基于鴻蒙操作系統的智慧農業系統的建設研究

摘要：鴻蒙操作系統是一款功能強大、技術先進的分布式操作系統，其分布式架構、高性能的PIC技術、微內核等基本功能優勢被廣泛地應用于各種領域中。隨著智慧農業的發展，智慧農業系統逐漸出現了局限性和不確定性。基于鴻蒙操作系統的智慧農業系統可以有效地改善現階段智慧農業系統的不足。基于此，對該系統的建設進行研究，以期為農業信息化和智慧農業的發展提供參考。

關鍵詞：智慧農業系統鴻蒙操作系統硬件軟件

ConstructionofaSmartAgricultureSystemBasedontheHarmonyOS

DUPengxuan

NingxiaPolytechnic，Yinchuan，NingxiaHuiAutonomousRegion，750000China

Abstract：TheHarmonyoperatingsystem（HarmonyOS）isapowerfulandtechnologicallyadvanceddistributedoperatingsystem，withitsbasicadvantagessuchasdistributedarchitecture，high-performancePICtechnology，andmicrokernel，itiswidelyusedinvariousfields.Withthedevelopmentofsmartagriculture，limitationsanduncertaintieshavegraduallyemergedinsmartagriculturesystems.AsmartagriculturesystembasedonHarmonyOScaneffectivelyimprovetheshortcomingsofthecurrentsmartagriculturesystem.Basedonthis，researchisconductedontheconstructionofthesystem，inordertoprovidereferenceforthedevelopmentofagriculturalinformatizationandsmartagriculture.

KeyWords：Smartagriculturalsystem;HarmonyOS;Hardware;Software

鴻蒙操作系統是一款高性能、穩定且開放的分布式操作系統，為智慧農業的建設提供了強有力的技術支撐。其采用分布式架構，支持彈性擴展和傳感器網絡，能夠實時地監控和管理農田的環境信息，滿足農業生產對于系統運行的要求。并且，其具備強大的智能化能力，通過機器學習和深度學習算法，對大數據進行分析和處理，提供智能決策支持，助力農業生產的自動化和精準化。同時，其還是一個開放的生態系統，可以與其他所有設備和應用進行無縫對接和互聯互通，為構建全面的農業信息化平臺提供可能[1]。基于此，本文就對基于鴻蒙操作系統的智慧農業系統建設進行了深入的分析和探討。

1鴻蒙操作系統的基本概述

鴻蒙操作系統（HarmonyOS）是華為公司開發的一款分布式操作系統，于2019年8月9日正式發布，旨在創造一個超級虛擬終端互聯的世界，將人、設備和場景有機地聯系在一起，實現多設備間的極速發現、極速連接、硬件互助和資源共享。其技術特性包括分布式架構、確定時延引擎、高性能IPC技術、微內核架構。

（1）分布式架構通過公共通信平臺、分布式數據管理、分布式能力調度和虛擬外設四大能力，對應用開發者屏蔽相應分布式應用的底層技術實現難度，使開發者能夠像開發同一終端一樣開發跨終端分布式應用。（2）確定時延引擎可在任務執行前分配系統中任務執行的優先級，以及對時限進行調度處理，降低應用響應時延。（3）高性能IPC技術極大地提高了進程間通信效率，較現有系統提升5倍。（4）鴻蒙操作系統采用全新的微內核設計，擁有更強的安全特性和低時延等特點，微內核只提供最基礎的服務，如多進程調度和多進程通信等，在內核之外的用戶態盡可能多地實現系統服務，并加入相互之間的安全保護[2]。

目前，鴻蒙操作系統已被廣泛地應用于智能家居、智能穿戴、智能車載、智能教育等領域，并取得了顯著的效果。截至今日，該系統已經歷經了多次的升級和擴展，例如：2023年8月4日，華為正式發布了鴻蒙4（HarmonyOS4）操作系統，并發布了鴻蒙Next（HarmonyOSNext）操作系統開發者預覽版。

2基于鴻蒙操作系統的智慧農業系統的建設

2.1系統框架的設計

基于鴻蒙操作系統的智慧農業系統的整體框架需要有兩個檢測終端，即數據采集傳感器和聯動控制設備，還需要包括物聯網平臺、服務器數據分析與Harmony盒子。

數據采集傳感器包括土壤溫濕度傳感器、光照溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器，聯動控制設備包括風機、水泵、補光燈、噴淋和卷簾電機，這兩者都是通過RK2206單片機來對大棚的溫度、濕度、二氧化碳含量、光照度等進行實時的監測。Harmoney盒子作為中控裝置，其主要是采用RK3568來進行鴻蒙系統的運行，該中控裝置配有顯示屏，可以隨時切換顯示各種數據，還可以繪制數據變化的曲線圖。物聯網平臺、數據采集傳感器、聯動控制設備、RK3568鴻蒙盒子都采用MQTT協議通信，與服務器數據分析進行HTTP協議通信，以此來實現數據的存儲于分析[3]。

2.2硬件系統的設計

基于鴻蒙操作系統的智慧農業系統的硬件主要包括傳感器和設備，如環境溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、光照度傳感器、土壤溫度水分傳感器、水泵、風機、遮陽簾、補光燈等，主要的電路模塊包括RK2206核心模組、電機驅動電路、水泵控制電路、程序下載與調試電路等。由RK2206核心模組來對各個設備進行連接，以此來對數據進行采集、發送和控制。

2.3軟件系統的設計

基于鴻蒙系統的智慧農業軟件系統需要包括四大模塊，即RK2206監測終端、ThingsCloud物聯網平臺、RK3568開源鴻蒙盒子、后臺服務器。

RK2206監測終端為感知層，其在初始化硬件配置連接參數后就會連接MQTT訂閱主題，并且每隔1h就采集傳感器數據和執行器的狀態數據，然后進行發布，詳見圖1。發布后的數據傳輸到ThingsCloud物聯網平臺，開啟數據庫服務，然后進行規則引擎、數據流轉與大屏展示。數據流轉會轉到RK3568鴻蒙盒子，其通過連接MOTT，下發閾值屬性和執行器控制命令，并獲取實時數據并展示，獲取1～30d的歷史數據，繪制環境因素曲線。同時，數據流轉也會流轉到后臺服務器，由后臺服務器開啟WEB服務，然后開啟數據庫服務，并連接鴻蒙盒子獲取歷史數據，繪制環境因素曲線。

3基于鴻蒙操作系統的智慧農業系統的測試

智慧農業系統建設完后，需要進行測試，測試及格后，就可以正式投入使用。該系統建設完后，其主頁面詳見圖2，可以根據每一個框架查看不同的信息。例如：通過環境監測區，可以查看實時數據；土壤環境實時監測區除了監測溫度和濕度外，還監測設備的運行狀態；點開最近30d、7d等不同時間周期的數據顯示區，會以圓柱圖表的形式顯示環境溫度、濕度、土壤水分等；在設備控制區，查看哪個執行器，其相應的圖標就會被點亮，意味著設備正在運行。在測試過程中，可以根據實際情況選擇不同的模塊進行操作。

在應用該系統前，要先進行設置，例如，設置環境因素的高低限位，這樣，系統在自動控制時，如果遇到超出限位的情況時，則其就會發送報警信息或自行處理[4]。以灌溉為例，當監測系統監測到土壤水分低于下限時，就會自動開啟水泵來進行灌溉，灌溉的周期也可以根據農業的實際情況進行“每天、每周或者每年”等周期進行調整。當系統設置和測試成功后，就可以投入使用。有條件的話，還可以開發基于鴻蒙操作系統的智慧農業系統的App，以方便操作人員通過手機就可以對農業狀態進行監控和操作[5]。

4結語

綜上所述，基于鴻蒙操作系統的智慧農業建設是現代農業發展的重要方向之一，其分布式架構可以將不同農田、農場和農業生產環節的數據進行集中管理和統一分析，從而提高數據處理的效率和準確性。并且，其對各種農業傳感器、設備和智能控制系統具有良好的兼容性，可以實現多設備的互聯互通和協同操作。因此，在智慧農業系統建設中，可以通過利用鴻蒙系統的高性能、穩定性和智能化能力等優勢，構建全面的農業信息化平臺，提升農業生產的智能化水平，實現農業現代化技術的創新和發展。

參考文獻

[1]于軍政，鄧鵬，陳凱鵬，等.基于華為鴻蒙的智能路燈控制系統設計[J].長江信息通信，2024，37（5）：130-132.

[2]陳凱鵬，鄧鵬，于軍政，等.基于華為鴻蒙的智能物流控制系統設計[J].長江信息通信，2024，37（5）：127-129.

[3]李笑瑜，朱俊，楊珍書，等.基于無人機平臺的智慧農業系統研究與應用[J].南方農機，2024，55（3）：34-36.

[4]羅玉海，王椿曦，熊正燁.基于鴻蒙系統和OTA技術的農業大棚測控系統[J].現代農業裝備，2023，44（6）：31-37，75.

[5]胡淵.基于龍芯1C的鴻蒙LiteOS-M最小系統移植研究[D].太原：太原理工大學，2023.