基于物联网的智能农业监测系统
摘要：物联网在智能农业中起着至关重要的作用。智能农业是一个新兴概念，因为物联网传感器能够提供有关其农业领域的信息。本文旨在利用不断发展的物联网技术和智能农业自动化技术。环境因素监测是提高高效作物产量的主要因素。本文的特点是利用CC3200单片机通过传感器对农田温湿度进行监测。相机与CC3200接口，用于拍摄图像，并通过彩信和Wi-Fi将这些图像发送给农民的手机。
关键词：IOT、温度、NWP、CC3200
1引言
物联网广泛应用于连接设备和收集数据信息。物联网与物联网框架一起用于处理和与数据和信息交互。在系统中，用户可以注册传感器、创建数据流和处理信息。物联网适用于各种农业方法。物联网的应用包括智能城市、智能环境、智能水、智能计量、安全与应急、工业控制、智能农业、家庭自动化、电子健康等。“物联网”是基于能够分析感知信息并将其传输给用户的设备。为什么我们在农业上需要物联网？根据联合国粮食及农业组织的调查，2050年全球粮食产量应增长70%，以适应不断变化的人口。农业是人类物种的基础，是粮食的主要来源，对国家经济的发展起着重要作用。它还为人民提供了大量的就业机会。农民们仍在使用传统的农业方法，这导致农作物和水果产量低。因此，采用自动机械可以提高作物产量。要提高产量，必须在农业中实施现代科学技术。通过使用物联网，我们可以预期通过监测土壤的效率、温湿度监测、降雨监测、肥料效率、水箱的储存能力以及农业地区的盗窃检测，以低成本增加产量。将传统方法与物联网和无线传感器网络等最新技术相结合，可以实现农业现代化。无线传感器网络，从不同类型的传感器收集数据，并使用无线协议发送到主服务器。在很大程度上影响生产力的因素还有很多。影响因素包括昆虫和害虫的攻击，这些昆虫和害虫可以通过喷洒适当的杀虫剂和杀虫剂来控制，还包括当作物长大时野生动物和鸟类的攻击。由于不可预测的季风降雨、缺水和不适当的用水，作物产量正在下降。
2相关工作
nikesh gondchawar等人提出了基于物联网的智能农业的工作。本文的目标是利用自动化和物联网技术使农业变得智能化。基于智能GPS的遥控机器人将执行除草、喷洒、水分感应等操作，包括智能灌溉、智能控制和基于精确实时现场数据和智能仓库管理的智能决策。监控仓库的温度维护、湿度维护和盗窃检测。所有的操作都将由智能设备控制，并将由传感器、ZigBee模块、摄像头和执行器与微控制器和Raspberry PI进行连接。所有的传感器和微控制器都成功地通过树莓PI和无线通信与三个节点连接。本文分别介绍了智能灌溉系统用遥控机器人和智能仓库管理系统的田间作业、灌溉问题和存储问题。
Rajalakshmi P.et.al等人描述了使用土壤湿度传感器、湿度传感器、光传感器和自动灌溉系统。传感器的数据通过无线传输发送到Web服务器，数据编码采用JSON格式维护服务器数据库。农田的湿度和温度降到了边缘以下，灌溉系统将实现自动化。通知定期发送给农民手机，农民可以从任何地方监控田地状况。这里使用的参数是土壤湿度传感器、温度和湿度传感器-DHT11、用作光传感器的LDR和用于发射器和接收器的Web服务器-NRF24L01。该系统在水资源稀缺的地区会更有用，其效率比传统方法高92%。灌溉系统数据的自动化使用PHP脚本存储在MySQL数据库中。对于单台电动泵和需水量分析，总平均功耗为每天2 Ah。
Tanmay Baranwal等人提出本项目集中保护农产品免受渔场或粮仓内啮齿动物或昆虫的攻击。安全系统用于在检测到问题后提供实时通知。传感器和电子设备使用python脚本集成。该算法是在收集信息的基础上设计的，以提供准确的通知用户和激活排斥器。测试在10平方米的区域进行，设备放置在角落。PIR传感器识别热量，启动URD传感器和网络摄像头。根据尝试的测试案例，成功率达到84.8%。这将有助于扩大粮仓鼠害的安全防范体系。
Nelson Salesetal等人描述了无线传感器网络。该网络执行三个节点，即温度和土壤湿度等数据的采集、收集和分析。农业灌溉过程的好处在于减少水的消耗和环境方面。云计算是一个有吸引力的解决方案，通过无线传感器和执行器网络实现大量数据的高存储和处理能力。这项工作的目标是农业、温室、高尔夫球场和景观。体系结构分为三个主要组件：一个WSAN组件、一个云平台组件和一个用户应用程序组件。它包含三种不同类型的节点，如接收器节点、传感器节点和执行器节点。Simpliti是集群树拓扑中WSAN实现的简单协议。土壤水分监测评估植物所需的水分，以适当开发和优化自然资源。
Mohamed Rawidean Mohd Kassimetal这项工作描述了精确农业（PA）。AWSN是解决农业资源优化、决策支持、土地监测等农业问题的最佳途径。使用这种方法可以提供有关土地和作物的实时信息，帮助农民做出正确的决策。基于物联网技术的精密农业系统阐述了精密灌溉系统的硬件结构、网络结构和软件过程控制。软件根据阈值激活控制装置，从反馈回路中的传感器收集数据。在PA中实施WSN，通过灌溉优化了水肥的使用，也最大限度地提高了作物的产量。
刘丹等介绍了基于ZigBee技术的基于CC2530芯片的农业温室技术的设计与实现。主要用于环境监测系统。无线传感器和控制节点使用CC2530F256核心进行数据采集、数据处理、数据传输和接收。计算机通过温度控制、风机状态等无线通信，为相关人员提供所有实时数据。本系统采用智能化温室监控。它有助于农场科学、平衡地种植作物。
3拟用系统模型
图1显示了所提议的系统模型的框图。
图1：拟用系统框图
该系统主要由单片机、网络处理器和Wi-Fi单元组成。它是便携式的，低功耗的电池操作，安全和快速连接。环境条件的变化将影响作物的总产量。植物需要适当的最佳生长和健康的特定条件。监测作物田间状况非常必要，因此使用传感器。采用温度红外热电堆传感器TMP007，内置数字控制和数学引擎。它在实时感测温度值和湿度传感器HDC1010中跟踪农田内空气的相对湿度。相机通过使用MT9D111相机传感器的印刷电路板与CC3200相机助推器组件连接。它用于捕获特定田地的当前图像，这些图像通过GPRS发送给农民。
4系统设计
CC3200启动板说明：CC3200单片机，集成微控制器、网络处理器（NWP）和Wi-Fi。CC3200包含联网子系统以及内部的MCU应用处理器。它是第一个具有用户专用功能的高性能Wi-Fi无线微控制器，集成了CC3100的优点。微控制器有200kb的应用程序代码，完全独立于Wi-Fi处理。外围设备包括并行摄像机、ADC、SPI、UART、I2C、PWM、I/O、内置电源管理和RTC。CC3200属于无线网络设备，由802.11bgn上的完整网络堆栈组成。在CC3200中，用户编程通过网络子系统控制微控制器的电源模式。
图2:CC3200的方框图
CC3200 LaunchPad是一个低成本、快速的基于微控制器的开发评估平台，主要集中在低功耗上。它具有可编程用户按钮、用于自定义应用程序的RGB LED和用于调试的板载仿真等功能。如此多的boosterpack附加板可用于接口外围设备，如图形显示、天线选择、环境传感等。电源模式：CC3200有以下三个方面的电源模式。单片机子系统的电源模式由单片机应用控制，NWP电源模式自动维护，芯片级电源模式由单片机和NWP模式结合控制。
CC3200的重要特点
bull;带集成微控制器的互联网芯片解决方案。
bull;40针LaunchPad和Boosterpack生态系统。
bull;JTAG仿真，带闪存编程的串行端口。
bull;通过两个按钮和三个LED进行用户交互。
bull;通过USB到PC的通用异步收发器
bull;车载芯片天线。
电源模式：CC3200有以下三个方面的电源模式。单片机子系统的电源模式由单片机应用控制，NWP电源模式自动维护，芯片级电源模式由单片机和NWP模式结合控制。
表1:CC3200电源模式
温度传感器（TMP007）：在这项工作中，使用了内置数学引擎的TMP007温度红外热电堆传感器。该传感器吸收物体的能量，在规定的场中波长在4到16微米之间。图3显示了TMP007的内部框图。
图3:TMP007内部方框图
它由数学引擎组成，通过内部冷端参考（plusmn;1°C（max）从0°C到 60°C，以及plusmn;1.5°C（max）从-40°C到 125°C）温度传感器上的数字控制，以找到所需的现场温度。TMP007具有用于存储标准化系数的非易失性存储器。TMP007具有移动性和低电源（2.5伏到5.5伏）。TMP007与I2C和SM总线兼容。TMP007尺寸为1.9-mmtimes;1.9-mmtimes;0.625-mm。
湿度传感器（HDC1010）：采用HDC1010数字湿度传感器，在低功耗环境下提供准确的湿度测量。它在高湿度下具有极好的稳定性。WLCSP（晶片级芯片级封装）简化了电路板设计。HDC1010对污垢、灰尘和其他环境杂质更为坚固。HDC1010具有用于存储标准化系数的非易失性存储器。HDC1010与I2c兼容。
电源：采用全桥变换器，移相，600瓦高效电源。它将370伏到410伏的直流输入转换成12伏的调节输出。为了提高效率，采用UCC28950驱动全桥变换器二次侧的同步整流器。UCC28950在突发模式下工作。DCM（中断电流模式）功能是提高空载效率和满足绿色模式要求。DCM比较器用于在较轻负载（lt;20%）下，在临界导通时关闭同步整流器。
5结论及今后工作
“物联网”在关联设备和收集统计数据方面被广泛抛弃。该农业监测系统是一个可靠、高效的系统，可以采取纠正措施。无线田间监测降低了人力，也允许用户看到作物产量的准确变化。它成本更低，耗电更少。设计并综合了智能农业系统。开发的系统对农民更有效率和效益。它通过MMS向农民提供农田空气的温度、湿度等信息，如果空气在最佳范围内沉降。该系统可用于温室和依赖温度的植物。该系统在田间的应用必将有助于提高作物的收成和全球产量。在未来，该系统可以通过添加一些现代技术来改进，如灌溉法、太阳能电源的使用。
基于无线传感器网络的温室自动控制系统的研究
摘要：本文所提出的系统可以采集树叶上的温度和湿度以及温室环境信息如温度，湿度等，尤其是作物病害，不仅与室内环境因素有着密切的关系，而且与叶片的湿度持续时间和温度也有着密切的关系。因此，监测作物本身与监测室内环境同样重要，利用这些收集到的温室环境数据，可以更有效地控制室内环境，监测作物本身有助于提高生产力并防护因枯萎病和有害昆虫而受损的作物。此外，农民也有可能通过密切研究室内环境信息和作物自身监测信息之间的关系，控制植物生长，收集的数据可以存储到温室中安装的服务器上的数据库中，也可以存储到远程服务器上，它可以有效地收集信息，并通过Web浏览器在站点或远程位置自动控制温室。系统部件有：温度传感器、湿度传感器、叶片温度传感器、叶片湿度传感器、ZigBee无线传感器节点，用于自动控制的中继节点，以及用于存储温室信息的数据服务器，这个系统采用低功耗无线组件，安装方便。
关键词：温室 自动控制 传感器网络 监测
1引言
在过去几十年中，温室管理系统得到了很大发展，传感器已经被用来测量各种环境信息，大多数典型系统都是基于有线实用程序开发的，有线系统限制了易于安装和扩展的能力，增加了维护成本，基于无线传感器网络的系统被认为可以消除布线的巨大成本。此外，大面积的农场或温室需要无线建立监控系统或控制系统，无
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资料编号：[2096]
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