面向農(nóng)業(yè)領域的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測與控制技術

目錄
第一篇 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術
第1章 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概述 3
1.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)介紹 3
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.3 主要發(fā)展趨勢 6
第2章 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構與技術 8
2.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術架構 8
2.1.1 系統(tǒng)構建原則 8
2.1.2 系統(tǒng)整體架構 9
2.1.3 創(chuàng)新解決方案 11
2.2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)業(yè)務流程 12
2.2.1 信息感知 12
2.2.2 信息安全 14
2.2.3 通信傳輸 15
2.2.4 處理分析 15
2.3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術 16
2.3.1 傳感器網(wǎng)絡技術 16
2.3.2 嵌入式技術 17
2.3.3 無線路由技術 18
2.3.4 身份識別技術 19
2.3.5 近程通信技術 20
2.3.6 遠程通信技術 23
第二篇 農(nóng)業(yè)用水安全
第3章 農(nóng)業(yè)水質(zhì)監(jiān)測硬件系統(tǒng) 27
3.1 設計與實現(xiàn)目標 27
3.2 子系統(tǒng)整體介紹 27
3.3 系統(tǒng)相關模塊及技術介紹 28
3.3.1 PLC處理器 28
3.3.2 EM235模塊 31
3.3.3 DTU模塊 33
3.3.4 Modbus協(xié)議 35
3.3.5 MCGS組態(tài)軟件 36
3.4 水質(zhì)傳感器及其采集電路 38
3.4.1 溫度傳感器及采集電路 38
3.4.2 酸堿度傳感器及采集電路 39
3.4.3 氨氮傳感器及采集電路 40
3.4.4 溶解氧傳感器及采集電路 42
3.4.5 鹽度傳感器及采集電路 44
3.4.6 濁度傳感器及采集電路 45
3.4.7 電導率傳感器及采集電路 47
3.5 系統(tǒng)外部接線方案及智能功能設計方案 48
3.5.1 PLC外部接線方案 48
3.5.2 EM235外部接線方案 50
3.5.3 智能監(jiān)測功能設計方案 52
3.5.4 智能監(jiān)控功能設計方案 53
3.6 系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn) 56
3.6.1 水質(zhì)采集功能及其相關算法 56
3.6.2 循環(huán)監(jiān)測功能 61
3.6.3 遠程監(jiān)控功能 65
3.6.4 MCGS軟件設計 69
3.7 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)測試及樣機展示 75
3.7.1 Modbus協(xié)議測試 75
3.7.2 MCGS組態(tài)測試 77
3.7.3 數(shù)據(jù)分析 79
第4章 農(nóng)業(yè)水質(zhì)監(jiān)測軟件系統(tǒng) 80
4.1 軟件設計的背景與意義 80
4.1.1 設計背景 80
4.1.2 設計意義 80
4.2 軟件整體介紹 81
4.2.1 軟件框架介紹 81
4.2.2 整體功能介紹 81
4.3 軟件設計思想與方法 82
4.4 相關知識介紹 83
4.4.1 Java語言概述 83
4.4.2 Android簡介 84
4.4.3 MySQL數(shù)據(jù)庫 86
4.4.4 SQLite數(shù)據(jù)庫 87
4.4.5 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)爬蟲技術 88
4.5 客戶端軟件需求分析 90
4.5.1 功能性需求 90
4.5.2 非功能性需求 92
4.6 數(shù)據(jù)庫設計 93
4.6.1 重點水系信息表 93
4.6.2 監(jiān)測站點表 93
4.6.3 水質(zhì)數(shù)據(jù)表 94
4.6.4 省級數(shù)據(jù)表 95
4.6.5 市級數(shù)據(jù)表 96
4.6.6 縣級數(shù)據(jù)表 96
4.6.7 社區(qū)數(shù)據(jù)表 97
4.7 軟件業(yè)務功能實現(xiàn) 98
4.7.1 開發(fā)環(huán)境搭建 98
4.7.2 軟件代碼結(jié)構與作用 99
4.7.3 主界面創(chuàng)建及頁面切換策略 103
4.7.4 流域水質(zhì)數(shù)據(jù)實時采集模塊 111
4.7.5 水質(zhì)實時監(jiān)測頁面 121
4.7.6 監(jiān)測站點切換頁面 124
4.7.7 全國站點數(shù)據(jù)可視化頁面 126
4.7.8 數(shù)據(jù)分析頁面 128
4.7.9 社區(qū)水質(zhì)數(shù)據(jù)查詢頁 131
4.7.10 用戶相關頁面 133
4.8 軟件功能測試 134
4.8.1 軟件運行效果測試 134
4.8.2 軟件深度遍歷測試 140
4.8.3 軟件深度性能測試 142
第5章 農(nóng)業(yè)水質(zhì)監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)平臺 143
5.1 云服務器端業(yè)務需求分析 143
5.1.1 功能性需求分析 143
5.1.2 非功能性需求分析 144
5.2 云服務器整體框架 144
5.3 數(shù)據(jù)庫及接口設計 145
5.3.1 數(shù)據(jù)庫設計 145
5.3.2 用戶類API接口設計 147
5.3.3 設備類的API接口設計 152
5.3.4 傳感器類的API接口設計 155
5.3.5 數(shù)據(jù)點類的API接口設計 158
5.4 業(yè)務模塊設計與實現(xiàn) 162
5.4.1 開發(fā)及部署環(huán)境搭建 162
5.4.2 用戶類業(yè)務模塊 162
5.4.3 設備類業(yè)務模塊 165
5.4.4 傳感器類業(yè)務模塊 167
5.4.5 數(shù)據(jù)節(jié)點類業(yè)務模塊 169
第三篇 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉
第6章 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉硬件系統(tǒng) 173
6.1 系統(tǒng)設計的背景、目標與意義 173
6.1.1 系統(tǒng)設計的背景 173
6.1.2 系統(tǒng)設計的目的 173
6.1.3 系統(tǒng)設計的意義 174
6.2 系統(tǒng)整體介紹 175
6.3 相關知識介紹 177
6.3.1 LoRa無線通信技術 177
6.3.2 滴灌技術 177
6.3.3 無線傳感網(wǎng)絡技術 178
6.3.4 OneNET平臺介紹 179
6.4 系統(tǒng)硬件電路設計與實現(xiàn) 181
6.4.1 硬件整體結(jié)構 181
6.4.2 田間無線控制器電路 184
6.4.3 手持控制端電路 187
6.4.4 無線中繼電路 190
6.4.5 土壤墑情監(jiān)測電路 192
6.4.6 數(shù)據(jù)上傳模塊電路 196
6.4.7 系統(tǒng)硬件實物產(chǎn)品化設計 197
6.5 系統(tǒng)硬件驅(qū)動設計與實現(xiàn) 199
6.5.1 SX1278LoRa擴頻無線模塊驅(qū)動 199
6.5.2 SIM900A模塊驅(qū)動 199
6.5.3 語音芯片驅(qū)動 203
6.5.4 數(shù)碼管顯示驅(qū)動 203
6.5.5 1602液晶顯示驅(qū)動 203
6.5.6 土壤墑情傳感器驅(qū)動 204
6.5.7 上位機軟件設計 205
6.6 系統(tǒng)實地測試 207
6.6.1 無線信號傳輸距離及穩(wěn)定性測試 207
6.6.2 太陽能供電系統(tǒng)測試 209
6.6.3 電磁閥啟停測試 210
6.6.4 網(wǎng)絡通信測試 210
6.6.5 土壤墑情信息上傳電腦端測試 211
6.6.6 系統(tǒng)整體測試 212
第7章 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉軟件系統(tǒng) 213
7.1 設計與實現(xiàn)目標 213
7.2 子系統(tǒng)整體介紹 213
7.3 虛擬儀器LabVIEW介紹 215
7.3.1 程序結(jié)構和常用函數(shù)介紹 216
7.3.2 LabVIEW中串口的實現(xiàn) 220
7.4 模糊控制理論及其設計 221
7.4.1 模糊化過程 221
7.4.2 模糊邏輯推理 223
7.4.3 清晰化過程 224
7.4.4 模糊控制器 226
7.5 軟件業(yè)務設計與實現(xiàn) 232
7.5.1 系統(tǒng)登錄窗口設計 232
7.5.2 實時地圖面板設計 234
7.5.3 分區(qū)定時控制設計 236
7.5.4 分區(qū)輪詢控制設計 237
7.5.5 自適應模糊控制設計 239
7.5.6 墑情監(jiān)測面板設計 240
7.5.7 記錄查詢面板設計 243
7.5.8 生成應用程序文件 245
7.5.9 安裝文件生成 246
第四篇 案例分析
第8章 案例分析——市級現(xiàn)代果業(yè)展示中心建設方案 251
8.1 項目提要 251
8.1.1 項目背景 251
8.1.2 園區(qū)現(xiàn)狀概括 252
8.1.3 建設目標與原則 256
8.1.4 項目主要內(nèi)容 256
8.2 需求分析 257
8.2.1 總體需求 257
8.2.2 系統(tǒng)需求分析 257
8.2.3 用戶需求分析 257
8.2.4 功能需求分析 258
8.3 總體設計 259
8.3.1 工程總體架構 259
8.3.2 應用系統(tǒng)總體架構 260
8.3.3 園區(qū)技術路線 261
8.4 硬件系統(tǒng)設計 263
8.4.1 中央控制中心 263
8.4.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng) 265
8.4.3 水肥一體化滴灌單元 269
8.4.4 土壤墑情監(jiān)測站 272
8.4.5 農(nóng)田小氣候觀測站 275
8.4.6 溫室自動控制系統(tǒng) 277
8.5 軟件功能設計 280
8.5.1 軟件系統(tǒng)架構 280
8.5.2 異構數(shù)據(jù)庫管理 282
8.5.3 用戶管理 282
8.5.4 多路視頻實時監(jiān)測 283
8.5.5 多源信息可視化展示 283
8.5.6 設備管理 283
8.5.7 多模式控制 284
8.5.8 日志管理 284
8.5.9 綜合預測預警與溫室智能控制 284
8.5.10 作物長勢模型 285
第9章 案例分析——林果水旱災害監(jiān)測預警與風險防范技術 286
9.1 國內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢分析 287
9.2 研究目標及內(nèi)容 289
9.2.1 項目目標及考核指標 289
9.2.2 項目研究內(nèi)容、研究方法及技術路線 291
9.3 項目任務分解方案 298
9.3.1 項目任務分解情況 298
9.3.2 林果水旱災害田間監(jiān)測技術 300
9.3.3 林果水旱災害遙感監(jiān)測技術 303
9.3.4 林果水旱災害成災機理及演變規(guī)律 305
9.3.5 多維度林果水旱災情預測預警模型 307
9.3.6 多平臺林果災情風險評估體系 313
9.3.7 林果減損增效技術及其應用 315
參考文獻 319