（农业畜牧行业）物联网的智能农业监测系统毕业论文

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1、 No：_ 毕 业 设 计 报 告课题: 基于物联网的智能农业监测系统的设计与实现 院系: 软 件 学 院 班级: 软 件 1109 班 学号: 2011180434 学生: 陈 俊 指导教师: 邹 赛 装订交卷日期:2014/4/7毕业设计成绩评定表指导教师评语:（包含学生在毕业设计期间的表现）成绩（平时成绩）: 指导教师签名：年 月 日评阅教师评语：（毕业设计与设计报告的质量与水平）成绩（评阅成绩）: 评阅教师签名：年 月 日答辩情况记录:（不安排答辩的学生此表不填）答辩成绩:答辩委员会主任(答辩教师小组长)签名:年 月 日总评成绩:毕业设计任务书一、设计课题：基于物联网的智能农业监测系统

2、的设计与实现二、设计目的： 智能农业，是通信、计算机和农学等若干学科和领域共同发展并相互结合所形成的产物，它将信息采集、传输、处理和控制集成在一起，使人们更容易获得农作物生长各个阶段的各类信息，也让人们更容易掌控这些信息，通过人工智能与农业生产的结合真正实现人与自然的交互。随着通信、计算机、传感网等技术的迅猛发展，将物联网应用到农业监测系统中已经是目前的发展趋势，它将采集到的温度、湿度、光照强度、土壤水分、土壤温度、植物生长状况等农业信息进行加工、传输和利用，为农业生产在各个时期的精准管理和预测预警提供信息支持，追求以最少的资源消耗获得最大的优质产出，使农业增长由主要依赖自然条件和自然资源向主

3、要依赖信息资源转变，使不可控的产业得以有效控制。 本文设计了基于物联网的智能农业监测系统，目的是实现目标监测区域内，无线传感器网络节点的自动组网、影响农作物生长的环境参数的实时采集以及上位机监测软件的数据分析和远程监测，同时为了降低传感器节点的能耗、提高采集数据的准确度，提出了KDF算法用于数据处理。三、设计要求 1建立一个实用、可靠、可长期监测的农业环境监测系统;2该系统能够准确实时的获取农作物生长的环境信息并对这些信息进行远程监测。四、毕业设计报告要求：1 系统可以正常稳定的工作；2 无线传感器节点可以正常构建无线Mesh网络，可以进行数据可靠传输；3 系统通过Tomcat服务器在线发布，

4、用户可以在任何一台与Internet相连的PC机上登录本系统进行数据查询和系统管理，实现远程监测的功能；4 系统采用的节能机制达到了很好的节能效果，且采集数据的精度符合要求。五、设计进度计划：11月15日11月25日 查阅物联网相关资料2月 1日 2月25日 系统架构设计3月 1日 3月25月 撰写毕业设计报告4月初 毕业设计答辩（如有变动，另行通知）六、毕业答辨需提交的材料：毕业设计报告 学生： 陈 俊 指导教师签名： 年 月 日摘要 物联网作为信息产业的第三次浪潮，在农业中的应用将会解决一系列科学技术问题，例如分布在广域空间的信息获取，高效可靠的信息传输以及面向不同应用的智能决策等，将是实

5、现传统农业向现代农业转变的助推器和加速器。农业生产过程中，温度、湿度、光照强度、C02浓度、水分以及其他养分等多种自然因素共同影响农作物的生长，传统农业的管理方式远远没有达到精细化管理的标准，只能算是粗放式管理，在这种管理方式下，通过人的感知能力管理上述环境参数，无法达到准确性要求，要实现现代农业的智能化管理，建立一个实用、可靠、可长期监测的农业环境监测系统是非常必要的。因此，本文设计了基于物联网的智能农业监测系统，该系统能够准确实时的获取农作物生长的环境信息并对这些信息进行远程监测。 论文首先详细阐述物联网和农业物联网的内涵和体系结构、农业物联网的关键技术和未来发展。介绍了数据融合的相关概念

6、，并提出了KDF算法用于系统对感知数据的处理。KDF算法是基于卡尔曼滤波的数据融合算法，能够达到减少冗余信息、降低能量消耗以及消除干扰使获得的感知数据更加准确的目的。其次，论文给出了系统的总体设计，并根据设计要求，以MSP430F5438微处理器、射频模块CC2520、射频放大前端CC2591以及SHT 10温湿度传感器等环境感知传感器为核心，构建了传感器硬件节点。传感器节点的软件以Z-Stack协栈为基础，成功的实现了无线Mesh网络的组建和数据的可靠传输。最后，论文介绍了上位机监测软件，上位机监测软件基于B/S架构，使用JSP语言在MyEclipse环境下开发，具有良好的人机交互前台界面;

7、后台采用MySQL数据库，完成环境参数数据和其他有用信息的存储;将整个系统通过Tomcat服务器在线发布，系统便可以接入到Internet中，形成“底层(传感器)-Internet网络一远程监控”的结构，使连入互联网的计算机均可以访问。对系统从功能实现角度来开展的实验结果显示，该系统可以正常稳定的工作，无线传感器节点可以正常构建无线Mesh网络，可以进行数据可靠传输，系统通过Tomcat服务器在线发布，用户可以在任何一台与Internet相连的PC机上登录本系统进行数据查询和系统管理，实现远程监测的功能，并且本系统采用的节能机制达到了很好的节能效果，且采集数据的精度符合要求。关键词:农业物联网

8、;无线传感器网络;数据融合;B/S架构目 录摘要6第一章 绪论11.1课题背景11.2研究的目的与意义21.2.1研究目的21.2. 2现实意义31. 3主要研究内容与论文结构4第二章 物联网与农业62. 1物联网62.1.1物联网内涵62. 1. 2物联网体系结构72. 2农业物联网82. 2.1农业物联网内涵82. 2. 2农业物联网体系结构92. 3农业物联网的关键技术102. 4农业物联网的未来发展11第三章 系统的数据融合处理133. 1数据融合的原理及意义133. 1.1数据融合的原理133. 1 .2数据融合的意义143. 2数据融合的分类153. 3数据融合的基本方法173.4

9、系统的数据融合处理203. 4. 1 KDF算法的提出203. 4. 2卡尔曼滤波算法203. 4. 3 KDF算法21第四章 传感器节点的设计与实现254. 1系统总体设计254. 2传感器节点的硬件设计264. 2. 1硬件设计方案264.2.2处理器模块284. 2. 3外部传感器模块304.2.4无线通信模块314. 3传感器节点的软件设计344. 3. 1节点软件开发环境344.3.2 Z-Stack协议栈研究354. 3. 3网络组建354.3.4数据传输37第五章 智能监测处理中心的设计与实现425. 1智能监测处理中心开发平台概述425. 2智能监测处理中心总体设计435. 3

10、智能监测处理中心前台界面设计455. 3. 1登录界面455. 3. 2主界面465. 3. 3数据管理界面475. 4串口通信的实现505. 4. 1串口通信基础505. 4. 2 Java串口通信515.4.3串口通信的实现525. 5客户端与数据库的交互545. 5. 1数据库简介545. 5. 2数据库表54第六章 系统测试与结果分析576. 1无线传感器网络运行效果测试576. 2系统远程监测功能测试586. 3节点节能效果测试606. 4采集结果精度测试61第七章 总结与展望637. 1总结637. 2展望64参考文献65致谢67第一章 绪论1.1课题背景 农业历来被认为是稳民心、

11、安天下的产业，我国人口占世界总人口的22%，耕地面积却不足世界耕地面积的7%，一直创造着以不足世界7%的耕地养活世界近22%人口的奇迹。随着经济的高速发展，资源短缺、环境恶化与人口剧增的矛盾越来越突出，我国传统农业在走过了近30年的以资源换产量、以高投入换粮食增产的道路后不得不面对因基础薄弱、科技含量不足、生产技术落后而导致的农业产量增长缓慢、生产效益低下、农业不能得到很好的发展等诸多问题。我国要发展现代化信息化农业，同样有诸多问题鱼需解决，例如资源紧缺的问题，仅水资源紧缺就会严重影响我国农作物产量，还有生态环境恶化的问题，生态环境退化会带来非常严重的土壤退化，不利于我国农业长期发展，还有我国

12、农产品安全问题将直接影响国民的正常生活。为了保障我国农产品的产量供给，同时保证我国农产品食物安全和农业生态环境安全，提高农业生产经营精细化管理水平，实现农村经济可持续发展，我们必须根据农业发展的实际需求，掌握农业领域的关键技术，加快发展现代化、信息化、智能化农业，达到提高我国农产品质量和生产效率、降低生产成本、合理利用农业资源、改善生态环境的目的，从而推动农村经济迅速发展并推动中国经济高速增长。 作为信息产业的第三次浪潮，物联网技术可以在土壤和水资源的可持续利用、生态环境监测、农业生产过程精细化管理、农产品与食品安全可追溯系统和大型农业机械作业服务调度、远程工况监测与故障诊断等多个农业领域发展

13、。物联网技术通过信息感知技术可以获取更多的信息，包括作物信息、农业环境信息、农机作业信息等，为智能农业提供更加丰富的实时信息，通过全面互联共享可以获得更多的网络服务，提高智能农业科学决策水平和作业实施水平。物联网技术必将为改造传统农业，改变农业增产方式，发展信息化、智能化、可持续发展的现代农业发挥重要作用，引领我国现代农业的未来发展。我国国家中长期科学2和技术发展规划纲要中，明确将“传感器网络及智能信息处理”作为“重点领域及其优先主题”，“农业物联网技术”己经纳入“十二五”863 计划发展纲要，作为物联网重要分支之一的农业物联网技术必将在我国具有广阔的应用前景。1.2研究的目的与意义1.2.1

14、研究目的 在农业生产过程中，温度、湿度、光照强度、COz浓度、水分、以及其他养分等多种自然因素共同影响农作物生长。传统农业的管理方式远远没有达到精细化管理的标准，只能算是粗放式管理，在这种管理方式下，通过人的感知能力来管理上述环境参数，是无法达到准确性要求的。而智能农业，是通信、计算机和农学等若干学科和领域共同发展并相互结合所形成的产物，它将信息采集、传输、处理和控制集成在一起，使人们更容易获得农作物生长各个阶段的各类信息，也让人们更容易掌控这些信息，通过人工智能与农业生产的结合真正实现人与自然的交互。智能农业的核心问题可以概括为以下四部分，即农业信息的获取、对所获取信息的管理、经信息分析做出的决策、由决策而决定的具体实施方针，在这四部分中，对农业信息的获取是智能农业的起点，也是非常关键的一点，做不到准确实时的获取农业信息，就无法建造真正的智能农业。而实现智能农业，建立一个实用、可靠、可长期监测的农业环