基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺設(shè)計

摘" 要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛普及和應用為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的智能化、精準化和網(wǎng)絡化管理提供技術(shù)支持。該文提出一個功能齊全的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺建設(shè)方案，該平臺按照物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)分層次設(shè)計。感知及控制層的各類傳感器采集實時數(shù)據(jù)，無線傳輸網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，云平臺進行數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)共享和統(tǒng)一管理，并分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中采集的數(shù)據(jù)，進而控制終端的受控設(shè)備，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的實時監(jiān)測和智能化管理。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智慧農(nóng)業(yè)；傳感器；云平臺；無線傳輸

中圖分類號：S126" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2023）12-0005-05

Abstract： The wide popularization and application of the Internet of Things technology provides technical support for the intelligent， accurate and networked management of agricultural production process. This paper puts forward a fully functional comprehensive application platform for smart agriculture based on the Internet of Things technology， which is designed at different levels according to the architecture of the Internet of Things. All kinds of sensors in the perception and control layer collect real-time data， wireless transmission network carries out data transmission， cloud platform carries out data integration， data sharing and unified management， and analyzes the data collected in agricultural production， then controls the controlled equipment of the terminal， and realizes the real-time monitoring and intelligent management of agricultural production environment.

Keywords： Internet of Things technology; smart agriculture; sensor; cloud platform; wireless transmission

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，具有豐厚的農(nóng)耕文明歷史底蘊，同時農(nóng)業(yè)一直以來是國家的基礎(chǔ)，是國家賴以生存和發(fā)展的生命線[1]。縱觀世界強國的發(fā)展歷史，有強大的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)才能使國家真正強大，而且農(nóng)業(yè)一直以來都是我國經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，始終推動國民經(jīng)濟不斷向前發(fā)展。黨的十九屆五中全會審議通過的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》中，明確指出強化農(nóng)業(yè)科技和裝備支撐。加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化[2]。習近平總書記在黨的二十大報告中強調(diào)，加快建設(shè)農(nóng)業(yè)強國。這是黨中央立足全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家、著眼統(tǒng)籌“兩個大局”作出的重大決策部署，明確了新時代新征程農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的主攻方向[3]。

當今時代，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化向智慧農(nóng)業(yè)方向發(fā)展，而智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢，也是農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的高級階段，我國由農(nóng)業(yè)大國邁向農(nóng)業(yè)強國必須重視和發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。黨的十八大以來，在黨的正確領(lǐng)導下，經(jīng)各方努力，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化基礎(chǔ)建設(shè)取得了巨大的進步，同時已經(jīng)具備了由農(nóng)業(yè)大國過渡到農(nóng)業(yè)強國的基本條件，但是我國智慧農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)競爭力不強、生產(chǎn)規(guī)模小、生產(chǎn)方式落后、效率效益低，同時存在缺乏技術(shù)儲備，技術(shù)更新相對緩慢，資本投入較少等相關(guān)問題[4]。因此，進一步發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，進而重塑我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，具有重大的現(xiàn)實意義。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺以小型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境為研究對象，通過新興物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)以及嵌入式計算技術(shù)，實現(xiàn)了小型農(nóng)場生產(chǎn)過程實時、精確、便捷的監(jiān)測與管理，為提升農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化和數(shù)字化，提供了一定的實踐經(jīng)驗和技術(shù)支持。

1" 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺概述

近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，這不僅得益于國家政策的支持，還得益于物聯(lián)網(wǎng)配套技術(shù)，如數(shù)據(jù)采集技術(shù)、微處理器、通信模組、通信網(wǎng)絡、大數(shù)據(jù)和云計算等迅猛發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)一般分為三層，由下至上分別為感知層、網(wǎng)絡層和應用層[5]。在對本平臺進行設(shè)計時，根據(jù)該智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺的設(shè)計方案和應用場景，對物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)進行了更細致的劃分并將平臺的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計為四層，如圖1所示，由下至上分別為：感知及控制層、網(wǎng)絡傳輸層、平臺服務層及應用服務層。根據(jù)農(nóng)作物的特點、種植規(guī)模以及實際的生產(chǎn)環(huán)境，可將各層的結(jié)構(gòu)和部署進行靈活配置，以適應實際應用場景的需要。

感知及控制層承擔著整套智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)平臺的數(shù)據(jù)采集和智能控制任務，通過空氣溫濕度傳感器、土壤傳感器、光敏傳感器等各類傳感器，對農(nóng)作物的土壤環(huán)境和生態(tài)環(huán)境信息進行實時監(jiān)測和采集，同時調(diào)用攝像頭對農(nóng)作物的生長情況以及周圍環(huán)境進行實時監(jiān)測并抓取實時圖像數(shù)據(jù)進行存儲。通過聯(lián)動控制器對終端的受控設(shè)備進行智能控制，當傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)超過指定閾值時自動調(diào)整受控設(shè)備，也可以根據(jù)實際情況通過遠程控制命令手動控制終端設(shè)備。

網(wǎng)絡傳輸層主要由物聯(lián)網(wǎng)Wi-Fi通信模塊、物聯(lián)網(wǎng)移動網(wǎng)絡通信模塊、LoRa模塊及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等硬件設(shè)備搭建，根據(jù)農(nóng)業(yè)環(huán)境的實際情況和管控范圍，可以選擇使用Wi-Fi、3G/4G等多種網(wǎng)絡模式。網(wǎng)絡傳輸層組成整套智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)平臺的物聯(lián)網(wǎng)絡，通過公用Internet網(wǎng)絡以無線或者有線的通信方式將信息、數(shù)據(jù)與指令在感知及控制層、平臺服務層、應用服務層之間傳遞，同時提供控制命令的交互。

平臺服務層是在云端服務器上進行配置和部署的數(shù)據(jù)收集、存儲以及處理的核心模塊。感知及控制層通過網(wǎng)絡傳輸層把實時的農(nóng)作物信息和環(huán)境信息傳送至云平臺，由平臺服務層對數(shù)據(jù)進行整合分類，然后將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至應用服務層，實現(xiàn)感知及控制層到應用層的實時交互。統(tǒng)一的中心管理平臺，涵蓋了智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺的數(shù)據(jù)接入、計算、存儲、交換和管理等核心功能。

應用服務層由數(shù)據(jù)管理模塊、電腦端用戶接口、移動端用戶接口及設(shè)備控制模塊等部分組成。應用服務層是基于感知及控制層的數(shù)據(jù)收集和平臺服務層的傳輸處理進行工作，平臺管理者通過顯示端（如手機、平板、電腦、管理平臺等）查看農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)及平臺數(shù)據(jù)，用戶結(jié)合自身的管理需求和實際情況做出決策，可視化界面提供用戶登錄、數(shù)據(jù)展示、智能管理等功能。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺根據(jù)軟件模塊的功能將軟件系統(tǒng)設(shè)計分成2個系統(tǒng)，即基礎(chǔ)系統(tǒng)和遠程控制系統(tǒng)[6]。該智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺中，基礎(chǔ)系統(tǒng)主要負責數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)的可視化，使遠程操作人員掌握更加全面直觀的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)選擇遠程控制命令[7]。遠程操作人員通過遠程控制系統(tǒng)動態(tài)查看終端受控設(shè)備的運行狀況，而遠程控制系統(tǒng)還提供了相應的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，進而為日常維護和操作提供了便利。

2" 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺設(shè)計

2.1" 硬件設(shè)計

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺主要由各類傳感器設(shè)備、攝像頭、無線采集器、無線路由器、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、物聯(lián)網(wǎng)Wi-Fi通信模塊、LoRa模塊、云平臺、聯(lián)動控制器以及相關(guān)受控設(shè)備等部件組成，該平臺的硬件框架如圖2所示。在感知及控制層，各類傳感器對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的環(huán)境數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測和采集，然后用485總線接收傳感器采集的數(shù)據(jù)并用LoRa無線通信技術(shù)對采集的數(shù)據(jù)進行傳輸，然后再用LoRa轉(zhuǎn)4G DTU作為中心節(jié)點將這些LoRa從節(jié)點的數(shù)據(jù)傳送至無線路由器。網(wǎng)絡傳輸層負責數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡通信，包括局域網(wǎng)傳輸和廣域網(wǎng)傳輸，采用LoRa技術(shù)在局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸，而廣域網(wǎng)通過3G/4G網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)向平臺服務層的傳輸。而平臺服務層在智慧農(nóng)業(yè)云平臺服務器搭建，并通過廣域網(wǎng)接入智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺。在應用服務層，智慧農(nóng)業(yè)云平臺提供了數(shù)據(jù)管理、用戶顯示端服務、終端設(shè)備控制等服務，遠程用戶根據(jù)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和采集數(shù)據(jù)對受控設(shè)備發(fā)送控制命令，進而實現(xiàn)遠程控制功能。

2.1.1" 感知及控制層設(shè)計

感知及控制層通過傳感器、攝像頭等器件獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境信息，在進行適當?shù)奶幚砗螅ㄟ^傳感器傳輸網(wǎng)將采集數(shù)據(jù)傳遞出去。感知及控制層由傳感器、攝像頭、受控設(shè)備以及電源模塊構(gòu)成。為了保證智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺正常穩(wěn)定地運行，同時實現(xiàn)節(jié)約能源，在充分考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的實際條件下，采用了以鋰電池組為主、小型太陽能板為輔的混合供電方案。本智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺中，在晴天主要使用小型太陽能板裝置提供電源的同時對鋰電池組進行充電，在陰天環(huán)境主要以鋰電池供電為主，通過鋰電池+小型太陽能板的混合方式為平臺的正常運行提供了正常穩(wěn)定的電流。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺要想實現(xiàn)實時精準監(jiān)測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境因素的數(shù)據(jù)，傳感器是必不可少的重要器件，根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的環(huán)境條件進行實時監(jiān)測，并按照預先設(shè)定好的數(shù)據(jù)采集規(guī)則進行數(shù)據(jù)采集。本智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺需要監(jiān)測和采集的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境因素數(shù)據(jù)主要有大氣溫濕度、二氧化碳、光照、土壤的濕度和pH等。

1）空氣溫濕度傳感器。空氣溫濕度傳感器能夠測量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中空氣的溫度和濕度，這類傳感器通常使用SHT10芯片來實時監(jiān)測并采集濕度和溫度數(shù)據(jù)。本平臺在感知及控制層使用了2個溫濕度傳感器，其中一個負責監(jiān)測室外的溫濕度，該傳感器實時顯示室外空氣的溫濕度，但不采集和保存該數(shù)據(jù)，另一個負責監(jiān)控室內(nèi)溫濕度，這個數(shù)據(jù)將被Arduino采集，并在室內(nèi)溫度過高的時候進行提示采取制冷措施。

2）土壤傳感器。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的土壤環(huán)境數(shù)據(jù)是智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺重點實時監(jiān)測和采集的內(nèi)容。為了實時有效地檢測農(nóng)作物土壤環(huán)境的溫度、濕度和pH分別采用了土壤溫濕度傳感器和土壤pH傳感器。土壤溫濕度傳感器集成了熱敏電阻，通過實時地對土壤的溫度信息進行感知和監(jiān)測土壤介電常量來實現(xiàn)對土壤含水量的測量。測量土壤pH使用了pH-5019傳感器，該傳感器具有比較廣的測量范圍和耐壓范圍，能夠滿足農(nóng)田土壤監(jiān)測的需求。

3）二氧化碳傳感器。二氧化碳為綠色植物進行光合作用提供原料，通過影響農(nóng)作物的光合作用進而影響農(nóng)作物的產(chǎn)量[8]。而二氧化碳傳感器是用于檢測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的二氧化碳含量，該類傳感器通過紅光吸收模式監(jiān)測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的二氧化碳含量，該類傳感器靈敏度高，應用范圍廣泛，具有明顯的經(jīng)濟和社會效益。

4）光敏傳感器。光敏傳感器是最常見的傳感器之一，利用光敏元件對外界的光照或者光輻射進行感知，是對電信號進行響應或轉(zhuǎn)換的敏感裝置。在智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺的感知及控制層對光敏傳感器的監(jiān)測結(jié)果進行綜合分析，分析結(jié)果用于判斷是否開啟窗簾電機或者是LED燈的開關(guān)。

2.1.2" 網(wǎng)絡傳輸層設(shè)計

傳輸層通過通信網(wǎng)絡進行信息傳輸，作為智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺的紐帶，連接著感知及控制層和應用服務層。網(wǎng)絡傳輸層負責數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡通信，包括局域網(wǎng)傳輸和廣域網(wǎng)傳輸，其中局域網(wǎng)傳輸環(huán)境由無線路由器、LoRa DTU設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)搭建，廣域網(wǎng)則通過GPRS/3G/4G網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)向物聯(lián)網(wǎng)云平臺的傳輸。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益成熟，傳統(tǒng)的有線傳輸和短距離傳輸因其功耗高、傳輸距離短而被低功耗、傳輸距離遠的通信傳輸技術(shù)取代。而LoRa就是一種典型的低功耗協(xié)議，在同樣的功耗條件下比傳統(tǒng)的無線射頻通信距離擴大3～5倍，同時LoRa技術(shù)具有功耗低、通信距離遠、成本低、靈敏度高、抗干擾能力強和技術(shù)成熟等優(yōu)勢，因而已經(jīng)被廣泛應用到各個物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)。

本文設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺以無線傳感網(wǎng)絡框架為基礎(chǔ)，采用LoRa技術(shù)在局域網(wǎng)中進行數(shù)據(jù)傳輸。

2.1.3" 平臺服務層與應用服務層設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)平臺是智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺體系架構(gòu)和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡架構(gòu)中的重要環(huán)節(jié)，通過它可以對各類傳感器以及其他終端設(shè)備進行一體化式的管理、控制和運營，其向下通過網(wǎng)絡傳輸連接感知及控制層，向上面向應用服務層提供通用服務。本智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺將物聯(lián)網(wǎng)平臺分成平臺服務層和應用服務層設(shè)計，平臺服務層是物聯(lián)網(wǎng)的顯著特征和核心所在，其在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫之上，應用軟件的下層，為處于自己上層的應用服務提供服務軟件開發(fā)與運行的環(huán)境。應用服務層是基于感知及控制層的數(shù)據(jù)收集和平臺服務層的傳輸處理進行工作，平臺管理者通過顯示端設(shè)備查看農(nóng)作物、環(huán)境數(shù)據(jù)以及平臺數(shù)據(jù)，用戶結(jié)合自身的管理需求和實際情況做出管理決策，結(jié)合相關(guān)生產(chǎn)生活需求對終端控制設(shè)備進行控制，并實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時處理、展示等智能化管理。

聯(lián)動控制器根據(jù)應用服務層傳輸?shù)目刂泼顚K端的受控設(shè)備進行智能控制，該控制器能夠?qū)崿F(xiàn)靈活控制受控設(shè)備，可驅(qū)動控制器繼電器根據(jù)各類傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)對水泵、風扇、遮光簾子等設(shè)備的舵機以及對日光燈、報警燈等負載設(shè)備的開關(guān)進行控制，當傳感器的檢測數(shù)據(jù)超過指定閾值時自動控制受控設(shè)備，也可以根據(jù)實際情況通過遠程控制命令手動控制受控設(shè)備，進而遠程實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能化控制和管理。

2.2nbsp; 軟件設(shè)計

在基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺中，軟件設(shè)計主要包含3個方面，分別是后臺管理、前臺管理及服務器上搭建物聯(lián)網(wǎng)云平臺。后臺管理具有最高的權(quán)限，方便對智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺統(tǒng)一管理，操作人員根據(jù)分配的權(quán)限通過后臺對各個監(jiān)控點的用戶、傳感器、受控設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備等進行科學管理。前臺管理主要包括用戶登錄、設(shè)備狀態(tài)查詢、信息檢索、信息展示和頁面瀏覽等功能，用戶登錄后能夠通過前臺查看設(shè)備狀態(tài)信息、檢索需要的信息，同時還能對歷史信息進行查詢。在服務器上搭建物聯(lián)網(wǎng)云平臺，為數(shù)據(jù)通信提供支持，作為數(shù)據(jù)接收、處理、存儲以及提供數(shù)據(jù)智能查詢服務的數(shù)據(jù)中心，對客戶端、Web端、其他控制模塊傳遞的信息進行接收，同時還能對各類終端設(shè)備進行管理。

在智慧農(nóng)業(yè)云平臺服務器上搭建MySQL數(shù)據(jù)庫，依托于PyCharm開發(fā)工具，使用Python編程語言開發(fā)基于Django+Vue3前后端分離模式的串行通信現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)的上位機軟件。其中，后端部分是基于Django框架搭建，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計、路由規(guī)則的指定、后端數(shù)據(jù)處理等功能。前端部分是基于Vue3框架實現(xiàn)Web動態(tài)頁面。用戶成功登錄智慧農(nóng)業(yè)云平臺之后，可以在客戶端的網(wǎng)頁上隨時隨地查看農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，也可以通過柱狀圖、折線圖等形式比較直觀地查看歷史數(shù)據(jù)趨勢，進而可以更方便地查詢環(huán)境參數(shù)的動態(tài)變化并對其變化趨勢做預測，提供智能的決策策略和方法。

2.3" 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺中的關(guān)鍵部分，其功能主要包括數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)集中控制和故障恢復等。設(shè)計結(jié)構(gòu)合理、邏輯清晰的數(shù)據(jù)表，不僅能提高數(shù)據(jù)庫的效率，而且便于查詢、修改、維護數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。因此，根據(jù)智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺中的各個硬件設(shè)備信息、狀態(tài)信息、采集數(shù)據(jù)等內(nèi)容，設(shè)計了基于MySQL數(shù)據(jù)庫的表結(jié)構(gòu)，其E-R圖如圖3所示。數(shù)據(jù)庫中包含4張數(shù)據(jù)表，分別記錄用戶信息、設(shè)備信息、節(jié)點信息及監(jiān)測數(shù)據(jù)。在平臺的應用過程中，傳感器能夠收集大量相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，包括土壤溫濕度、空氣溫濕度、二氧化碳含量和光照強度等，云平臺會如實記錄不同監(jiān)測點的信息，包括監(jiān)測點的編號、狀態(tài)、名稱等。

3" 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺應用功能

3.1" 平臺登錄功能

登錄界面給指定用戶提供系統(tǒng)登錄功能，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的用戶信息判斷登錄用戶是否具有登錄資格。將Admin設(shè)置為平臺管理員，也是超級用戶分配最高的權(quán)限，既可以管理整個平臺，也可以管理普通用戶，如添加普通用戶、修改普通用戶權(quán)限和密碼等。普通用戶首先在登錄頁面輸入用戶名和密碼，后端接口自動在數(shù)據(jù)庫中查詢登錄用戶的賬號信息并進行比對。如果不存在該用戶的相關(guān)信息，表明不存在該帳戶，平臺直接彈出用戶不存在的提示信息；如果存在該用戶的相關(guān)信息，但是密碼輸入有誤時，平臺提示重新輸入正確的密碼。用戶的登錄過程經(jīng)過身份驗證、信息匹配、錯誤報告和權(quán)限分配步驟，當用戶信息與每一步校驗相匹配后，才允許用戶安全進入智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺之中，用戶登錄成功以后再根據(jù)用戶身份信息分配相應的操作權(quán)限。

3.2" 數(shù)據(jù)采集功能

數(shù)據(jù)采集功能是智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺的核心功能之一，其包括自動采集和手動采集2種方式。感知及控制層的各類傳感器以及監(jiān)控設(shè)備會實時監(jiān)測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境信息，因此會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，需要更強的傳輸網(wǎng)絡和大容量的存儲空間，否則會降低智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺的性能；并且根據(jù)各類傳感器的特點規(guī)定各自的采集時間節(jié)點，并在規(guī)定的時間節(jié)點采集環(huán)境數(shù)據(jù)和設(shè)備信息并進行存儲至關(guān)重要。除此之外，本平臺也提供遠程的手動采集數(shù)據(jù)的方式，用戶可以根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的實時狀況，結(jié)合自己的需求，通過遠程數(shù)據(jù)采集操作命令采集環(huán)境數(shù)據(jù)和設(shè)備信息并進行存儲。

3.3" 智能控制功能

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺，可以幫助用戶實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能控制。在感知及控制層，終端設(shè)備實時監(jiān)測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的大氣溫濕度、光照強度、二氧化碳、土壤水分和溫度及pH等方面的數(shù)據(jù)并按規(guī)定的數(shù)據(jù)采集規(guī)則進行數(shù)據(jù)采集，當監(jiān)測到的環(huán)境數(shù)據(jù)超出規(guī)定的閾值時，終端的受控設(shè)備在聯(lián)動控制器控制的驅(qū)動下啟動相應的功能模塊，該平臺可以與計算機或移動端等網(wǎng)絡終端相連接，通過遠程控制命令對終端的受控設(shè)備進行控制，以此來實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的遠程智能控制。例如，監(jiān)測到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的光照強度不適宜時，根據(jù)設(shè)定的光照強度閾值開啟窗簾電機或者LED燈的開關(guān)來增強光照強度，或者關(guān)閉窗簾電機或者LED燈的開關(guān)來降低光照強度，也可以通過遠程控制命令來手動控制窗簾電機或者LED燈的開關(guān)，以此來實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的遠程智能化調(diào)節(jié)。

3.4" 實時監(jiān)控功能

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺不僅可以實時監(jiān)測和采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的大氣溫濕度、光照強度、二氧化碳含量、土壤溫濕度及土壤酸堿度等方面的數(shù)據(jù)，還可以通過視頻監(jiān)控設(shè)備對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境進行全方位的實時監(jiān)控，并將實時的監(jiān)控視頻傳輸至物聯(lián)網(wǎng)云平臺。用戶可通過可視化界面展示的數(shù)據(jù)柱狀圖、折線圖等形式直觀地了解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境信息及其變化，同時平臺根據(jù)監(jiān)控設(shè)備拍攝的圖像可以智能診斷作物是否出現(xiàn)病蟲害，并將診斷結(jié)果提供給用戶。除此之外，用戶也可利用遠程監(jiān)控系統(tǒng)識別農(nóng)作物的生長階段，掌握作物的生長情況。

4" 結(jié)束語

在當今的互聯(lián)網(wǎng)時代，智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢，而智慧農(nóng)業(yè)是大數(shù)據(jù)時代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與信息技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，主要通過新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機技術(shù)及傳感器技術(shù)對傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)進行智能監(jiān)測、識別和分析，進而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的數(shù)字化、智能化、精細化、可視化。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)綜合應用平臺根據(jù)小型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境實際情況進行設(shè)計，并將其部署到小型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，實現(xiàn)了對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程便捷、精準地監(jiān)測與管理，對提升農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平提供了一定的實驗結(jié)果和技術(shù)支持。

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