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

目錄
第一篇 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
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(gòu)與技術(shù) 8
2.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu) 8
2.1.1 系統(tǒng)構(gòu)建原則 8
2.1.2 系統(tǒng)整體架構(gòu) 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(wù)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(guān)鍵技術(shù) 16
2.3.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 16
2.3.2 嵌入式技術(shù) 17
2.3.3 無線路由技術(shù) 18
2.3.4 身份識別技術(shù) 19
2.3.5 近程通信技術(shù) 20
2.3.6 遠(yuǎn)程通信技術(shù) 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(shè)計與實現(xiàn)目標(biāo) 27
3.2 子系統(tǒng)整體介紹 27
3.3 系統(tǒng)相關(guān)模塊及技術(shù)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(dǎo)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(shè)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(shè)計方案 52
3.5.4 智能監(jiān)控功能設(shè)計方案 53
3.6 系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn) 56
3.6.1 水質(zhì)采集功能及其相關(guān)算法 56
3.6.2 循環(huán)監(jiān)測功能 61
3.6.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控功能 65
3.6.4 MCGS軟件設(shè)計 69
3.7 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)測試及樣機(jī)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(shè)計的背景與意義 80
4.1.1 設(shè)計背景 80
4.1.2 設(shè)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(shè)計思想與方法 82
4.4 相關(guān)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(luò)數(shù)據(jù)爬蟲技術(shù) 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(shè)計 93
4.6.1 重點(diǎn)水系信息表 93
4.6.2 監(jiān)測站點(diǎn)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(wù)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(gòu)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(diǎn)切換頁面 124
4.7.7 全國站點(diǎn)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(guān)頁面 133
4.8 軟件功能測試 134
4.8.1 軟件運(yùn)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(wù)器端業(yè)務(wù)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(wù)器整體框架 144
5.3 數(shù)據(jù)庫及接口設(shè)計 145
5.3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 145
5.3.2 用戶類API接口設(shè)計 147
5.3.3 設(shè)備類的API接口設(shè)計 152
5.3.4 傳感器類的API接口設(shè)計 155
5.3.5 數(shù)據(jù)點(diǎn)類的API接口設(shè)計 158
5.4 業(yè)務(wù)模塊設(shè)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(wù)模塊 162
5.4.3 設(shè)備類業(yè)務(wù)模塊 165
5.4.4 傳感器類業(yè)務(wù)模塊 167
5.4.5 數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)類業(yè)務(wù)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(shè)計的背景、目標(biāo)與意義 173
6.1.1 系統(tǒng)設(shè)計的背景 173
6.1.2 系統(tǒng)設(shè)計的目的 173
6.1.3 系統(tǒng)設(shè)計的意義 174
6.2 系統(tǒng)整體介紹 175
6.3 相關(guān)知識介紹 177
6.3.1 LoRa無線通信技術(shù) 177
6.3.2 滴灌技術(shù) 177
6.3.3 無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 178
6.3.4 OneNET平臺介紹 179
6.4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與實現(xiàn) 181
6.4.1 硬件整體結(jié)構(gòu) 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(shè)計 197
6.5 系統(tǒng)硬件驅(qū)動設(shè)計與實現(xiàn) 199
6.5.1 SX1278LoRa擴(kuò)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(jī)軟件設(shè)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(luò)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(shè)計與實現(xiàn)目標(biāo) 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(gòu)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(shè)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(wù)設(shè)計與實現(xiàn) 232
7.5.1 系統(tǒng)登錄窗口設(shè)計 232
7.5.2 實時地圖面板設(shè)計 234
7.5.3 分區(qū)定時控制設(shè)計 236
7.5.4 分區(qū)輪詢控制設(shè)計 237
7.5.5 自適應(yīng)模糊控制設(shè)計 239
7.5.6 墑情監(jiān)測面板設(shè)計 240
7.5.7 記錄查詢面板設(shè)計 243
7.5.8 生成應(yīng)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(shè)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(shè)目標(biāo)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(shè)計 259
8.3.1 工程總體架構(gòu) 259
8.3.2 應(yīng)用系統(tǒng)總體架構(gòu) 260
8.3.3 園區(qū)技術(shù)路線 261
8.4 硬件系統(tǒng)設(shè)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(shè)計 280
8.5.1 軟件系統(tǒng)架構(gòu) 280
8.5.2 異構(gòu)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(shè)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(yù)測預(yù)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(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險防范技術(shù) 286
9.1 國內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢分析 287
9.2 研究目標(biāo)及內(nèi)容 289
9.2.1 項目目標(biāo)及考核指標(biāo) 289
9.2.2 項目研究內(nèi)容、研究方法及技術(shù)路線 291
9.3 項目任務(wù)分解方案 298
9.3.1 項目任務(wù)分解情況 298
9.3.2 林果水旱災(zāi)害田間監(jiān)測技術(shù) 300
9.3.3 林果水旱災(zāi)害遙感監(jiān)測技術(shù) 303
9.3.4 林果水旱災(zāi)害成災(zāi)機(jī)理及演變規(guī)律 305
9.3.5 多維度林果水旱災(zāi)情預(yù)測預(yù)警模型 307
9.3.6 多平臺林果災(zāi)情風(fēng)險評估體系 313
9.3.7 林果減損增效技術(shù)及其應(yīng)用 315
參考文獻(xiàn) 319