物联网环境下温室大棚环境监控及数据分析检测系统.pdf

1 5 8 物 联 网 环 境 下 温 室 大 棚 环 境 监 控 及 数 据 分 析 检 测 系 统 葛 茜 倩 浙 江 工 商 职 业 技 术 学 院 浙 江 宁 波 315012 摘 要 介 绍 了 一 种 结 合 传 感 器 物 联 网 数 据 分 析 诊 断 等 技 术 在 温 室 大 棚 搭 建 智 慧 农 业 监 控 及 管 理 平 台 完 成 环 境 数 据 采 集 分 析 处 理 通 过 在 云 计 算 平 台 上 建 立 农 业 专 家 系 统 实 现 农 业 生 产 低 成 本 管 理 用 户 通 过 访 问 平 台 获 取 网 关 节 点 数 据 信 息 进 而 进 行 专 家 咨 询 与 实 时 指 导 对 提 高 农 业 生 产 力 与 农 产 品 的 质 量 现 实 互 联 网 农 业 和 精 准 农 业 的 推 进 具 有 重 要 的 意 义 关 键 词 智 能 农 业 物 联 网 传 感 器 数 据 分 析 中 图 分 类 号 S126 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1673 1131 2019 01 0158 03 0 引 言 我 国 是 农 业 大 国 目 前 大 部 分 地 区 以 传 统 型 生 产 为 主 在 自 然 条 件 下 生 产 凭 借 人 力 畜 力 施 肥 灌 溉 仅 靠 经 验 不 仅 生 产 水 平 低 浪 费 人 力 物 力 抗 御 自 然 灾 害 能 力 差 也 对 自 然 保 护 与 水 土 保 持 构 成 严 重 的 威 胁 针 对 上 述 问 题 本 文 介 绍 了 一 种 物 联 网 环 境 下 温 室 大 棚 环 境 监 控 及 数 据 分 析 检 测 系 统 利 用 实 时 动 态 的 农 业 物 联 网 数 据 采 集 分 析 比 较 实 现 快 速 多 维 度 的 农 田 信 息 实 时 管 理 在 信 息 采 集 与 专 家 系 统 基 础 上 实 现 农 田 的 智 能 化 管 理 温 室 大 棚 种 植 技 术 已 在 农 业 生 产 中 占 有 重 要 地 位 本 文 介 绍 利 用 物 联 网 传 感 器 大 数 据 技 术 帮 助 农 民 农 场 主 农 业 生 产 单 位 或 机 构 甚 至 是 承 租 农 田 的 普 通 市 民 进 行 农 场 田 地 远 程 个 性 化 农 耕 管 理 平 台 实 现 系 统 实 现 对 大 棚 进 行 远 程 无 线 的 实 时 数 据 采 集 数 据 包 括 环 境 温 湿 度 值 光 照 情 况 CO2 浓 度 等 地 面 信 息 以 及 土 壤 水 分 温 度 养 分 氮 磷 钾 镁 元 素 等 信 息 以 及 风 向 风 速 等 室 外 气 象 信 息 系 统 实 现 对 大 棚 进 行 远 程 自 动 控 制 根 据 所 采 集 的 数 据 与 标 准 阈 值 数 据 比 较 结 果 来 决 定 相 应 的 自 动 控 制 可 以 通 过 移 动 终 端 设 备 如 手 机 iPAD等 对 风 机 外 遮 阳 卷 帘 内 遮 阴 卷 帘 补 光 水 天 窗 地 热 滴 灌 等 设 备 进 行 远 程 无 线 自 动 控 制 系 统 实 现 对 大 棚 进 行 远 程 无 线 高 清 视 频 监 控 对 温 室 进 行 整 体 环 境 监 控 植 物 生 长 状 况 病 虫 害 危 害 监 控 等 系 统 使 用 虚 拟 化 技 术 和 云 平 台 建 立 农 业 智 能 化 专 家 系 统 应 用 平 台 将 网 关 数 据 存 储 到 云 平 台 用 户 通 过 访 问 移 动 终 端 或 云 服 务 器 获 取 网 关 节 点 数 据 信 息 进 而 进 行 专 家 咨 询 与 实 时 指 导 系 统 提 供 信 息 分 析 与 统 计 根 据 所 分 析 的 数 据 结 果 统 计 并 提 供 各 种 报 表 1 系 统 技 术 架 构 项 目 采 用 了 感 知 层 传 输 层 应 用 层 三 层 架 构 的 构 建 实 现 bit4 0 默 认 1 水 平 操 纵 bit3 0 在 传 感 器 平 面 执 行 跟 踪 1 倾 斜 距 离 校 正 和 适 用 的 投 影 技 术 被 使 用 在 2D 跟 踪 bit2 0 测 量 位 置 1 修 正 位 置 bit1 0 结 束 1 扩 展 至 下 个 字 节 12 字 节 31 32 33 3F 11 2E 目 标 尺 寸 和 方 向 1 个 或 多 个 字 节 转 换 为 二 进 制 为 00111111 00010001 00101110 各 位 对 应 的 含 义 如 表 7 由 于 bit1 为 1 扩 展 至 下 一 个 字 节 如 表 8 由 于 bit1 为 1 扩 展 至 下 一 个 字 节 如 表 9 由 于 bit1 为 0 数 据 结 束 可 得 知 此 目 标 长 31 米 方 向 22 5 宽 23 米 表 7 目 标 尺 寸 和 方 向 bit8 2 长 度 bit2 单 位 是 1 米 bit1 0 结 束 1 扩 展 至 下 个 字 节 表 8 目 标 尺 寸 和 方 向 扩 展 字 节 一 7bit8 2 方 向 bit2 单 位 是 360 128 bit1 0 结 束 1 扩 展 至 下 个 字 节 表 9 目 标 尺 寸 和 方 向 扩 展 字 节 二 bit8 2 宽 度 bit2 单 位 是 1 米 bit1 0 结 束 1 扩 展 至 下 个 字 节 13 字 节 34 62 原 始 点 振 幅 1 个 字 节 这 个 PAM数 值 依 赖 雷 达 0 表 示 雷 达 的 探 测 水 平 最 小 可 得 知 此 数 据 包 PAM 为 98 至 此 我 们 截 取 的 这 一 帧 场 面 监 视 雷 达 系 统 CATO10 数 据 包 解 析 完 毕 3 结 语 通 过 解 析 CAT010 数 据 包 深 入 的 理 解 雷 达 包 内 各 数 据 的 含 义 可 以 对 场 面 监 视 雷 达 系 统 的 信 号 质 量 假 目 标 告 警 处 理 目 标 信 号 模 拟 等 问 题 及 需 求 进 行 进 一 步 的 研 究 理 论 与 实 践 相 结 合 这 对 解 决 我 们 实 际 工 作 中 遇 到 的 相 关 难 题 具 有 非 常 重 要 的 意 义 能 更 好 的 满 足 空 管 设 备 运 行 保 障 工 作 的 需 要 参 考 文 献 1 王 屹 峰 牛 磊 雷 神 雷 达 数 据 格 式 浅 析 J 空 中 交 通 管 理 2008 3 14 17 2 高 光 辉 INDRA 二 次 雷 达 数 据 格 式 分 析 J 科 技 视 界 2014 24 107 108 3 王 鹏 严 浩 ASTERIX数 据 格 式 在 民 航 监 视 的 应 用 J 中 国 科 技 博 览 2017 7 42 43 作 者 简 介 牛 中 伟 1985 男 河 南 鹿 邑 人 硕 士 从 事 空 管 通 信 导 航 监 视 设 备 技 术 保 障 工 作 2 0 1 9 S u m N o 1 9 3 信 息 通 信 INFORMATION COMMUNICATIONS 2 0 1 9 年 第 1 期 总 第 1 9 3 期 1 5 9 了 对 生 产 环 境 中 农 作 物 的 生 长 息 息 相 关 的 数 据 采 集 还 可 以 实 现 农 业 的 托 管 通 过 智 能 控 制 管 理 等 模 式 对 水 泵 风 扇 电 灯 等 设 备 进 行 智 能 远 程 控 制 不 仅 实 现 了 生 产 环 境 的 感 知 还 实 现 可 视 化 管 理 并 且 通 过 对 数 据 的 挖 掘 分 析 可 以 找 出 最 佳 的 农 作 物 生 产 环 境 最 大 限 度 地 提 高 农 作 物 产 量 提 高 生 产 力 水 平 该 系 统 技 术 架 构 分 为 三 个 层 次 信 息 感 知 层 信 息 传 输 层 和 信 息 应 用 层 如 下 图 1 物 联 网 感 知 层 将 农 业 生 产 环 境 中 的 各 种 物 理 量 通 过 传 感 器 技 术 实 时 并 自 动 地 采 集 转 化 为 信 息 系 统 中 处 理 的 数 字 信 息 项 目 所 采 集 的 信 息 主 要 有 温 度 湿 度 土 壤 成 分 光 照 风 速 等 图 1 系 统 架 构 物 联 网 传 输 层 将 感 知 层 采 集 到 的 农 业 状 态 信 息 通 过 网 络 通 信 技 术 进 行 汇 总 通 过 有 线 或 无 线 方 式 向 局 域 网 或 广 域 网 发 布 物 联 网 应 用 层 对 所 采 集 和 汇 总 的 信 息 进 行 分 析 处 理 根 据 标 准 化 的 阈 值 进 行 比 较 分 析 并 实 现 农 业 专 家 信 息 决 策 对 农 业 生 产 进 行 个 性 化 的 过 程 控 制 和 智 能 化 处 理 从 而 对 现 实 世 界 中 实 时 情 况 形 成 数 字 化 和 图 形 化 的 认 知 2 系 统 详 细 设 计 该 系 统 分 为 管 理 员 模 块 与 用 户 模 块 两 部 分 其 中 管 理 员 具 有 用 户 管 理 大 棚 管 理 资 源 管 理 主 要 对 温 室 内 传 感 器 继 电 器 被 控 设 备 以 及 摄 像 头 等 以 及 控 制 命 令 管 理 等 权 限 用 户 可 根 据 自 己 的 权 限 进 行 实 时 数 据 查 看 历 史 数 据 查 询 手 动 或 定 时 控 制 设 备 以 及 参 数 阈 值 设 定 等 功 能 其 系 统 功 能 模 块 组 成 如 图 2 所 示 图 2 系 统 功 能 划 分 对 于 移 动 端 功 能 主 要 包 括 系 统 注 册 登 录 远 程 监 测 可 以 监 测 空 气 温 度 湿 度 土 壤 的 温 度 和 湿 度 光 照 强 度 二 氧 化 碳 浓 度 远 程 控 制 移 动 端 打 开 和 关 闭 风 扇 打 开 和 关 闭 LED 灯 打 开 和 关 闭 水 泵 系 统 设 置 空 气 温 度 湿 度 土 壤 湿 度 光 照 强 度 二 氧 化 碳 浓 度 阀 值 的 设 置 1 Web 端 功 能 描 述 如 表 1 所 示 表 1 Web 端 功 能 表 2 移 动 端 功 能 如 表 2 所 示 表 2 移 动 端 功 能 表 3 结 语 本 文 介 绍 了 一 种 实 现 农 业 生 产 的 智 能 化 监 控 和 管 理 系 统 的 设 计 与 实 现 从 而 使 农 业 生 产 环 节 更 加 科 学 智 能 智 能 农 业 系 统 通 过 对 温 室 大 棚 的 温 度 湿 度 光 照 强 度 二 氧 化 碳 浓 度 和 PH2 5 浓 度 等 传 感 器 采 集 相 应 的 数 据 通 过 通 信 协 议 将 数 据 传 输 至 网 关 充 分 运 用 信 息 技 术 建 成 集 数 据 采 集 分 析 处 理 远 程 控 制 专 家 决 策 等 功 能 为 一 体 的 新 型 农 业 生 产 管 理 体 系 并 在 云 计 算 平 台 上 建 立 农 业 专 家 系 统 将 对 互 联 网 农 业 和 精 准 农 业 的 推 进 具 有 重 要 的 意 义 信 息 通 信 葛 茜 倩 物 联 网 环 境 下 温 室 大 棚 环 境 监 控 及 数 据 分 析 检 测 系 统 1 6 0 路 由 与 交 换 浅 析 殷 齐 龙 西 安 石 油 大 学 计 算 机 学 院 陕 西 西 安 710300 摘 要 近 年 来 计 算 机 网 络 的 发 展 异 常 迅 猛 用 户 对 网 络 的 依 赖 与 日 俱 增 随 着 网 络 规 模 的 不 断 扩 大 和 复 杂 性 的 不 断 增 加 网 络 的 异 构 性 也 越 来 越 高 而 多 媒 体 相 关 应 用 的 兴 起 和 互 联 网 规 模 的 高 速 扩 展 使 得 交 换 技 术 越 来 越 受 到 人 们 的 关 注 因 为 它 将 网 络 交 换 机 的 高 性 能 和 路 由 器 的 活 络 性 能 结 合 起 来 通 过 一 系 列 操 作 可 以 有 效 的 地 改 善 路 由 相 关 问 题 的 状 况 本 文 对 计 算 机 网 络 基 础 路 由 协 议 以 及 交 换 技 术 进 行 了 探 讨 与 分 析 关 键 词 路 由 交 换 技 术 网 络 基 础 路 由 协 议 交 换 基 础 中 图 分 类 号 TP393 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1673 1131 2019 01 0160 03 这 个 时 代 网 络 信 息 技 术 与 日 俱 进 计 算 机 网 络 无 时 无 刻 不 在 更 新 和 拓 展 在 这 个 网 络 迅 猛 发 展 的 阶 段 路 由 与 交 换 在 网 络 技 术 中 占 据 了 举 足 轻 重 的 地 位 路 由 器 和 交 换 机 也 随 之 成 为 极 其 重 要 的 网 络 设 备 信 息 网 络 改 变 未 来 网 络 的 进 步 让 生 活 更 加 美 好 网 络 促 进 了 共 享 进 而 促 进 了 时 代 发 展 而 在 当 今 世 界 网 络 可 谓 是 十 分 火 热 诸 如 SDN NFV和 IPv6 等 主 流 技 术 都 与 网 络 密 切 相 关 1 路 由 器 与 交 换 机 的 基 本 概 念 在 介 绍 路 由 器 与 交 换 机 之 前 有 必 要 先 介 绍 一 下 OSI 七 层 模 型 以 及 TCP IP 四 层 模 型 OSI Open System Interconnec tion 参 考 模 型 是 国 际 标 准 化 组 织 ISO 制 定 的 一 个 用 于 计 算 机 或 通 信 系 统 间 互 联 的 标 准 体 系 OSI 七 层 模 型 由 高 到 低 分 别 是 应 用 层 表 示 层 会 话 层 传 输 层 网 络 层 数 据 链 路 层 和 物 理 层 在 计 算 机 网 络 里 进 行 通 信 常 使 用 TCP IP 协 议 此 协 议 汲 取 了 OSI 七 层 模 型 中 的 特 点 及 其 性 质 TCP IP 模 型 与 OSI七 层 模 型 略 有 不 同 它 只 有 四 层 分 别 为 应 用 层 传 输 层 网 络 层 数 据 链 路 层 和 物 理 层 路 由 器 在 TCP IP 模 型 的 第 三 层 网 络 层 工 作 而 交 换 机 则 是 在 第 四 层 数 据 链 路 层 和 物 理 层 工 作 1 路 由 器 Router 是 连 接 因 特 网 中 各 局 域 网 广 域 网 的 设 备 它 会 根 据 信 道 的 情 况 自 动 选 择 和 设 定 路 由 以 最 佳 路 径 按 前 后 顺 序 发 送 信 号 交 换 机 Switch 是 一 种 用 于 电 或 光 信 号 转 发 的 网 络 设 备 它 可 以 为 接 入 交 换 机 的 任 意 两 个 网 络 节 点 提 供 独 享 的 电 信 号 通 路 2 路 由 器 主 流 协 议 与 技 术 2 路 由 协 议 的 原 理 是 通 过 在 路 由 器 之 间 共 享 路 由 信 息 来 支 持 可 路 由 协 议 路 由 信 息 在 相 邻 的 路 由 器 之 间 传 递 要 确 保 所 有 的 路 由 器 知 道 去 往 其 它 路 由 器 的 路 径 换 句 话 说 路 由 协 议 创 建 了 路 由 表 描 述 了 网 络 拓 扑 结 构 路 由 协 议 与 路 由 器 协 同 工 作 执 行 路 由 选 择 和 数 据 包 转 发 功 能 常 见 的 路 由 协 议 有 RIP IGRP EIGRP OSPF IS IS BGP 等 下 面 的 部 分 篇 幅 将 针 对 一 些 主 流 路 由 协 议 进 行 简 单 的 介 绍 2 1 静 态 路 由 3 静 态 路 由 Static routing 这 是 一 种 路 由 的 方 式 路 由 项 routing entry 是 由 手 动 配 置 而 非 动 态 决 定 的 与 动 态 路 由 有 所 不 同 的 是 静 态 路 由 是 固 定 的 不 会 改 变 即 使 网 络 状 况 已 经 改 变 或 是 重 新 被 组 态 在 一 般 情 况 下 静 态 路 由 是 由 网 络 管 理 员 逐 项 加 入 路 由 表 的 静 态 路 由 的 配 制 方 法 有 两 种 带 下 一 跳 路 由 器 的 静 态 路 由 以 及 带 送 出 接 口 的 静 态 路 由 使 用 静 态 路 由 的 优 缺 点 1 静 态 路 由 的 优 点 使 用 静 态 路 由 的 好 处 在 于 不 增 加 路 由 器 中 央 处 理 器 的 负 载 进 而 节 省 成 本 方 面 的 开 支 而 且 由 于 静 态 路 由 无 更 新 流 量 甚 至 不 占 用 网 络 带 宽 所 以 它 的 优 势 很 明 显 2 静 态 路 由 的 缺 点 如 果 是 大 型 和 复 杂 的 网 络 环 境 通 常 不 建 议 使 用 静 态 路 由 原 因 有 二 第 一 网 络 的 拓 扑 结 构 暂 时 未 知 第 二 当 网 络 的 链 路 状 态 产 生 变 化 和 拓 扑 结 构 一 旦 发 生 改 变 静 态 路 由 信 息 就 需 要 进 行 一 个 难 度 较 高 的 调 整 当 网 络 发 生 变 化 或 网 络 发 生 故 障 时 若 不 能 够 重 选 路 由 则 可 能 导 致 路 由 失 败 2 2 动 态 路 由 及 主 流 协 议 动 态 路 由 Dynamic Routing 协 议 可 以 自 动 的 发 现 远 程 网 络 它 所 具 有 的 主 要 优 势 在 于 一 旦 网 络 拓 扑 结 构 发 生 了 变 化 各 个 路 由 器 就 会 开 始 互 相 交 换 信 息 不 仅 能 够 自 动 获 知 新 增 加 的 网 络 还 可 以 在 当 前 网 络 连 接 失 败 时 找 出 备 用 路 径 动 态 路 由 机 制 的 运 作 依 赖 路 由 器 的 两 大 基 本 功 能 路 由 器 之 间 适 时 的 路 由 信 息 交 换 以 及 对 路 由 表 的 维 护 4 动 态 路 由 的 主 流 协 议 大 致 有 以 下 几 种 RIP OSPF EIGR P BGP ISIS 按 照 使 用 范 围 进 行 分 类 可 分 为 IGP 协 议 RIP OSPF EIGRP ISIS 和 BGP 协 议 BGP 按 照 算 法 特 点 分 类 可 分 为 距 离 矢 量 型 RIP 链 路 状 态 型 OSPF ISIS 和 杂 合 型 EIGRP 按 照 路 由 更 新 时 是 否 携 带 子 网 掩 码 进 行 分 类 可 分 为 有 类 别 和 无 类 别 有 类 路 由 协 议 已 被 淘 汰 如 RIPv1 宣 告 时 不 支 持 可 变 长 子 网 掩 码 只 使 用 默 认 的 ABC 三 类 IP 的 默 认 掩 码 无 类 路 由 协 议 宣 告 时 支 持 可 变 长 子 网 掩 码 2 2 1 RIP 协 议 参 考 文 献 1 袁 小 平 徐 江 侯 攀 峰 基 于 物 联 网 的 智 慧 农 业 监 控 系 统 J 江 苏 农 业 科 学 2015 43 3 376 378 2 张 仕 臻 基 于 互 联 网 的 只 能 农 业 监 控 系 统 J 湖 北 工 业 大 学 学 报 2016 31 4 86 87 3 田 敏 费 小 伟 赵 帝 植 辛 国 隆 基 于 物 联 网 的 设 施 农 业 监 控 系 统 研 究 J 无 线 互 联 科 技 2016 6 28 30 4 宋 艳 程 改 兰 基 于 物 联 网 技 术 的 农 业 种 植 环 境 监 控 系 统 设 计 J 电 子 设 计 工 程 2014 22 8 101 103 5 黄 颖 张 伟 基 于 物 联 网 的 智 慧 农 业 监 控 系 统 J 物 联 网 技 术 2017 4 33 34 2 0 1 9 S u m N o 1 9 3 信 息 通 信 INFORMATION COMMUNICATIONS 2 0 1 9 年 第 1 期 总 第 1 9 3 期