<p>第 40 卷 第 3 期2019 年 3 月自 動(dòng) 化 儀 表POCESS AUTOMATION INSTUMENTATIONVol. 40 No. 3Mar2019收稿日期 : 2018-08-16基金項(xiàng)目 : 天津市大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃基金資助項(xiàng)目 ( 201610060006)作者簡介 : 韓芳芳 ( 1978) ， 女 ， 博士 ， 講師 ， 主要研究方向?yàn)楣怆姍z測(cè)技術(shù) ， E-mail: fangfanghan2004163 com基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)溫室大棚多參數(shù)監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)續(xù)文敏1， 2， 韓芳芳1， 2， 趙 巖1， 2， 楊 雷1， 2， 沈樂樂1， 2( 1 天津市復(fù)雜系統(tǒng)控制理論及應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 ， 天津 300384; 2 天津理工大學(xué)電氣電子工程學(xué)院 ， 天津 300384)摘 要 : 基于我國農(nóng)業(yè)設(shè)施的智能化水平 、信息化水平不高的背景 ， 設(shè)計(jì) 、開發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)溫室大棚多參數(shù)監(jiān)控平臺(tái) 。依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的感知層 、傳輸層 、應(yīng)用層的層次結(jié)構(gòu) ， 設(shè)計(jì)平臺(tái)的總體構(gòu)架 ; 實(shí)現(xiàn)了基于 MongoDB 的溫室監(jiān)控與智能管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì) ， 支持遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能化應(yīng)用功能 ; 通過 B/S 架構(gòu)平臺(tái)的溫室智能管理與操作界面 ， 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程查詢下載 、多個(gè)環(huán)境參數(shù)的閾值設(shè)置及不同機(jī)構(gòu)的遠(yuǎn)程控制 。經(jīng)由農(nóng)業(yè)溫室大棚實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用測(cè)試 ， 該系統(tǒng)可有效采集作物生長的 6 大環(huán)境要素 ， 對(duì)環(huán)境因子進(jìn)行調(diào)控 ; 數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性高 、人機(jī)操作界面友好易用 。該研究有利于提高溫室大棚的工作效率 ， 對(duì)推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化 、信息化和智能化建設(shè)具有重要意義 。關(guān)鍵詞 : 物聯(lián)網(wǎng) ; 溫室大棚 ; 遠(yuǎn)程監(jiān)控 ; GPS; MongoDB 數(shù)據(jù)庫 ; E- 模型 ; 數(shù)據(jù)傳送 ; 傳感器中圖分類號(hào) : TH89 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 : A DOI: 1016086/j cnki issn1000-03802018080019Design of Multi-Parameters Monitoring Platformfor Agriculture Greenhouse Based on Internet of ThingsXU Wenmin1， 2， HAN Fangfang1， 2， ZHAO Yan1， 2， YANG Lei1， 2， SHEN Lele1， 2( 1 Tianjin Key Laboratory for Control Theory and Applications in Complicated Systems， Tianjin 300384， China;2 School of Electrical and Electronic Engineering， Tianjin University of Technology， Tianjin 300384， China)Abstract: Based on the background of low level of intelligence and informatization of agriculture facilities in our country， a multi-parameter monitoring platform for agricultural greenhouse based on Internet of Things technology is designed and developed Theoverall framework of the platform is based on the hierarchical structure design of the Internet of Things， i e ， perception layer，transmission layer and application layer; and the database design of the greenhouse monitoring and intelligent management systembased on MongoDB is realized to support remote monitoring and intelligent application functions; and the greenhouse intelligentmanagement and operation interface of the B/S architecture platform is used to realize remote query and download of data，threshold setting of multiple environmental parameters and remote control of different mechanisms Through the application test ofthe agricultural greenhouse project， the system can effectively collect six environmental factors of crop growth and controlenvironmental factors It has high stability of data transmission and friendly man-machine interface This research is conducive toimproving the work efficiency of greenhouse， and is of great significance to promoting the automation， informatization andintelligent construction of agricultural productionKeywords: Internet of Things; Greenhouses; emote monitoring; GPS; MongoDB database; E- model; Data transfer;Sensor0 引言目前 ， 我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)狀 ， 無論是個(gè)體種植 ， 還是大型農(nóng)場(chǎng) ， 大多數(shù)還是按照傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植方法進(jìn)行 。而傳統(tǒng)方法人力成本高 、效率低下 。在市場(chǎng)的大量需求之下 ， 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的步伐逐漸加快 ?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)是通過各類傳感器采集農(nóng)業(yè)種植過程中的重要參數(shù) ， 對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行處理并作出相應(yīng)的環(huán)境調(diào)整 ; 將這些數(shù)據(jù)上傳到互聯(lián)網(wǎng) ， 便于用戶實(shí)時(shí)查看農(nóng)場(chǎng)中的各類參數(shù)以作出相關(guān)的調(diào)整 ， 并存儲(chǔ)各類參數(shù) ， 以助于植物生長習(xí)性的研究 1。近年來 ， 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)的病蟲害防第 3 期 基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)溫室大棚多參數(shù)監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì) 續(xù)文敏 ， 等治 、生長情況監(jiān)測(cè) 、農(nóng)業(yè)物流等方面 ， 極大地促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展 。本文的研究基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) ， 開發(fā)基于 MongoDB 的溫室監(jiān)控與智能管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫 ， 建立基于 B/S 架構(gòu)設(shè)計(jì)平臺(tái)的智能管理功能與操作界面 ， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查詢 、存儲(chǔ) 、導(dǎo)出等功能 ， 并通過設(shè)定環(huán)境參數(shù)的閾值 ， 遠(yuǎn)程控制相關(guān)設(shè)備調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù) ， 以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需求 。1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng) ( Internet of Things， IoT) ， 是一個(gè)由實(shí)際物品和各種現(xiàn)實(shí)的信息連接而成的大型智能網(wǎng)絡(luò) 2。信息可以根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)規(guī)定的交互接口以及身份唯一識(shí)別編碼在物聯(lián)網(wǎng)中的信道中進(jìn)行有效通信 3。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳感器技術(shù) 、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等深度結(jié)合的方式 ，可以將感知數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)的傳輸層傳輸?shù)椒?wù)器 ，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)物與物的信息的識(shí)別 、監(jiān)測(cè) 、控制與管理等 。由于物聯(lián)網(wǎng)具有信息全面感知 、采集信息的可靠傳輸以及終端數(shù)據(jù)的智能處理這三大優(yōu)勢(shì)特點(diǎn) ， 被廣泛應(yīng)用于工業(yè) 、交通 、物流 、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域 。近年來 ， 農(nóng)作物的種植 、生產(chǎn) 、銷售等多個(gè)環(huán)節(jié)也都引進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) ， 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)整體可以由三個(gè)層次組成 ， 分別為感知層 、傳輸層與應(yīng)用層 。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示 。圖 1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖Fig1 Structure diagram of agricultural Internet of Things感知層是利用先進(jìn)的傳感器技術(shù)來感知 、采集農(nóng)作物的生長環(huán)境因子 ， 或者利用不同的條形碼 、二維碼來記錄農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中的多種信息 ， 并通過無線射頻識(shí)別技術(shù)獲取該農(nóng)產(chǎn)品的條碼信息 。感知層是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)功能的最基礎(chǔ)設(shè)施 ， 只有精準(zhǔn) 、穩(wěn)定地采集到農(nóng)作物 、農(nóng)產(chǎn)品的各種所需數(shù)據(jù)與信息 ， 才能為環(huán)境監(jiān)控 、智能分析與管理等功能提供可靠 、全面的數(shù)據(jù)信息 。傳輸層是連接采集層與應(yīng)用層的紐帶 ， 利用已有的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) ， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在三個(gè)層之間的傳輸 ， 達(dá)到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的參數(shù)的優(yōu)化 。應(yīng)用層的作用主要是遠(yuǎn)程查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與控制現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境 ， 工作人員可通過瀏覽器或者手機(jī) APP 終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查看 、歷史數(shù)據(jù)的導(dǎo)出等 ， 此外還可以設(shè)置環(huán)境控制器的動(dòng)作閾值或者手動(dòng)進(jìn)行環(huán)境的調(diào)節(jié) ，以促進(jìn)提高農(nóng)業(yè)的智能化發(fā)展 4。11 傳感器技術(shù)感知層主要由傳感器部分組成 。所使用的傳感器將所測(cè)物化信息轉(zhuǎn)化成數(shù)字量或電信號(hào) 5。本課題采用 SHT10 傳感器測(cè)量溫室的溫度和溫室的濕度信息 ，光照度傳感器測(cè)量溫室光照度 ， CO2傳感器測(cè)量 CO2濃度 。其中 ， 溫濕度信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào) ， 另外兩個(gè)量轉(zhuǎn)化為 S-485 信號(hào) 6。傳感器的發(fā)展趨勢(shì)為 : 微型化 ， 即利用新材料和新工藝減小傳感器現(xiàn)有的體積 ; 低功耗 ， 傳感器工作要持續(xù)供電 ， 未來發(fā)展趨勢(shì)時(shí)開發(fā)功耗更低的傳感器 ，甚至向無源傳感器方向發(fā)展 ; 網(wǎng)絡(luò)化 ， 將網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議和通信協(xié)議內(nèi)嵌于傳感器 ， 使接入網(wǎng)絡(luò)的傳感器遵循一致的協(xié)議 ， 從而使得傳感器智能組網(wǎng) 7。12 GPS 技術(shù)通用分組無線業(yè)務(wù) ( general packet radio service，GPS) 技術(shù)是將全球移動(dòng)通信系統(tǒng) ( global system formobile communications， GSM) 技術(shù)進(jìn)行改進(jìn) ， 并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)而產(chǎn)生的分組無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 。信息經(jīng)過 GPS 傳輸時(shí)被分成大小不同的分組數(shù)據(jù)包 ， 每個(gè)數(shù)據(jù)包的頭部部分傳送目的地址 ， 數(shù)據(jù)傳輸符合 TCP/IP 協(xié)議 8。·15·自 動(dòng) 化 儀 表 第 40 卷GPS 模塊與 Internet 的連接如圖 2 所示 。GPS 技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)有 : 按流量計(jì)費(fèi) ， 資源分配合理 ， 工作時(shí)計(jì)費(fèi) 9; 傳輸速率高 ， 連接速度 ， 信號(hào)覆蓋范圍大等 。圖 2 GPS 模塊與 Internet 連接示意圖Fig2 Schematic diagram of connections betweenGPS module and Internet2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)一般的溫室大棚面積較大 ， 需要在合理的空間位置安裝采集層設(shè)備 ， 并且每個(gè)采集設(shè)備節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了多環(huán)境參數(shù)的一體化采集 ， 各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)通過 S-485 總線與主機(jī)連接 。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 3 所示 。整個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)主機(jī)和N 個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成 。節(jié)點(diǎn)安裝位置 、每個(gè)節(jié)點(diǎn)安裝所需傳感器等視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而定 。圖 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig3 Structure diagram of system系統(tǒng)啟動(dòng)后 ， 不同位置的采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行環(huán)境參數(shù)采集 ， 經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸單元 ( data transfer unit， DTU) ， 通過 GPS 方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至應(yīng)用層服務(wù)器中 ， 并通過相應(yīng)的服務(wù)進(jìn)程將采集數(shù)據(jù)按照采集節(jié)點(diǎn)編號(hào)逐條存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫 。系統(tǒng)采用的 MongoDB 是一種面向文檔的數(shù)據(jù)庫 ， 數(shù)據(jù)庫增 、刪 、改 、查內(nèi)容方便 ， 在多維數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛 10。21 數(shù)據(jù)采集層功能通過在溫室大棚不同的位置安裝不同的環(huán)境參數(shù)傳感器 ， 對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集 ， 構(gòu)成農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的感知層 。下面是數(shù)據(jù)采集層的實(shí)現(xiàn)過程 。安裝 N 個(gè)采集節(jié)點(diǎn) ， 多參數(shù)一體化的采集 ， 數(shù)據(jù)包括 : 空氣濕度 、空氣溫度 、光強(qiáng) 、土壤水分含量 、土壤溫度和環(huán)境中 CO2濃度 。定義傳輸層的數(shù)據(jù)傳輸格式 ， 確定采集層不同采集節(jié)點(diǎn)的編號(hào) 、采集參數(shù)傳輸順序與編碼 、采集時(shí)間編碼 ， 確定傳輸校驗(yàn)方式等 。定義采集點(diǎn)的通信狀態(tài)控制碼 。當(dāng)發(fā)生通信堵塞 、異常連接時(shí) ， 傳輸數(shù)據(jù)的末兩位顯示當(dāng)前通信狀態(tài) ， 00H 表示正常通信 ; 10H 表示通信正常但返回值異常 ; 11H 表示通信中斷 。開發(fā)傳感器高度自動(dòng)調(diào)節(jié)的裝置平臺(tái) ， 實(shí)現(xiàn)傳感器采集位置隨農(nóng)作物的生長而高度自動(dòng)增加的功能 ， 滿足了溫室大棚內(nèi)環(huán)境參數(shù)立體測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的建立 。22 數(shù)據(jù)傳送層功能數(shù)據(jù)的傳輸方式可以選擇有線和無線兩種 。為了正常使用開發(fā)的系統(tǒng) ， 需要通過穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò) ， 實(shí)現(xiàn)將感知層數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)數(shù)據(jù)中心 、將處理數(shù)據(jù)后得到的決策命令發(fā)送給感知層設(shè)備的操作 。數(shù)據(jù)傳輸層的主要功能如下 。保持采集層設(shè)備實(shí)時(shí)在線 ， 通過 GPS 網(wǎng)絡(luò)將采集數(shù)據(jù)打包傳輸至服務(wù)器端 。具有采集層連接狀態(tài)的監(jiān)控機(jī)制 ， 采集設(shè)備通過定時(shí)發(fā)送心跳包 ， 作為服務(wù)器判定設(shè)備是否在線 ， 如超時(shí)未收到心跳包則判斷為失去連接 ， 服務(wù)器將釋放連接資源 。支持多傳輸節(jié)點(diǎn) DTU 的傳輸要求 ， 根據(jù)溫室規(guī)模 ， 接入系統(tǒng)的 DTU 的數(shù)量將動(dòng)態(tài)變化 ， 因此傳輸層需滿足多節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)連接需求 ， 快速的數(shù)據(jù)解析能力以及準(zhǔn)確識(shí)別傳輸節(jié)點(diǎn)的身份標(biāo)志號(hào) ( identification，ID) ， 防止數(shù)據(jù)傳輸時(shí)發(fā)生沖突 。具備網(wǎng)絡(luò)連接自動(dòng)恢復(fù)功能 ， 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)斷開后能夠重新嘗試連接并記錄連接狀態(tài)信息 ， 以備工程人員分析 ; 快速接收并響應(yīng)操作指令 。23 用戶應(yīng)用層功能農(nóng)業(yè)溫室大棚多參數(shù)監(jiān)控平臺(tái)具有遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控溫室環(huán)境參數(shù)的功能 ， 農(nóng)業(yè)工作者可以隨時(shí)在異地通過平臺(tái)監(jiān)測(cè)環(huán)境數(shù)據(jù) ， 并且對(duì)溫室的環(huán)境進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)控制 。因此 ， 監(jiān)控平臺(tái)的應(yīng)用界面應(yīng)滿足監(jiān)控功能齊全 、人機(jī)交互便捷 、簡潔美觀等要求 。功能如下 。設(shè)置不同的操作權(quán)限 : 管理員和操作員 。管理員能夠完全操作全平臺(tái)所有系統(tǒng)功能 ， 包括查詢 、寫入 、修改 、刪除 、導(dǎo)出數(shù)據(jù)等 ; 操作員只可以進(jìn)行查看數(shù)據(jù) 。以管理員身份登陸可以錄入 、修改用戶信息與·25·第 3 期 基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)溫室大棚多參數(shù)監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì) 續(xù)文敏 ， 等操作權(quán)限 ; 修改 、錄入傳感器信息 ， 包括型號(hào) 、銘牌參數(shù) 、出廠日期和投入使用等 ; 設(shè)置環(huán)境參數(shù)的閾值等 。監(jiān)控平臺(tái)的人機(jī)交互界面有 : 登錄界面 ， 用于用戶身份切換顯示 ; 顯示界面 ， 包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) ， 設(shè)備狀態(tài)等 ; 查詢界面 ， 包括歷史數(shù)據(jù) 、用戶信息以及設(shè)備信息等 ; 操作界面 ， 包括修改權(quán)限 、閾值設(shè)定等 。歷史數(shù)據(jù)的定期備份 。3 監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)溫室監(jiān)控平臺(tái)的軟件部署于物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用層 ， 農(nóng)業(yè)用戶通過與 Web 瀏覽器進(jìn)行交互實(shí)現(xiàn)功能 。該層的具體軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)仍可以細(xì)分為存儲(chǔ)層 、業(yè)務(wù)層 、應(yīng)用表現(xiàn)層 。監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)軟件架構(gòu)如圖 4 所示 。圖 4 監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖Fig4 Software architecture diagram of monitoring platform system31 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)服務(wù)器應(yīng)用基于 Node Js 開發(fā) ， 以滿足數(shù)據(jù)密集型處理的需求 。因此 ， 溫室環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫選用 MongoDB 是較好的選擇 11。MongoDB 是一款優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫 ， 其具有很多優(yōu)點(diǎn) : 多源異構(gòu)的感知數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) ， 海量的感知數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) ， 時(shí)空關(guān)聯(lián)的感知數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) ， 多維的感知數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 。對(duì)于平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為兩部分 : 實(shí)體 -聯(lián)系模型 ( entity-relationship model，E- 模型 ) 設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的表設(shè)計(jì) 。311 E- 模型數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用 E- 模型方法 。E-模型需要設(shè)計(jì)實(shí)體 、聯(lián)系和屬性 。軟件用戶模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體大棚狀態(tài)的查詢與控制 ， 對(duì)實(shí)體傳感器采集環(huán)境參數(shù)的查詢 ; 軟件傳感器模塊可以與實(shí)體傳感器進(jìn)行交互 ， 實(shí)現(xiàn)參數(shù)采集 ; 軟件調(diào)節(jié)執(zhí)行設(shè)備模塊 ， 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體大棚的調(diào)節(jié)控制 。通過物體實(shí)體 、物體屬性以及物體間的關(guān)系來描繪農(nóng)業(yè)溫室大棚多參數(shù)監(jiān)控平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫 12。物體實(shí)體具體分類如下 。用戶 : 屬性包括權(quán)限識(shí)別編碼 ， 姓名 、性別 、地址 、身份證信息 、聯(lián)系方式 ， 以及用戶的登錄賬號(hào)和密碼等 。傳感器 : 屬性包括儀器名稱 、出廠日期 、投運(yùn)具體日期 、測(cè)量精度與范圍 、所在節(jié)點(diǎn)的位置和工作狀態(tài) 。溫室大棚 : 屬性包括大棚名稱 、IP 地址 、地理位置 、農(nóng)作物品種 、生長周期等 。環(huán)境調(diào)節(jié)控制設(shè)備 : 屬性包括設(shè)備名稱 、類型 、所屬溫室大棚 、啟停時(shí)間 ， 當(dāng)前工作狀態(tài) 、控制閾值等 。環(huán)境參數(shù) : 屬性包括環(huán)境參數(shù)類別 ( 空氣溫度 、濕度 、CO2、光照 、土壤溫度 、土壤濕度 ) 、采集時(shí)間 、采集節(jié)點(diǎn)等 。312 數(shù)據(jù)庫關(guān)系表根據(jù) E- 模型的設(shè)計(jì)分析 ， 可以進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)庫的表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。數(shù)據(jù)表是數(shù)據(jù)庫的基本信息結(jié)構(gòu) 。本平臺(tái)設(shè)計(jì)了 6 個(gè)數(shù)據(jù)表 。用戶登陸表 -Login: 根據(jù)權(quán)限分為管理員和操作員 ， 用戶登錄信息包括用戶編號(hào) 、登錄名和密碼 、登錄時(shí)間 、操作記錄等 。用戶信息表 -User: 記錄個(gè)人信息 ， 包括 ID、姓名 、崗位 、身份證信息 、通信電話 、登錄時(shí)間等 。傳感器表 -Sensor: 存儲(chǔ)傳感設(shè)備的完整信息 ， 比如設(shè)備類型 、型號(hào) 、測(cè)量范圍與精度 、運(yùn)行時(shí)間 、當(dāng)前狀態(tài) 、通信協(xié)議以及所處位置 。控制設(shè)備表 -Controlor: 存儲(chǔ)設(shè)備信息 ， 包括名·35·自 動(dòng) 化 儀 表 第 40 卷稱 、型號(hào) 、所在溫室 、當(dāng)前狀態(tài) 、啟動(dòng)閾值 、調(diào)節(jié)量等 。溫室表 -GreenHouse: 存儲(chǔ)溫室的信息 ， 包括名稱 、編號(hào) 、種植作物 、地址等 。溫室環(huán)境數(shù)據(jù)信息表 -MonitoringData: 存儲(chǔ)環(huán)境參數(shù) ， 包括數(shù)據(jù)類型 、采集節(jié)點(diǎn)和采集時(shí)間以及各環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 。32 監(jiān)控平臺(tái)功能界面設(shè)計(jì)321 監(jiān)控平臺(tái)功能設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)溫室大棚多參數(shù)監(jiān)控平臺(tái)的總體功能模塊 ，由 4 個(gè)模塊組成 。系統(tǒng)功能模塊如圖 5 所示 。圖 5 系統(tǒng)功能模塊Fig5 Functional modules of the system用戶管理是對(duì)登陸本平臺(tái)的用戶權(quán)限進(jìn)行管理 ，記錄登錄時(shí)間 、操作以及個(gè)人信息的管理等 。傳感器件管理是對(duì)傳感器類型 、名稱 、使用狀態(tài)和安裝位置信息等進(jìn)行管理 ; 并且傳感器出現(xiàn)故障時(shí)可以根據(jù)安裝位置快速定位 。環(huán)境參數(shù)管理是處理分析環(huán)境數(shù)據(jù) ， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查看 、歷史查詢 、導(dǎo)出備份 ， 以及閾值報(bào)警 、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析等 ?？刂茩C(jī)構(gòu)管理是設(shè)置環(huán)境控制設(shè)備啟停的閾值 ，并在數(shù)據(jù)超出閾值范圍后發(fā)送命令進(jìn)行具體操作 ， 包括對(duì)加熱設(shè)備 、通風(fēng)機(jī) 、遮陽裝置以及噴灌裝置的啟動(dòng)或者停止 。322 監(jiān)控平臺(tái)界面設(shè)計(jì)監(jiān)控平臺(tái)的界面是運(yùn)行在瀏覽器的 Web 網(wǎng)頁 ， 并且根據(jù)平臺(tái)的功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì) 。分別開發(fā)了用戶注冊(cè)與登錄界面 、傳感器信息管理界面 、溫室大棚信息管理界面 、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)查詢界面 、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)與歷史查詢界面以及命令控制管理界面 ， 以此支持用戶對(duì)平臺(tái)功能的各種操作需求 。通過選擇特定的溫室大棚的特定采集節(jié)點(diǎn) ， 環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)查詢界面顯示該采集節(jié)點(diǎn)當(dāng)前采樣時(shí)間與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 。查詢時(shí)根據(jù)設(shè)置的條件 ， 可以查看多個(gè)大棚的不同測(cè)試節(jié)點(diǎn)的信息 ， 順序?yàn)?: 先選擇大棚再選擇節(jié)點(diǎn)位置 。在環(huán)境參數(shù)歷史查詢界面 ， 通過選擇查詢時(shí)間段 、查詢采集節(jié)點(diǎn) 、參數(shù)類型 3 個(gè)查詢條件 ， 可查看 、導(dǎo)出數(shù)據(jù)的歷史變化曲線和相應(yīng)的表格 。數(shù)據(jù)的顯示可以根據(jù)需要選擇以歷史數(shù)據(jù)的文本形式或者曲線形式進(jìn)行切換 。其他幾個(gè)界面的設(shè)計(jì)也與平臺(tái)的功能對(duì)應(yīng) ， 分別實(shí)現(xiàn)用戶登錄注冊(cè) 、傳感器與溫室信息管理 、環(huán)境控制管理功能 。4 結(jié)束語本文主要完成了基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)溫室大棚多參數(shù)監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì) 。平臺(tái)的架構(gòu)按照物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)要求搭建 。基于 MongoDB 完成了溫室監(jiān)控與智能管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫表 ; 基于 B/S 架構(gòu)設(shè)計(jì)了平臺(tái)的智能管理功能與操作界面 ， 實(shí)現(xiàn)了用戶登錄 、平臺(tái)信息查詢管理 、控制設(shè)備管理 ， 同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了溫室大棚內(nèi)多環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與顯示 。此外 ， 平臺(tái)還可以進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)分析 、數(shù)據(jù)導(dǎo)出與備份 、數(shù)據(jù)曲線圖與柱狀圖的繪制等操作 。經(jīng)實(shí)際項(xiàng)目測(cè)試表明 ， 該系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng) 、數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定 、操作界面友好 。參考文獻(xiàn) : 1 陳雪 中國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀分析 J 農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技 ， 2017， 28( 8) : 162-163 2 鄒霞玲 基于物聯(lián)網(wǎng)的航空物流管理系統(tǒng)研究 J 自動(dòng)化儀表 ， 2016， 37( 6) : 66-70 3 SHAH P A， HABIB M， SAJJAD T， et al Applications andchallenges faced by internet of things C / /InternationalConference on Future Intelligent Vehicular Technologies， SpringerInternational Publishing， 2017 4 LI Q， WU H esearch on vegetable growth monitoring platformbased on facility agricultural IOT M Singapore( Springer) : 2017 5 許東 ， 高杰 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能生態(tài)保障系統(tǒng) J 自動(dòng)化儀表 ， 2017， 38( 10) : 41-44 6 張寶峰 ， 楊雷 ， 朱均超 ， 等 溫室大棚溫濕度智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) J 自動(dòng)化儀表 ， 2017， 38( 10) : 82-85 7 LEE J， KIM H J， PAK G L， et al Intelligent ubiquitous sensornetwork for agricultural and livestock farms C / /InternationalConference on Algorithms and Architectures for Parallel Processing，Springer Berlin Heidelberg， 2011 8 陳仕聰 GPS 技術(shù)在無線傳輸數(shù)據(jù)中的運(yùn)用 J 電子技術(shù)與軟件工程 ， 2017( 12) : 39 9 張祥 ， 朱琳 ， 劉立軒 ， 等 GPS 技術(shù)在農(nóng)村自來水遠(yuǎn)程遙測(cè)遙控系統(tǒng)中的應(yīng)用 J 自動(dòng)化儀表 ， 2016， 37( 5) : 59-63 10 ABBES H， GAGOUI F Big Data Integration: A MongoDBdatabase and modular ontologies based approach J ProcediaComputer Science， 2016， 35( 6) : 446-455 11 查改琴 基于 MongoDB 云存儲(chǔ)平臺(tái)的家庭物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案研究 D 合肥 : 合肥工業(yè)大學(xué) ， 2015 12 丁超前 ， 張魯 ， 汪曉彤 基于 E- 模型的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì) J 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用 ， 2017( 4) : 199·45·</p>