智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，最終建立一個便民實用的農(nóng)業(yè)信息平臺。信息檢索模塊是智慧農(nóng)業(yè)移動平臺的核心模塊，農(nóng)情信息的檢索首先要考慮信息文件格式問題。本文設(shè)計的移動平臺系統(tǒng)可對圖片、視頻、文字等進行有效的處理，同時系統(tǒng)設(shè)計相應的檢索方式以便對系統(tǒng)支持的文件進行有效訪問[5]。

3 試驗結(jié)果分析

針對基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)移動平臺進行試驗測試，并對農(nóng)情監(jiān)測和信息服務2個部分的測試結(jié)果進行分析。進入智慧農(nóng)業(yè)移動平臺，默認選中的是農(nóng)情監(jiān)測，農(nóng)情監(jiān)測界面主要有監(jiān)測站點查詢、監(jiān)測地圖、人工監(jiān)測三大功能（圖2），另外，還有6類監(jiān)測數(shù)據(jù)（視頻監(jiān)控、氣象參數(shù)、土壤參數(shù)、高光譜、光合有效輻射、葉面積指數(shù)）的快速入口。其中：視頻監(jiān)控可以實現(xiàn)實時傳輸；氣象參數(shù)、土壤參數(shù)、光合有效輻射的監(jiān)測頻率為1次/h；高光譜和葉面積指數(shù)的監(jiān)測頻率為2次/d。點擊主頁底部的信息服務選項卡，進入信息服務界面（圖3），信息服務包括監(jiān)測預警、樣方數(shù)據(jù)和區(qū)劃數(shù)據(jù)三大功能，還有6類監(jiān)測報告（長勢動態(tài)、墑情動態(tài)、雪情動態(tài)、面積監(jiān)測、災害監(jiān)測、產(chǎn)量預測）的快速入口。用戶點擊相應圖標，可以完成對各類監(jiān)測報告的查詢。

4 結(jié)論

本文采用集成創(chuàng)新的研究方法，通過與實際需求相結(jié)合，實現(xiàn)了利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測的農(nóng)情信息共享。通過這些信息的實時共享，服務于廣大農(nóng)戶、企業(yè)，提供農(nóng)田管理的推薦措施，提高其災害防控能力，提高糧食產(chǎn)量。同時，將農(nóng)情信息及時推送給各農(nóng)業(yè)管理部門，使其足不出戶便能了解農(nóng)情信息，有助于提高管理效率。