農(nóng)場(chǎng)作物環(huán)境監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)

　　為了方便農(nóng)戶查看土壤情況有效幫助農(nóng)戶防災(zāi)減災(zāi)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)場(chǎng)作物的在線監(jiān)測(cè)，本文設(shè)計(jì)了一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的土地管理設(shè)備——農(nóng)產(chǎn)作物環(huán)境監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)、ESP8266、DHT11、BHT-D型PH復(fù)合電極模塊、云服務(wù)器、Android、MyBatis、MVP、Retrofits等技術(shù)，通過在多種不同環(huán)境中檢測(cè)到農(nóng)場(chǎng)土壤的溫度濕度PH值數(shù)據(jù)，將硬件采集到的數(shù)據(jù)和分析的結(jié)果通過軟件的交互界面展現(xiàn)給農(nóng)戶，根據(jù)具體情況對(duì)作物進(jìn)行施肥、灌溉、加溫等操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。

　　農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，目前雖然農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化取得較大的發(fā)展，但是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理方式還是古老的管理方式，采用田間巡視，手工灌水、施肥等，既不科學(xué)也不嚴(yán)謹(jǐn)，無法做到較好的管理。另外，農(nóng)作物也受土地濕度，鹽堿度，光照強(qiáng)度等因素影響顯著，如果缺乏對(duì)這些因素實(shí)時(shí)檢測(cè)，會(huì)導(dǎo)致植根腐爛，作物缺水，營(yíng)養(yǎng)不良等多種問題，嚴(yán)重影響作物產(chǎn)量。為了解決這一系列的問題，需要設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代化土地管理的設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)土地信息的采集以及部分工作的智能化。

　　農(nóng)業(yè)論文投稿期刊：《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)》創(chuàng)刊于1960年，由農(nóng)業(yè)部主管，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院主辦的綜合性農(nóng)牧業(yè)科學(xué)學(xué)術(shù)刊物。國(guó)內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào)：CN11-1328/S，國(guó)際刊號(hào)：ISSN0578-1752，郵發(fā)代號(hào)2-138。主要發(fā)表我國(guó)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)在基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)方面的學(xué)術(shù)論文、重要科研成果和專題報(bào)告及各學(xué)科研究進(jìn)展綜述等。

　　基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)是發(fā)展趨勢(shì)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中需要持續(xù)的采集分析數(shù)據(jù)從而幫助作物生長(zhǎng)提高作物的產(chǎn)量�；�于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)要做到標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)化。對(duì)于數(shù)據(jù)的采集要穩(wěn)定、高效、廣泛。諸如對(duì)溫度、濕度、天氣情況的采集可以在一定程度上幫助農(nóng)戶提高效率以及精準(zhǔn)的防災(zāi)。

　　系統(tǒng)技術(shù)路線農(nóng)場(chǎng)作物環(huán)境的監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)是從硬件到云服務(wù)器再到移動(dòng)端，該系統(tǒng)是一個(gè)軟硬結(jié)合的種植管理技術(shù);一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的土地管理設(shè)備，在土地中使用不同的傳感器形成配合，全天候的為檢測(cè)土地溫濕度，鹽堿度，光照強(qiáng)度等土地?cái)?shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器端，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)睫r(nóng)戶的移動(dòng)端提供給農(nóng)戶進(jìn)行查看，在服務(wù)器端加入深度學(xué)習(xí)算法，通過土地檢測(cè)設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)分析土壤情況，計(jì)算作物生長(zhǎng)曲線，并提示用戶對(duì)土地進(jìn)行處理。同時(shí)加入遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，讓用戶能夠做到遠(yuǎn)程控制對(duì)土地的澆灌，通風(fēng)，補(bǔ)光等操作。既保證了硬件能夠在實(shí)地進(jìn)行采集上傳數(shù)據(jù)又保證了移動(dòng)端軟件可以廣泛使用不受區(qū)域的限制。

　　主要的組成內(nèi)容有器件、手機(jī)、電、云服務(wù)器等。土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)主要是面向移動(dòng)端用戶的系統(tǒng)模塊。系統(tǒng)模塊包括遠(yuǎn)程操作模塊、用戶登錄注冊(cè)模塊、天氣土壤數(shù)據(jù)模塊、歷史操作模塊、智能推送模塊。軟件方面采用的是Rxjava+Retrofit+MVP框架進(jìn)行設(shè)計(jì)的。采用了前后端分離的形式進(jìn)行開發(fā)，采用Okhttp實(shí)現(xiàn)了通信請(qǐng)求。

　　軟件后端開發(fā)中采用的是SpringFrameWork框架，Restful接口實(shí)現(xiàn)了異步功能，通過異步的方式可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)交換，并將處理結(jié)果返回到安卓。數(shù)據(jù)庫主要采用MySQL用于據(jù)持久化，在后端利用Maybatis的異步接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，即異步IO，緩存采用的是Redis。土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)平臺(tái)主要是對(duì)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)模塊。硬件系統(tǒng)主要提供的是溫度濕度數(shù)據(jù)采集、PH數(shù)據(jù)采集、時(shí)鐘模塊、Wifi模塊、延遲模塊等等。

　　各個(gè)模塊是搭建在STM32單片機(jī)上用戶通過硬件設(shè)備可以采集到土壤中的溫度濕度PH值信息，PH值是根據(jù)采集到的電壓的值進(jìn)行對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換，電壓范圍是在1000～5000之間對(duì)應(yīng)的PH值是在1～14之間，PH讀取到的數(shù)值采用DAM通道進(jìn)行存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，采用信道順序周期性的采樣。再通過ESP8266wifi模塊的串口對(duì)數(shù)據(jù)傳輸，其中溫度濕度采用的硬件設(shè)備是DHT11、采集PH的設(shè)備是AASPH復(fù)合電極模塊，溫濕度采集中單片機(jī)通過獲取5位的數(shù)據(jù)然后轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)據(jù)，PH值的采集是通過設(shè)備檢測(cè)到的電壓值進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換為PH值，并且做好時(shí)鐘延遲功能。硬件設(shè)備主要包括了溫度模塊濕度模塊Wifi模塊PH模塊，各個(gè)模塊是搭載在STM32單片機(jī)上。硬件模塊實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)周期性采集數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)。

　　總結(jié)

　　農(nóng)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)從硬件，軟件，算法均涉及涵蓋，系統(tǒng)集成化高，根據(jù)采集消息自動(dòng)測(cè)算土壤信息，規(guī)劃種植需求以及參數(shù)，實(shí)現(xiàn)提醒用戶進(jìn)行合理的土地維護(hù)，從而提高土壤適合生長(zhǎng)程度，為作物提供良好生長(zhǎng)環(huán)境。利用計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)科技與現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的手段帶動(dòng)農(nóng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而使我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展的更好，人們更能輕松的管理農(nóng)作物。

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