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信息数字化技术是现代农业的关键技术之一,是实现农业环境自动化监控与智能化管理过程中的重要环节。用信息数字化装备提升农业环境监控和管理水平,将在农业防灾减灾、提高农作物产量等方面发挥着日益重要的作用。农业生产现场分布偏远、环境变化无常、作物生长过程复杂,给农业环境的监控和管理带来了很多技术难题。随着当今现代信息技术发展突飞猛进,各种新型技术不断涌现,为信息数字化农业的发展提供了机遇。各种网络通信技术层出不穷,如无线局域网(Wi-Fi)、移动无线通信网(如2G／3G)、无线传感器网络(ZigBee)等为人们提供了异构型网络环境。近年来第三代移动通信技术(3G-3rd Generation)发展迅速,通过与互联网不断融合形成了移动互联网,为人们提供了更快的数据业务,同时也为远程监控技术带来了巨大的契机。尤其是基于“全面感知”、“稳定传输”、“智能管理”三个层面为一体的物联网(The Internet of the Things)的不断发展,为构建更加适合农业特点的远程监控系统提供了前所未有的发展机遇。
本文在实验室前期研究成果的基础上,对系统优化设计,利用异构网络融合的设计思想,充分利用多种网络技术的优势,因地制宜,取长补短,提出了一种基于异构网络融合、嵌入式技术的农业环境无线远程监控系统的设计方案,建立了不同通信模式下的数据统一管理平台。系统能够实现对监控现场环境因子数据、图片、视频等数据信息的进行自动采集、远程传输、网络发布,同时可以实现对一些辅助控制设备的实施远程管理与控制,可适应多种农业监控环境,应用前景广阔。
整个系统结构主要分为现场嵌入式终端设备和服务器两部分。现场嵌入式终端设备采用ARM、Linux架构,主要负责采集环境数据,对辅助设备进行控制管理等操作。服务器主要负责接收存储数据,提供多种数据访问服务。如用户可浏览监控中心网站http:／／www.tmcadi.com(手机浏览http:／／wap.tmcadi.com)或短信方式获取数据。两部分又有多个功能模块或设备构成。现场终端设备主要有ARM核心模块,数据采集模块,辅助设备控制模板和网络通信模块等软硬件组成。服务器主要由多台不同功能服务器构成,主要有WEB服务器,数据库服务器,数据接收服务器等,各个功能服务器协同合作。
系统设计完成之后,结合课题需要,将系统扩展应用于多个农业领域中,如农情监测、气象灾害监测预警等,并进行了大量的实践应用。目前在北京、山东、河南、山西、天津等地进行了安装测试应用,结果表明:该系统设计方案合理、可靠,能满足各种环境因子的数据采集及多种辅助设备的远程控制,应用前景广阔。