《嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)(Linux)》結(jié)課論文-潛入型系統(tǒng)開(kāi)發(fā)在智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用

2020屆結(jié)課論文《嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)（Linux）》

結(jié)課論文學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 所屬學(xué)院 專業(yè) 班級(jí)目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要: 1引言： 11嵌入式系統(tǒng) 31.1嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介 31.2嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) 51.3嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 62.智慧農(nóng)業(yè) 72.1發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的必要性 72.2智慧農(nóng)業(yè)的功能 82.3自動(dòng)氣象站 112.3.1自動(dòng)氣象站概述 112.3.2自動(dòng)氣象站構(gòu)成 112.4農(nóng)產(chǎn)品溯源 122.4.1農(nóng)產(chǎn)品溯源概述： 122.4.2農(nóng)產(chǎn)品溯源解決目標(biāo)： 132.4.3農(nóng)產(chǎn)品溯源解適用對(duì)象； 132.4.4農(nóng)產(chǎn)品溯源解業(yè)務(wù)應(yīng)用； 132.5智慧大棚 142.5.1智慧大棚概述 142.5.2系統(tǒng)主要功能 142.5.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 153小結(jié) 16第第18頁(yè)，共20貞第第1頁(yè)，共20貞嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)在智慧農(nóng)業(yè)的運(yùn)用摘要：在計(jì)?算機(jī)技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，智慧農(nóng)業(yè)正逐漸走進(jìn)人們的視野，“智慧農(nóng)業(yè)”是云計(jì)算、傳感網(wǎng)、3S等多種信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中綜合、全面的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更完備的信息化基礎(chǔ)支撐、更透徹的農(nóng)業(yè)信息感知、更集中的數(shù)據(jù)資源、更廣泛的互聯(lián)互通、更深入的智能控制、更貼心的公眾服務(wù)。關(guān)鍵詞：嵌入式智慧農(nóng)業(yè)引言：在科技日新月異的發(fā)展過(guò)程中，嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展及其對(duì)其他經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)作用備受關(guān)注。我國(guó)三農(nóng)政策的提出給嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展提供了不可多得的機(jī)，智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)中的智慧經(jīng)濟(jì)，或智慧經(jīng)濟(jì)形態(tài)在農(nóng)業(yè)中的具體表現(xiàn)。智慧農(nóng)業(yè)是智慧經(jīng)濟(jì)重要的組成部分；對(duì)于發(fā)展中國(guó)家而言，智慧農(nóng)業(yè)是智慧經(jīng)濟(jì)主要的組成部分，是發(fā)展中國(guó)家消除貧困、實(shí)現(xiàn)后發(fā)優(yōu)勢(shì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展后來(lái)居上、實(shí)現(xiàn)趕超戰(zhàn)略的主要途徑。智慧農(nóng)業(yè)就是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中去，運(yùn)用傳感器和軟件通過(guò)移動(dòng)平臺(tái)或者電腦平臺(tái)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行控制，使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)更具有“智慧”。除了精準(zhǔn)感知、控制與決策管理外，從廣泛意義上講，智慧農(nóng)業(yè)還包括農(nóng)業(yè)電子商務(wù)、食品溯源防偽、農(nóng)業(yè)休閑旅游、農(nóng)業(yè)信息服務(wù)等方面的內(nèi)容。所謂“智慧農(nóng)業(yè)”就是充分應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)成果，集成應(yīng)用訃算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、音視頻技術(shù)、3S技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)及專家智慧與知識(shí)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可視化遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制、災(zāi)變預(yù)警等智能管理。智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高級(jí)階段，是集新興的互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、嵌入式技術(shù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為一體，依托部署在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感節(jié)點(diǎn)（環(huán)境溫濕度、土壤水分、二氧化碳、圖像等）和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能預(yù)警、智能決策、智能分析、專家在線指導(dǎo)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化種植、可視化管理、智能化決策。1嵌入式系統(tǒng)1.1嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介嵌入式系統(tǒng)（Embedd己dsystem）,是一種：完全嵌入受控器件內(nèi)部，為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”，根據(jù)英國(guó)電器工程師協(xié)會(huì)的定義，嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機(jī)器或用于工廠運(yùn)作的設(shè)備。與個(gè)人計(jì)算機(jī)這樣的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)通常執(zhí)行的是帶有特定要求的預(yù)先定義的任務(wù)。山于嵌入式系統(tǒng)只針對(duì)一項(xiàng)特殊的任務(wù)，設(shè)計(jì)人員能夠?qū)λM(jìn)行優(yōu)化，減小尺寸降低成本。山于嵌入式系統(tǒng)通常進(jìn)行大量生產(chǎn)。所以單個(gè)的成本節(jié)約，能夠隨著產(chǎn)量進(jìn)行成口上千的放大。應(yīng)用OS驅(qū)動(dòng)層FlashSDRAMSRAM看門狗復(fù)位電路GPIOUSBLCD文件系統(tǒng)/GUVAP1Linuxu/COS、Wince...BSP/drher/HAL處理器MMUCAN

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以太網(wǎng)應(yīng)用OS驅(qū)動(dòng)層FlashSDRAMSRAM看門狗復(fù)位電路GPIOUSBLCD文件系統(tǒng)/GUVAP1Linuxu/COS、Wince...BSP/drher/HAL處理器MMUCAN

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以太網(wǎng)軟件輸入輸出LCD/觸摸屏/鼠標(biāo)嵌入式系統(tǒng)的核心是山一個(gè)或兒個(gè)預(yù)先編程好以用來(lái)執(zhí)行少數(shù)兒項(xiàng)任務(wù)的微處理器或者單片機(jī)組成。與通用訃算機(jī)能夠運(yùn)行用戶選擇的軟件不同，嵌入式系統(tǒng)上的軟件通常是暫時(shí)不變的；所以經(jīng)常稱為“固件S第第18頁(yè)，共20頁(yè)特征通用計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)形式和類型看得見(jiàn)的計(jì)算機(jī)。按其體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)算速度和結(jié)構(gòu)規(guī)模等因素分為大、中、小型和微機(jī)?？床灰?jiàn)的計(jì)算機(jī)。形式多樣，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，按其應(yīng)用分類。組成通用處理器、標(biāo)準(zhǔn)總線和外設(shè)。軟件和硬件相對(duì)獨(dú)立。面向應(yīng)用的嵌入式微處理器，總線和外部接口多集成在處理器內(nèi)部。軟件與硬件是緊密集成在一起的。開(kāi)發(fā)方式開(kāi)發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行平臺(tái)都是通用計(jì)算機(jī)采用交義開(kāi)發(fā)方式，開(kāi)發(fā)平臺(tái)一般是通用計(jì)算機(jī)，運(yùn)行平臺(tái)是嵌入式系統(tǒng)。設(shè)計(jì)重點(diǎn)高速、海量的數(shù)值計(jì)算；總線速度的無(wú)限提升，存儲(chǔ)容量的無(wú)限擴(kuò)大智能化控制能力；嵌入性能、控制能力與控制的可幕性。國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)同的嵌入式系統(tǒng)定義為：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般山嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的，它必須與具體應(yīng)用相結(jié)合才會(huì)具有生命力、才更具有優(yōu)勢(shì)。因此可以這樣理解上述三個(gè)面向的含義,即嵌入式系統(tǒng)是與應(yīng)用緊密結(jié)合的，它具有很強(qiáng)的專用性，必須結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)需求進(jìn)行合理的裁減利用。嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)和各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。所以，介入嵌入式系統(tǒng)行業(yè)，必須有一個(gè)正確的定位。例如Palm之所以在PDA領(lǐng)域占有70%以上的市場(chǎng)，就是因?yàn)槠淞⒆阌趥€(gè)人電子消費(fèi)品，著重發(fā)展圖形界面和多任務(wù)管理；而風(fēng)河的Vxworks之所以在火星車上得以應(yīng)用，則是因?yàn)槠涓邔?shí)時(shí)性和高可靠性。嵌入式系統(tǒng)必須根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)軟硬件進(jìn)行裁剪，滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積等要求。所以，如果能建立相對(duì)通用的軟硬件基礎(chǔ)，然后在其上開(kāi)發(fā)出適應(yīng)各種需要的系統(tǒng)，是一個(gè)比較好的發(fā)展模式。LI前的嵌入式系統(tǒng)的核心往往是一個(gè)只有兒K到兒十K微內(nèi)核，需要根據(jù)實(shí)際的使用進(jìn)行功能擴(kuò)展或者裁減，但是山于微內(nèi)核的存在，使得這種擴(kuò)展能夠非常順利的進(jìn)行。實(shí)際上，嵌入式系統(tǒng)本身是一個(gè)外延極廣的名詞，凡是與產(chǎn)品結(jié)合在一起的具有嵌入式特點(diǎn)的控制系統(tǒng)都可以叫嵌入式系統(tǒng)，而且有時(shí)很難以給它下一個(gè)準(zhǔn)確的定義?，F(xiàn)在人們講嵌入式系統(tǒng)時(shí)，某種程度上指近些年比較熱的具有操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)，本文在進(jìn)行分析和展望時(shí)，也沿用這一觀點(diǎn)。一般而言，嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)架可以分成四個(gè)部分：處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出（I/O）和軟件（山于多數(shù)嵌入式設(shè)備的應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)都是緊密結(jié)合的，在這里我們對(duì)其不加區(qū)分,這也是嵌入式系統(tǒng)和一般的PC操作系統(tǒng)的最大區(qū)別）。1.2嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)這些年來(lái)掀起了嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用熱潮的原因主要有兒個(gè)方面：一是芯片技術(shù)的發(fā)展，使得單個(gè)芯片具有更強(qiáng)的處理能力，而且使集成多種接口已經(jīng)成為可能，眾多芯片生產(chǎn)廠商已經(jīng)將注意力集中在這方面。另一方面的原因就是應(yīng)用的需要,山于對(duì)產(chǎn)品可靠性、成本、更新?lián)Q代要求的提高，使得嵌入式系統(tǒng)逐漸從純硬件實(shí)現(xiàn)和使用通用汁算機(jī)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用中脫穎而出，成為近年來(lái)令人關(guān)注的焦點(diǎn)。從上面的定義，我們可以看出嵌入式系統(tǒng)的兒個(gè)重要特征：1.嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的嵌入式CPU與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)?趨于小型化，移動(dòng)能力大大增強(qiáng)，跟網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來(lái)越緊密。專用性強(qiáng)。嵌入式系統(tǒng)的個(gè)性化很強(qiáng)，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對(duì)硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植，即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改。同時(shí)針對(duì)不同的任務(wù)，往往需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的“升級(jí)”是完全兩個(gè)概念。系統(tǒng)精簡(jiǎn)。嵌入式系統(tǒng)一般沒(méi)有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)汁及實(shí)現(xiàn)上過(guò)于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時(shí)也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。高實(shí)時(shí)性的系統(tǒng)軟件(OS)是嵌入式軟件的基本要求。而且軟件要求固態(tài)存儲(chǔ)，以提高速度；軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。嵌入式軟件開(kāi)發(fā)要想走向標(biāo)準(zhǔn)化，就必須使用多任務(wù)的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒(méi)有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行；但是為了合理地調(diào)度多任務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS(Real-TimeOperatingSystem)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性，并減少開(kāi)發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量。嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境。由于其本身不具備自舉開(kāi)發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開(kāi)發(fā)，這些工具和環(huán)境一般是基于通用計(jì)算機(jī)上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號(hào)示波器等。開(kāi)發(fā)時(shí)往往有主機(jī)和U標(biāo)機(jī)的概念，主機(jī)用于程序的開(kāi)發(fā)，□標(biāo)機(jī)作為最后的執(zhí)行機(jī)，開(kāi)發(fā)時(shí)需要交替結(jié)合進(jìn)行。嵌入式系統(tǒng)與具體應(yīng)用有機(jī)結(jié)合在一起，升級(jí)換代也是同步進(jìn)行。因此,嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，具有較長(zhǎng)的生命周期。為了提高運(yùn)行速度和系統(tǒng)可黑性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片中。1.3嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)入20世紀(jì)90年代，嵌入式技術(shù)全面展開(kāi)，目前已成為各個(gè)領(lǐng)域的共同發(fā)展方向。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域通過(guò)布設(shè)于農(nóng)田、溫室、園林等U標(biāo)區(qū)域的大量傳感節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)地收集溫度、濕度、光照、氣體濃度以及土壤水分、電導(dǎo)率等信息并匯總到中控系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員可通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)環(huán)境進(jìn)行分析，從而有針對(duì)性地投放農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，并根據(jù)需要調(diào)動(dòng)各種執(zhí)行設(shè)備，進(jìn)行調(diào)溫、調(diào)光、換氣等動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生長(zhǎng)環(huán)境的智能控制。在通信領(lǐng)域，數(shù)字技術(shù)正在全面取代模擬技術(shù)。在廣播電視領(lǐng)域，美國(guó)已開(kāi)始山模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)變，歐洲的DVB（數(shù)字電視廣播）技術(shù)已在全球大多數(shù)國(guó)家推廣。數(shù)字音頻廣播（DAB）也已進(jìn)入商品化試播階段。而軟件、集成電路和新型元器件在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的作用日益重要。所有上述產(chǎn)品中，都離不開(kāi)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。象前途無(wú)可計(jì)量的維納斯計(jì)劃生產(chǎn)機(jī)頂盒，核心技術(shù)就是采用32位以上芯片級(jí)的嵌入式技術(shù)。在個(gè)人領(lǐng)域中，嵌入式產(chǎn)品將主要是個(gè)人商用，作為個(gè)人移動(dòng)的數(shù)據(jù)處理和通訊軟件。山于嵌入式設(shè)備具有自然的人機(jī)交互界面，GUI屏幕為中心的多媒體界面給人很大的親和力。手寫文字輸入、語(yǔ)音撥號(hào)上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像已取得初步成效。一些先進(jìn)的PDA在顯示屏幕上已實(shí)現(xiàn)漢字寫入、短消息語(yǔ)音發(fā)布，日用范圉也將日益廣闊。對(duì)于企業(yè)專用解決方案，如物流管理、條碼掃描、移動(dòng)信息釆集等，這種小型手持嵌入式系統(tǒng)將發(fā)揮巨大的作用。自動(dòng)控制領(lǐng)域，不僅可以用于ATM機(jī)，自動(dòng)售貨機(jī)，工業(yè)控制等專用設(shè)備，和移動(dòng)通訊設(shè)備結(jié)合、GPS、娛樂(lè)相結(jié)合，嵌入式系統(tǒng)同樣可以發(fā)揮巨大的作用。近期長(zhǎng)虹推出的ADSL產(chǎn)品，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)，控制，信息，這種智能化，網(wǎng)絡(luò)化將是家電發(fā)展的新趨勢(shì)。硬件方面，不僅有各大公司的微處理器芯片，還有用于學(xué)習(xí)和研發(fā)的各種配套開(kāi)發(fā)包。LT前低層系統(tǒng)和硬件平臺(tái)經(jīng)過(guò)若干年的研究，已經(jīng)相對(duì)比較成熟，實(shí)現(xiàn)各種功能的芯片應(yīng)有盡有。而且巨大的市場(chǎng)需求給我們握供了學(xué)習(xí)研發(fā)的資金和技術(shù)力量。軟件方面，也有相當(dāng)部分的成熟軟件系統(tǒng)。國(guó)外商品化的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，已進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)的有WindRiver、Microsoft>QNX和Nuclear等產(chǎn)品。我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的嵌入式系統(tǒng)軟件產(chǎn)品如科銀（CoreTek）公司的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)DeltaSystem,中科院推出的Hopen嵌入式操作系統(tǒng)（雖然還不夠完善）。同時(shí)山于是研究熱點(diǎn)，所以我們可以在網(wǎng)上找到各種各樣的免費(fèi)資源，從各大廠商的開(kāi)發(fā)文檔，到各種驅(qū)動(dòng)，程序源代碼，甚至很多廠商還提供微處理器的樣片。這對(duì)于我們從事這方面的研發(fā)，無(wú)疑是個(gè)資源寶庫(kù)。對(duì)于軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，不管是上手還是進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，都相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易。這就使得很多生手能夠比較快的進(jìn)入研究狀態(tài)，利于發(fā)揮大家的積極創(chuàng)造性。據(jù)調(diào)查，LI前國(guó)際上已有兩口多種嵌入式操作系統(tǒng)，而各種各樣的開(kāi)發(fā)工具、第第18頁(yè)，共20頁(yè)第第18頁(yè)，共20貞應(yīng)用于嵌入式開(kāi)發(fā)的儀器設(shè)備更是不可勝數(shù)。在國(guó)內(nèi)，雖然嵌入式應(yīng)用、開(kāi)發(fā)很廣，但該領(lǐng)域卻兒乎還是空白，只有三兩家公司和極少數(shù)人員在從事這方面工作。山此可見(jiàn)，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的空間真是無(wú)比廣大。智慧農(nóng)業(yè)2.1發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的必要性我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，但不是農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)。近兒十年來(lái)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)量主要依幕農(nóng)藥化肥的大量投入，大部分化肥和水資源沒(méi)有被有效利用而隨意棄置，導(dǎo)致大量養(yǎng)分損失并造成環(huán)境污染。我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍然以傳統(tǒng)生產(chǎn)模式為主，傳統(tǒng)耕種只能憑經(jīng)驗(yàn)施肥灌溉，不僅浪費(fèi)大量的人力物力，也對(duì)環(huán)境保護(hù)與水土保持構(gòu)成嚴(yán)重威脅，對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本項(xiàng)口針對(duì)上述問(wèn)題，利用實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息釆集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速、多維、多尺度的果園信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在信息與種植專家知識(shí)系統(tǒng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)農(nóng)田的智能灌溉、智能施肥與智能噴藥等自動(dòng)控制。突破農(nóng)業(yè)信息獲取困難與智能化程度低等技術(shù)發(fā)展瓶頸。昭頭刪機(jī)卷簾機(jī)風(fēng)向傳感器昭頭刪機(jī)卷簾機(jī)風(fēng)向傳感器光照傳感器?加濕器加熱as人體隈應(yīng)將土境水份傳感韶P工作站2.2智慧農(nóng)業(yè)的功能智慧農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，通過(guò)布設(shè)于農(nóng)田、溫室、園林等口標(biāo)區(qū)域的大量傳感節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)地收集溫度、濕度、光照、氣體濃度以及土壤水分、電導(dǎo)率等信息并匯總到中控系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員可通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)環(huán)境進(jìn)行分析，從而有針對(duì)性地投放農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，并根據(jù)需要調(diào)動(dòng)各種執(zhí)行設(shè)備,進(jìn)行調(diào)溫、調(diào)光、換氣等動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生長(zhǎng)環(huán)境的智能控制，主要有監(jiān)控功能系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)功能系統(tǒng)、實(shí)時(shí)圖像與視頻監(jiān)控功能。監(jiān)控功能系統(tǒng)：根據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)獲取的植物生長(zhǎng)環(huán)境信息，如監(jiān)測(cè)土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、植物養(yǎng)分含量等參數(shù)。其它參數(shù)也可以選配，如土壤中的PH值、電導(dǎo)率等等。信息收集、負(fù)責(zé)接收無(wú)線傳感匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)、顯示和數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)所有基地測(cè)試點(diǎn)信息的獲取、管理、動(dòng)態(tài)顯示和分析處理以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶，并根據(jù)以上各類信息的反饋對(duì)農(nóng)業(yè)園區(qū)進(jìn)行自動(dòng)灌溉、自動(dòng)降溫、自動(dòng)卷模、自動(dòng)進(jìn)行液體肥料施肥、自動(dòng)噴藥等自動(dòng)控制。監(jiān)測(cè)功能系統(tǒng)：在農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)信息檢測(cè)與控制，通過(guò)配備無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，太陽(yáng)能供電系統(tǒng)、信息釆集和信息路山設(shè)備配備無(wú)線傳感傳輸系統(tǒng),

每個(gè)基點(diǎn)配置無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，每個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)可監(jiān)測(cè)土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、植物養(yǎng)分含量等參數(shù)。根據(jù)種植作物的需求提供各種聲光報(bào)警信息和短信報(bào)警信息。（3）實(shí)時(shí)圖像與視頻監(jiān)控功能：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基本概念是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)上作物與環(huán)境、土壤及肥力間的物物相聯(lián)的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)多維信息與多層次處理實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的最佳生長(zhǎng)環(huán)境調(diào)理及施肥管理。但是作為管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人員而言，僅僅數(shù)值化的物物相聯(lián)并不能完全營(yíng)造作物最佳生長(zhǎng)條件。視頻與圖像監(jiān)控為物與物之間的關(guān)聯(lián)提供了更直觀的表達(dá)方式。比如：哪塊地缺水了，在物聯(lián)網(wǎng)單層數(shù)據(jù)上看僅僅能看到水分?jǐn)?shù)據(jù)偏低。應(yīng)該灌溉到什么程度也不能死搬硬套地僅僅根據(jù)這一個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)作決策。因?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的不均勻性決定了農(nóng)業(yè)信息獲取上的先天性弊端，而很難從單純的技術(shù)手段上進(jìn)行突破。視頻監(jiān)控的引用，直觀地反映了農(nóng)作物生產(chǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，引入視頻圖像與圖像處理，既可直觀反映一些作物的生長(zhǎng)長(zhǎng)勢(shì)，也可以側(cè)面反映出作物生長(zhǎng)的整體狀態(tài)及營(yíng)養(yǎng)水平。可以從整體上給農(nóng)戶提供更加科學(xué)的種植決策理論依據(jù)?；谇度胂到y(tǒng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)解決方案，成本低廉，是一般人都能負(fù)擔(dān)的價(jià)格;控制更簡(jiǎn)單，讓每一位剛接觸的人都能輕松使用；功耗更低、組網(wǎng)更方便、網(wǎng)絡(luò)更健壯，給您帶來(lái)高科技的全新感受。您的溫室大棚規(guī)模越大，基于嵌入系統(tǒng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)解決方案在使用中，要準(zhǔn)確及時(shí)地操控所有設(shè)備，最值得關(guān)注的應(yīng)該就是網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的穩(wěn)定性。鑒于溫室大棚的網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域比較廣泛，我們貼心為您呈現(xiàn)物聯(lián)無(wú)線中繼器！智慧農(nóng)業(yè)能有效連接物聯(lián)Internet通信網(wǎng)關(guān)和超出物聯(lián)Internet通信網(wǎng)關(guān)有效控制區(qū)域的其它Zigbee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)中繼組網(wǎng)，擴(kuò)大覆蓋區(qū)域，并傳輸網(wǎng)關(guān)的控制命令到相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，達(dá)到預(yù)期傳輸和控制的

效果?；谙冗M(jìn)的技術(shù)，物聯(lián)無(wú)線中繼器無(wú)需接入網(wǎng)線，就可自行中繼組網(wǎng)，擴(kuò)散網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，讓您的網(wǎng)絡(luò)靈活順暢運(yùn)行，保障您的所有設(shè)備正常運(yùn)行。Zigbee協(xié)調(diào)器智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)蠶通風(fēng)節(jié)點(diǎn)模擬補(bǔ)光節(jié)點(diǎn)土壤濕度傳感器光照度篦器模餐零點(diǎn)二范碳傳感器溫濕度復(fù)器Zigbee協(xié)調(diào)器智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)蠶通風(fēng)節(jié)點(diǎn)模擬補(bǔ)光節(jié)點(diǎn)土壤濕度傳感器光照度篦器模餐零點(diǎn)二范碳傳感器溫濕度復(fù)器模擬信號(hào)?入通道IS訊接口模擬信號(hào)?入通道IS訊接口 」效字I/O?號(hào)通道脈沖信號(hào)計(jì)ftAit數(shù)據(jù)采集《?電諌2.3自動(dòng)氣象站2.3.1自動(dòng)氣象站概述自動(dòng)氣象站用于對(duì)大氣溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量、太陽(yáng)輻射、土壤溫度、土壤濕度、能見(jiàn)度等眾多氣象要素進(jìn)行全天候現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。可以通過(guò)多利|通信方法與氣象中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，將氣象數(shù)據(jù)傳送到氣象中心計(jì)算機(jī)氣象數(shù)據(jù)庫(kù)中，用于對(duì)氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)訃分析處理。以便應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的的突發(fā)情況。?擬信號(hào)效字信號(hào)障沖???號(hào)23.2自動(dòng)氣象站構(gòu)成硬件：主要山傳感器、采集器、系統(tǒng)電源、通信接口及外圍設(shè)備（計(jì)算機(jī)、打印機(jī)）等組成。a） 傳感器：能感受被測(cè)氣象要素的變化并按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常山敬感元件和轉(zhuǎn)換器組成。b） 采集器：數(shù)據(jù)采集器是自動(dòng)氣象站的核心，其主要功能是數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)傳輸。通訊系統(tǒng)：（1） RS232有線,通訊距離0—10m（2） RS485有線,通訊距離0—1000m（3） 無(wú)線微波電臺(tái)，通訊距離0-500111（4） 移動(dòng)無(wú)線GPRS,通訊距離不限（有附加的GPRS流量費(fèi)用）（5） WiFi通信，通訊距離不限（須架設(shè)有WiFi）（6） 氣象短信，通訊距離不限。監(jiān)測(cè)軟件：可通過(guò)表格或曲線視圖對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，支持（有線，無(wú)線）多種通訊方式，動(dòng)態(tài)組網(wǎng)，可支持多臺(tái)以上監(jiān)測(cè)站點(diǎn)并發(fā)通訊；2.4農(nóng)產(chǎn)品溯源2.4.1農(nóng)產(chǎn)品溯源概述：農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全及管理溯源：綜合運(yùn)用了多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、條碼識(shí)別等前沿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、流通過(guò)程的信息管理和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的追溯管理、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)檔案（產(chǎn)地環(huán)境、生產(chǎn)流程、質(zhì)量檢測(cè)）管理、條形碼標(biāo)簽設(shè)計(jì)和打印、基于網(wǎng)站和手機(jī)短信平臺(tái)的質(zhì)量安全溯源等功能，基于單機(jī)或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境運(yùn)行，可用于農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管部門和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用。1、 釆集自動(dòng)化：通過(guò)農(nóng)事易實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)殖過(guò)程數(shù)據(jù)智能化、自動(dòng)化采集2、 生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化：導(dǎo)入不同產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)模式，推進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化生產(chǎn)3、 過(guò)程可視化：通過(guò)產(chǎn)地環(huán)境數(shù)據(jù)采集和視頻監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)管、安全預(yù)警4、 信息透明化：產(chǎn)地準(zhǔn)出和流通全過(guò)程信息實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)從田間到餐桌的全程溯源5、 數(shù)據(jù)權(quán)威化：與產(chǎn)地認(rèn)證、三品認(rèn)證、農(nóng)資監(jiān)管、質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)縫對(duì)接，真實(shí)可靠2.4.2農(nóng)產(chǎn)品溯源解決目標(biāo)：1、 建立完善的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)規(guī)范，提高產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量2、 提高農(nóng)產(chǎn)品附加值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，提升農(nóng)企品牌形象3、 實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品安全問(wèn)題責(zé)任追究，加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)的監(jiān)管4、 實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品安全消費(fèi)，滿足消費(fèi)知情權(quán)2.4.3農(nóng)產(chǎn)品溯源解適用對(duì)象；農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)、合作社、種植戶、家庭農(nóng)場(chǎng)農(nóng)業(yè)主管部門2.4?4農(nóng)產(chǎn)品溯源解業(yè)務(wù)應(yīng)用；1、 主體信息管理對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主體基本信息和生產(chǎn)基地概況信息進(jìn)行管理。2、 農(nóng)業(yè)投入品管理將生產(chǎn)過(guò)程中使用的肥料、農(nóng)藥、飼料等農(nóng)業(yè)投入品的來(lái)源、使用情況和庫(kù)存狀況進(jìn)行管理記錄，同時(shí)緊密對(duì)接農(nóng)資監(jiān)管平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)投入品領(lǐng)用和生產(chǎn)使用的關(guān)聯(lián)，建立投入品使用追溯信息鏈條。3、 標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)過(guò)程管理按不同產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)規(guī)范，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行信息的自動(dòng)、精準(zhǔn)、批量釆集，自動(dòng)生成電子臺(tái)賬，建立安全生產(chǎn)檔案。4、 質(zhì)量檢測(cè)管理對(duì)農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)、產(chǎn)地環(huán)境檢測(cè)、三品一標(biāo)認(rèn)證等質(zhì)量認(rèn)證進(jìn)行管理。5、 溯源管產(chǎn)檔案對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的批次、品種、追溯碼及被查詢的次數(shù)等信息進(jìn)行管理農(nóng)產(chǎn)品追溯流程圖除草修剪 灌溉采摘 生產(chǎn)加工刪巴用藥農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)管理平臺(tái)him||?h竊r可 除草修剪 灌溉采摘 生產(chǎn)加工刪巴用藥農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)管理平臺(tái)him||?h竊r可 j移動(dòng)設(shè)備品名！豆苗菜批盼094生產(chǎn)am：2012-1-31生產(chǎn)場(chǎng)商，5006◎農(nóng)業(yè)金品有》｛公門liiniHiiiimiiiii）?SOO2260000765SD9農(nóng)產(chǎn)品邈瀰標(biāo)務(wù)*市工商居55制2.5智慧大棚2.5.1智慧大棚概述基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧大棚就是要是利用物聯(lián)網(wǎng)及分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)將溫室內(nèi)的光照、溫度、濕度、二氧化碳含量、PH值、農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)、土壤質(zhì)地和養(yǎng)分水分狀況等進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、傳輸、分析處理和輸出，再與信息轉(zhuǎn)換、實(shí)時(shí)控制、智能決策系統(tǒng)相配合，按區(qū)內(nèi)要素的空間變量數(shù)據(jù)精確設(shè)定最佳施肥、灌溉、光照控制、加濕等多種決策操作，使一系列農(nóng)作物在不同生長(zhǎng)周期曾被“模糊”處理的問(wèn)題，通過(guò)信息化智能管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)定量精準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，從而可以顯著提高水、肥等的利用效率，提高管理效率，降低人力成本，以最經(jīng)濟(jì)的投入獲得最佳產(chǎn)出。2.5.2系統(tǒng)主要功能智慧農(nóng)業(yè)大棚主要實(shí)現(xiàn)下面兒方面功能：（-）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能通過(guò)傳感設(shè)備實(shí)時(shí)采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域中的溫度、空氣濕度、二氧化碳、光照、土壤水分、土壤溫度、PH值、棚外溫度與風(fēng)速等數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)（485集線器）等傳輸給服務(wù)管理平臺(tái)，服務(wù)服管理平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存貯、分析處理。（二） 遠(yuǎn)程控制功能根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)設(shè)定的最佳閥值進(jìn)行分析，智能判斷灑水、排風(fēng)、光照等設(shè)備的開(kāi)與關(guān)，管理人員也可以根據(jù)需要通過(guò)軟件主動(dòng)控制這些設(shè)備的開(kāi)與關(guān)，同時(shí)系統(tǒng)還可以為管理人員提供視頻監(jiān)控和存儲(chǔ)功能。（三） 智慧決策功能智慧決策功能基于精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并結(jié)合以往種植經(jīng)驗(yàn)信息，利用云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)進(jìn)行多層次分析，建立每種農(nóng)作物的專家?guī)?，在專家?guī)旎A(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)智慧決策功能，適時(shí)向管理人員發(fā)送施肥、噴藥等相關(guān)信息的提醒，防止錯(cuò)過(guò)最佳施肥和噴藥期而影響農(nóng)作物產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量。二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)通過(guò)各種有線和無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器實(shí)時(shí)采集大棚中的各種數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)通過(guò)Zigbee繼電器、ADAM-4150采集器、Zigbee協(xié)調(diào)、串口服務(wù)器、路山器等設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絺鬏數(shù)礁鞴δ芸刂浦行?，?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、處理與控制，并通過(guò)高清視頻攝像頭等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。2.5.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（―）組網(wǎng)技術(shù)智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要各功能設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，為此需要配置如下設(shè)備：1?在數(shù)據(jù)釆集方面，主要運(yùn)用Zigbee組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行不同節(jié)點(diǎn)之間的通信。為此必須配置網(wǎng)內(nèi)所有Zigbee繼電器、Zigbee傳感器和Zigbee協(xié)調(diào)器的PANID和信道統(tǒng)一，通電后，各節(jié)點(diǎn)能正確連接。串口服務(wù)器實(shí)現(xiàn)吊口的拓展和審口通信與網(wǎng)絡(luò)通信信息的轉(zhuǎn)換，因此需要配置串口服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)地址和各串口工作模式、波特率、校驗(yàn)碼、數(shù)據(jù)位、停止位等參數(shù)信息。配置路山器，網(wǎng)絡(luò)攝像頭、電腦，手機(jī)等網(wǎng)絡(luò)地址，保證設(shè)備間的通信暢通。配置開(kāi)發(fā)好的Web服務(wù)，啟動(dòng)運(yùn)行Web服務(wù)器。（二） PC端軟件設(shè)計(jì)由于PC端能夠提供足夠的資源來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能開(kāi)發(fā)，PC端系統(tǒng)功能是智慧農(nóng)業(yè)大棚功能的核心，由WPF技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要對(duì)收集到的農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、處理、轉(zhuǎn)發(fā)，將信息數(shù)據(jù)整合、存儲(chǔ)、分析并以圖表或表格的形式展示給專家和大棚管理人員，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析等功能，完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、查詢、預(yù)警、統(tǒng)計(jì)分析等。在PC端系統(tǒng)功能中除了常用的溫濕度、排風(fēng)、光照、PH值等數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)、查詢、實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)等處理與控制，還做了大量的數(shù)據(jù)分析，建成專家知識(shí)庫(kù)，這樣系統(tǒng)根據(jù)專家?guī)炖锏南嚓P(guān)數(shù)據(jù)分析，適時(shí)向大棚管理人員發(fā)出施肥、噴?k等提醒功能，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)，保證產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的提高。（三） 手機(jī)端軟件設(shè)計(jì)隨著智能終端應(yīng)用不斷普及，智慧農(nóng)業(yè)大棚移動(dòng)端APP（Aiidioid版）是項(xiàng)U的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)化智能控制。主要實(shí)現(xiàn)查看大棚采集過(guò)來(lái)的溫濕度、光照、二氧化碳濃度、視頻等數(shù)據(jù)，大棚管理人員根據(jù)查看的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程控制灑水、風(fēng)機(jī)、卷簾、光照等設(shè)備的開(kāi)關(guān)