面向农业领域的物联网监测与控制技术
作者：赵小强等著
出版时间： 2019年版
内容简介
《面向农业领域的物联网监测与控制技术》内容为作者多年项目经验的总结，知识涉及面广，内容丰富。《面向农业领域的物联网监测与控制技术》以工程项目实践应用为特色，全面介绍农业物联网技术，并围绕农业用水安全和农业节水灌溉技术进行深入探讨，结合项目实际需求给出相关系统的设计和技术解决方案。最后依据作者多年的科研经验，对市级现代果业展示中心建设和林果水旱灾害预测预警与风险防范进行详尽的案例分析。
目录
目录
第一篇 农业物联网技术
第1章 农业物联网概述 3
1.1 农业物联网介绍 3
1.2 国内外研究现状 4
1.3 主要发展趋势 6
第2章 农业物联网架构与技术 8
2.1 农业物联网技术架构 8
2.1.1 系统构建原则 8
2.1.2 系统整体架构 9
2.1.3 创新解决方案 11
2.2 农业物联网系统业务流程 12
2.2.1 信息感知 12
2.2.2 信息安全 14
2.2.3 通信传输 15
2.2.4 处理分析 15
2.3 农业物联网关键技术 16
2.3.1 传感器网络技术 16
2.3.2 嵌入式技术 17
2.3.3 无线路由技术 18
2.3.4 身份识别技术 19
2.3.5 近程通信技术 20
2.3.6 远程通信技术 23
第二篇 农业用水安全
第3章 农业水质监测硬件系统 27
3.1 设计与实现目标 27
3.2 子系统整体介绍 27
3.3 系统相关模块及技术介绍 28
3.3.1 PLC处理器 28
3.3.2 EM235模块 31
3.3.3 DTU模块 33
3.3.4 Modbus协议 35
3.3.5 MCGS组态软件 36
3.4 水质传感器及其采集电路 38
3.4.1 温度传感器及采集电路 38
3.4.2 酸碱度传感器及采集电路 39
3.4.3 氨氮传感器及采集电路 40
3.4.4 溶解氧传感器及采集电路 42
3.4.5 盐度传感器及采集电路 44
3.4.6 浊度传感器及采集电路 45
3.4.7 电导率传感器及采集电路 47
3.5 系统外部接线方案及智能功能设计方案 48
3.5.1 PLC外部接线方案 48
3.5.2 EM235外部接线方案 50
3.5.3 智能监测功能设计方案 52
3.5.4 智能监控功能设计方案 53
3.6 系统软件设计与实现 56
3.6.1 水质采集功能及其相关算法 56
3.6.2 循环监测功能 61
3.6.3 远程监控功能 65
3.6.4 MCGS软件设计 69
3.7 水质监测系统测试及样机展示 75
3.7.1 Modbus协议测试 75
3.7.2 MCGS组态测试 77
3.7.3 数据分析 79
第4章 农业水质监测软件系统 80
4.1 软件设计的背景与意义 80
4.1.1 设计背景 80
4.1.2 设计意义 80
4.2 软件整体介绍 81
4.2.1 软件框架介绍 81
4.2.2 整体功能介绍 81
4.3 软件设计思想与方法 82
4.4 相关知识介绍 83
4.4.1 Java语言概述 83
4.4.2 Android简介 84
4.4.3 MySQL数据库 86
4.4.4 SQLite数据库 87
4.4.5 网络数据爬虫技术 88
4.5 客户端软件需求分析 90
4.5.1 功能性需求 90
4.5.2 非功能性需求 92
4.6 数据库设计 93
4.6.1 重点水系信息表 93
4.6.2 监测站点表 93
4.6.3 水质数据表 94
4.6.4 省级数据表 95
4.6.5 市级数据表 96
4.6.6 县级数据表 96
4.6.7 社区数据表 97
4.7 软件业务功能实现 98
4.7.1 开发环境搭建 98
4.7.2 软件代码结构与作用 99
4.7.3 主界面创建及页面切换策略 103
4.7.4 流域水质数据实时采集模块 111
4.7.5 水质实时监测页面 121
4.7.6 监测站点切换页面 124
4.7.7 全国站点数据可视化页面 126
4.7.8 数据分析页面 128
4.7.9 社区水质数据查询页 131
4.7.10 用户相关页面 133
4.8 软件功能测试 134
4.8.1 软件运行效果测试 134
4.8.2 软件深度遍历测试 140
4.8.3 软件深度性能测试 142
第5章 农业水质监测物联网平台 143
5.1 云服务器端业务需求分析 143
5.1.1 功能性需求分析 143
5.1.2 非功能性需求分析 144
5.2 云服务器整体框架 144
5.3 数据库及接口设计 145
5.3.1 数据库设计 145
5.3.2 用户类API接口设计 147
5.3.3 设备类的API接口设计 152
5.3.4 传感器类的API接口设计 155
5.3.5 数据点类的API接口设计 158
5.4 业务模块设计与实现 162
5.4.1 开发及部署环境搭建 162
5.4.2 用户类业务模块 162
5.4.3 设备类业务模块 165
5.4.4 传感器类业务模块 167
5.4.5 数据节点类业务模块 169
第三篇 农业节水灌溉
第6章 农业节水灌溉硬件系统 173
6.1 系统设计的背景、目标与意义 173
6.1.1 系统设计的背景 173
6.1.2 系统设计的目的 173
6.1.3 系统设计的意义 174
6.2 系统整体介绍 175
6.3 相关知识介绍 177
6.3.1 LoRa无线通信技术 177
6.3.2 滴灌技术 177
6.3.3 无线传感网络技术 178
6.3.4 OneNET平台介绍 179
6.4 系统硬件电路设计与实现 181
6.4.1 硬件整体结构 181
6.4.2 田间无线控制器电路 184
6.4.3 手持控制端电路 187
6.4.4 无线中继电路 190
6.4.5 土壤墒情监测电路 192
6.4.6 数据上传模块电路 196
6.4.7 系统硬件实物产品化设计 197
6.5 系统硬件驱动设计与实现 199
6.5.1 SX1278LoRa扩频无线模块驱动 199
6.5.2 SIM900A模块驱动 199
6.5.3 语音芯片驱动 203
6.5.4 数码管显示驱动 203
6.5.5 1602液晶显示驱动 203
6.5.6 土壤墒情传感器驱动 204
6.5.7 上位机软件设计 205
6.6 系统实地测试 207
6.6.1 无线信号传输距离及稳定性测试 207
6.6.2 太阳能供电系统测试 209
6.6.3 电磁阀启停测试 210
6.6.4 网络通信测试 210
6.6.5 土壤墒情信息上传电脑端测试 211
6.6.6 系统整体测试 212
第7章 农业节水灌溉软件系统 213
7.1 设计与实现目标 213
7.2 子系统整体介绍 213
7.3 虚拟仪器LabVIEW介绍 215
7.3.1 程序结构和常用函数介绍 216
7.3.2 LabVIEW中串口的实现 220
7.4 模糊控制理论及其设计 221
7.4.1 模糊化过程 221
7.4.2 模糊逻辑推理 223
7.4.3 清晰化过程 224
7.4.4 模糊控制器 226
7.5 软件业务设计与实现 232
7.5.1 系统登录窗口设计 232
7.5.2 实时地图面板设计 234
7.5.3 分区定时控制设计 236
7.5.4 分区轮询控制设计 237
7.5.5 自适应模糊控制设计 239
7.5.6 墒情监测面板设计 240
7.5.7 记录查询面板设计 243
7.5.8 生成应用程序文件 245
7.5.9 安装文件生成 246
第四篇 案例分析
第8章 案例分析——市级现代果业展示中心建设方案 251
8.1 项目提要 251
8.1.1 项目背景 251
8.1.2 园区现状概括 252
8.1.3 建设目标与原则 256
8.1.4 项目主要内容 256
8.2 需求分析 257
8.2.1 总体需求 257
8.2.2 系统需求分析 257
8.2.3 用户需求分析 257
8.2.4 功能需求分析 258
8.3 总体设计 259
8.3.1 工程总体架构 259
8.3.2 应用系统总体架构 260
8.3.3 园区技术路线 261
8.4 硬件系统设计 263
8.4.1 中央控制中心 263
8.4.2 视频监控系统 265
8.4.3 水肥一体化滴灌单元 269
8.4.4 土壤墒情监测站 272
8.4.5 农田小气候观测站 275
8.4.6 温室自动控制系统 277
8.5 软件功能设计 280
8.5.1 软件系统架构 280
8.5.2 异构数据库管理 282
8.5.3 用户管理 282
8.5.4 多路视频实时监测 283
8.5.5 多源信息可视化展示 283
8.5.6 设备管理 283
8.5.7 多模式控制 284
8.5.8 日志管理 284
8.5.9 综合预测预警与温室智能控制 284
8.5.10 作物长势模型 285
第9章 案例分析——林果水旱灾害监测预警与风险防范技术 286
9.1 国内外现状及趋势分析 287
9.2 研究目标及内容 289
9.2.1 项目目标及考核指标 289
9.2.2 项目研究内容、研究方法及技术路线 291
9.3 项目任务分解方案 298
9.3.1 项目任务分解情况 298
9.3.2 林果水旱灾害田间监测技术 300
9.3.3 林果水旱灾害遥感监测技术 303
9.3.4 林果水旱灾害成灾机理及演变规律 305
9.3.5 多维度林果水旱灾情预测预警模型 307
9.3.6 多平台林果灾情风险评估体系 313
9.3.7 林果减损增效技术及其应用 315
参考文献 319
