智能溫室大棚客戶端與服務器端系統(tǒng)設計

朱春艷，李偉凱

智能溫室大棚客戶端與服務器端系統(tǒng)設計

朱春艷，李偉凱

（黑龍江八一農(nóng)墾大學信息技術學院，大慶 163319）

目前，農(nóng)業(yè)信息化、現(xiàn)代化迅猛發(fā)展，將農(nóng)業(yè)與迅速發(fā)展的科學技術融合在一起，為農(nóng)民實現(xiàn)增產(chǎn)、創(chuàng)收目的是一些農(nóng)業(yè)專家們共同的研究目標。國家在這方面的投入不斷的增長，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，信息化下的各種技術已經(jīng)開始投入使用。近些年，溫室大棚在我國開始不斷的推廣起來，尤其是智能化溫室大棚已經(jīng)進入到了人民的視野當中。針對溫室大棚的智能監(jiān)控要求，提出了一種基于Android操作系統(tǒng)的智能手機遠程監(jiān)控的設計理念。詳細描述了手機客戶端與服務器端所實現(xiàn)功能的具體流程。經(jīng)過實際的溫室大棚環(huán)境測試，驗證了該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)反映及時，且具有監(jiān)控便利，可擴展性強的特點。

溫室大棚；智能監(jiān)控；智能手機

物聯(lián)網(wǎng)作為一個新興的技術現(xiàn)在已經(jīng)被很多個領域廣泛應用且效果很好。比如：礦山勘測、地鐵監(jiān)控等方面均有所應用。該技術是將無線傳感器、RFID、嵌入式系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡等多門技術融合在一起形成的一種特有的技術。在我國的大部分農(nóng)村，農(nóng)業(yè)溫室大棚早已廣泛的存在，但是，管理的模式依舊比較落后，局限在人工管理上。近些年來，以物聯(lián)網(wǎng)為基礎的智能農(nóng)業(yè)受到了廣大研究學者的關注。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用，改變了以往落后的生產(chǎn)狀況，智能監(jiān)控系統(tǒng)替代了人工的操作，節(jié)省了大量人力物力和生產(chǎn)成本的同時提高了勞動效率。目前，在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細管理、農(nóng)產(chǎn)品安全追溯等幾個方面是物聯(lián)網(wǎng)技術應用的重點方面。那么，未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要目標是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的信息化，自動化和智能化。這一目標的實現(xiàn)離不開各種傳感器技術，網(wǎng)絡通信技術以及設備管理技術的不斷發(fā)展也成熟。因此，借助于物聯(lián)網(wǎng)技術，形成全面感知、智能管理的農(nóng)業(yè)一體化具有重要的意義。

設計了基于Android平臺的溫室大棚環(huán)境因子遠程測控系統(tǒng)，由于整個系統(tǒng)是面向農(nóng)民朋友，所以，系統(tǒng)應具備操作簡便化的特點。因此本系統(tǒng)主要是對客戶端以及服務器端進行了詳細的介紹和說明，并針對這些方面進行了系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)。從而使得農(nóng)民可以在這些模塊的基礎上對智能溫室大棚進行控制和管理。

1 客戶端設計

客戶端設計一共包括四部分：用戶登錄及注冊、數(shù)據(jù)查詢及顯示、設備控制及管理、環(huán)境監(jiān)控及報警。

1.1 用戶登錄及注冊

使用者初次訪問系統(tǒng)的話，需要完成一個注冊的環(huán)節(jié)，使用者根據(jù)注冊的提示完成注冊請求，然后服務器對接到的使用者注冊請求的信息之后，對其密碼，用戶名等相關信息進行處理，并將其注冊結(jié)果返回給客戶端。具體的注冊流程和登陸流程如圖1和圖2所示。

圖1 用戶注冊表流程Fig.1 The user registry process

圖2 用戶登陸流程Fig.2 The user login process

1.2 數(shù)據(jù)查詢及顯示

用戶注冊成功之后，通過用戶名和密碼登錄之后，可以訪問和查詢棚內(nèi)傳感器采集到的一些環(huán)境參數(shù)信息。查詢的過程如下：使用者通過客戶端向服務器發(fā)送查詢的信息請求，服務器根據(jù)這個請求信息進行分析處理，做出相應的反饋。具體的數(shù)據(jù)查詢及顯示流程如圖2所示。

1.3 設備控制及管理

當用戶通過客戶端對棚內(nèi)的設備發(fā)出一個控制及管理的指令時，服務器會根據(jù)這個信息與數(shù)據(jù)庫中的管理員信息進行比對分析，如果該信息與數(shù)據(jù)庫中的管理員信息不符的時候會返回一個登錄失敗的對話框，反之，當比對一致的時候，服務器會根據(jù)請求的信息內(nèi)容作出相應的反饋，實現(xiàn)對某一設備的控制與管理。設備控制及管理的具體流程如圖1.3所示。

圖3 數(shù)據(jù)查詢及現(xiàn)實流程示意圖Fig.3 Data query and real flow diagram

圖4 環(huán)境監(jiān)控及報警流程示意圖Fig.4 Environmental monitoring and alarm flow diagram

1.4 環(huán)境監(jiān)控及報警

大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)都有一定的閾值范圍，當實際參數(shù)超出了設定的閾值范圍的時候，會向用戶發(fā)送一個報警信息，用戶根據(jù)這個報警信息及時的做出相應的控制與處理，來保證農(nóng)作物處于一個正常的生長環(huán)境中。具體流程圖如圖4所示。

2 服務端設計

服務端設計有三部分組成，即：數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。

2.1 數(shù)據(jù)接收模塊

服務器和移動通信之間通過一個橋梁連接起來，這個橋梁就是數(shù)據(jù)接收模塊。數(shù)據(jù)接收模塊的流程圖如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)接收模塊流程示意圖Fig.5 Data reception module flow diagram

2.2 數(shù)據(jù)處理模塊

作為溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)服務器的核心部件數(shù)據(jù)處理模塊，它的主要工作是通過解析，計算和處理等操作對數(shù)據(jù)接收模塊傳來的請求報文進行處理。數(shù)據(jù)處理模塊的具體流程如圖6所示。

2.3 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊

服務器構造的應答報文與客戶端連接的橋梁是數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。具體數(shù)據(jù)發(fā)送流程如圖7所示。

圖6 數(shù)據(jù)處理模塊流程示意圖Fig.6 Data processing module flow diagram

圖7 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊流程示意圖Fig.7 Data delivery module flow diagram

3 總結(jié)

主要是完成了對溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)的客戶端和服務器兩個部分進行了詳細的設計與實現(xiàn)。具體的設計與實現(xiàn)過程如下：客戶端方面主要是針對使用者的登陸及注冊、數(shù)據(jù)查詢及顯示、設備控制及管理、環(huán)境監(jiān)控及報警等幾個部分進行了設計。服務器方面主要是對報文的接收、處理、發(fā)送進行了詳細的設計及流程圖說明。系統(tǒng)自從在生產(chǎn)實際中推廣使用至今，用戶反饋良好。為農(nóng)戶創(chuàng)造了很高的經(jīng)濟效益，成為農(nóng)戶快速致富的有效途徑。同時，該系統(tǒng)能夠滿足農(nóng)場實際育苗的需求，系統(tǒng)實現(xiàn)了高精度、低功耗的棚內(nèi)環(huán)境參數(shù)檢測，能按照農(nóng)藝要求進行設置，具有聲光報警、自動開閉通風卷簾、微噴澆灌、數(shù)據(jù)上傳、遠程提醒等功能，便于各級人員監(jiān)測棚內(nèi)當前的狀態(tài)。同時，棚內(nèi)大量的數(shù)據(jù)可通過PC機進行存儲，為農(nóng)場生產(chǎn)決策提供數(shù)據(jù)支持。該系統(tǒng)提高了作業(yè)效率、減輕操作人員的勞動強度，而且使得秧苗長的更壯，達到培育壯秧的目的，進而提高水稻的品質(zhì)與產(chǎn)量，使農(nóng)戶增產(chǎn)增收，對我國水稻工廠化育秧工作提供技術支撐，具有極其廣闊的應用前景。

［1］ 鄧曉棟.基于Android平臺的溫室大棚環(huán)境因子遠程測控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［D］.?？冢汉Ｄ洗髮W，2015.

［2］ 荊珂，張孟杰，李芳，等.溫室控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其發(fā)展［J］.農(nóng)機化研究，2008（5）：213-215.

［3］ 賀婷婷，白皓然，尚書旗，等.基于WEB農(nóng)業(yè)溫室遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)［J］.農(nóng)機化研究，2013，35（10）：158-161.

［4］ 何龍，聞珍霞，楊海清，等.無線傳感網(wǎng)絡技術在設施農(nóng)業(yè)中的應用［J］.農(nóng)機化研究，2010（12）：236-239.

［5］ 康亞杰.智能傳感器的研究與設計［J］.長春大學學報，2016（10）：33-38.

［6］ 韓華峰，杜克明，孫忠富，等.基于ZigBee網(wǎng)絡的溫室環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計與應用［J］.農(nóng)業(yè)工程學報，2009，25（7）：158-163.

［7］ 鐘壽洋，張德暉，張翔．馬鈴薯挖掘鏟的參數(shù)化設計研究［J］．赤峰學院學報：自然科學版，2015，31（8 下）：26-28.

［8］ 馬志欣.基于Android平臺的水稻生長田間管理輔助決策系統(tǒng)［D］.大慶：黑龍江八一農(nóng)墾大學，2015.

［9］ 侯召龍.寒地水稻生長智能化遠程監(jiān)控系統(tǒng)通用平臺的研究［D］.大慶：黑龍江八一農(nóng)墾大學，2015.

Design of Client and Server Side System of Intelligent Greenhouse

Zhu Chunyan，Li Weikai
（College of Information and Technology，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

At present，the agriculture and the science and technology were integrated by the rapid development of the agricultural informatization and the moderniczation，achieving the increase in production and income for the farmers was the common goal of some agricultural experts.The government increased the investment and all kinds of information technology in the agricultural production had begun to put into use.In recent years，the greenhouse in our country began to promote，especially the intelligent greenhouse entered the public.According to the requirement of intelligent monitoring of greenhouse，a design idea of remote monitoring system based on Android operating system was presented，the detailed description of the function between the mobile client and the server side was described in detail.After the actual greenhouse environment test，the system was tested and it had stable system，timely data，convenient monitoring and strong expandability.

greenhouse；intelligent monitoring；intelligent mobile phone

S237

A

1002-2090（2017）05-0085-04

10.3969/j.issn.1002-2090.2017.05.020

2016-05-03

朱春艷（1978-），女，實驗師，黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)，現(xiàn)主要從事計算機方面的研究工作。

李偉凱，男，教授，博士研究生導師，E-mail：bynd@263.net.cn。