《面向農業領域的物聯網監測與控制技術》是2019年科學出版社出版的圖書，作者是趙小強。
基本介紹
- 書名：面向農業領域的物聯網監測與控制技術
- 作者：趙小強
- 出版社：科學出版社
- ISBN：9787030600134
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《面向農業領域的物聯網監測與控制技術》內容為作者多年項目經驗的總結，知識涉及面廣，內容豐富。《面向農業領域的物聯網監測與控制技術》以工程項目實踐套用為特色，全面介紹農業物聯網技術，並圍繞農業用水安全和農業節水灌溉技術進行深入探討，結合項目實際需求給出相關係統的設計和技術解決方案。最後依據作者多年的科研經驗，對市級現代果業展示中心建設和林果水旱災害預測預警與風險防範進行詳盡的案例分析。
圖書目錄
目錄
第一篇 農業物聯網技術
第1章 農業物聯網概述 3
1.1 農業物聯網介紹 3
1.2 國內外研究現狀 4
1.3 主要發展趨勢 6
第2章 農業物聯網架構與技術 8
2.1 農業物聯網技術架構 8
2.1.1 系統構建原則 8
2.1.2 系統整體架構 9
2.1.3 創新解決方案 11
2.2 農業物聯網系統業務流程 12
2.2.1 信息感知 12
2.2.2 信息安全 14
2.2.3 通信傳輸 15
2.2.4 處理分析 15
2.3 農業物聯網關鍵技術 16
2.3.1 感測器網路技術 16
2.3.2 嵌入式技術 17
2.3.3 無線路由技術 18
2.3.4 身份識別技術 19
2.3.5 近程通信技術 20
2.3.6 遠程通信技術 23
第二篇 農業用水煮酷采安全
第3章 農業水質監測硬體系統 27
3.1 設計與實現目標 27
3.2 子系統整體介紹 27
3.3 系統相關模組及技術介紹 28
3.3.1 PLC處理器 28
3.3.2 EM235模組 31
3.3.3 DTU模組 33
3.3.4 Modbus協定 35
3.3.5 MCGS組態軟體 36
3.4 水質感測器及其採集電路 38
3.4.1 溫度感測器及採集電路 38
3.4.2 酸鹼度感測器及採集電路 39
3.4.3 氨氮感測器及採集電路 40
3.4.4 溶解氧感測器及採集電路 42
3.4.5 鹽度感測器及採集電路 44
3.4.6 濁度感測器及採集電路 45
3.4.7 電導率感測器及採集電路 47
3.5 系統付嚷雄燥外部接線方夜頸囑案及智慧型功能設計方案 48
3.5.1 PLC外部接線方案 48
3.5.2 EM235外部接線方案 50
3.5.3 智慧型監測功能設計方案 52
3.5.4 智慧型監控功能設計方案 53
3.6 系統軟體設計與實現 56
3.6.1 水質採集功能及其相關算法 56
3.6.2 循環監測功能 61
3.6.3 遠程監控功能 65
3.6.4 MCGS軟體設計 69
3.7 水質監測系統測試舉寒霸定及樣機展示 75
3.7.1 Modbus協定測試 75
3.7.2 MCGS組態測試 77
3.7.3 數據分析 79
第4章 農業水質監測軟體系統 80
4.1 軟體設計的背景與意義 80
4.1.1 設計背景 80
4.1.2 設計意義 80
4.2 軟體整體介紹 81
4.2.1 軟體框架介紹 81
4.2.2 整體功能介紹 81
4.3 軟體設計思想與方法 82
4.4 相關知識介紹 83
4.4.1 Java語言概述 83
4.4.2 Android簡介 84
4.4.3 MySQL資料庫 86
4.4.4 SQLite資料庫 87
4.4.5 網路數據爬蟲技術 88
4.5 客戶端軟體需求分析 90
4.5.1 功能性需求 90
4.5.2 非功能性需求 92
4.6 資料庫設計 93
4.6.1 重點水系信息表 93
4.6.2 監測站點表 93
4.6.3 水質數據表 94
4.6.4 省級數據表 95
4.6.5 市級數據表 96
4.6.6 縣級數據表 96
4.6.7 社區數據表 97
4.7 軟體業務功能實現 98
4.7.1 開發環境搭建 98
4.7.2 軟體代碼結構與作用 99
4.7.3 主界面創建及頁面切換策略 103
4.7.4 流域水質數據實時採集模組 111
4.7.5 水質實時監測頁面 121
4.7.6 監測站點鑽婆簽切換頁面 124
4.7.7 全國站點數據可視化頁面 126
4.7.8 數據分析頁面 128
4.7.9 社區水質數據查詢頁 131
4.7.10 用戶相關頁面 133
4.8 軟體功能測試 134
4.8.1 軟體運行效果測試 134
4.8.2 軟體深度遍歷測試 140
4.8.3 軟體深度性能測試 142
第5章 農業水質監測物聯網平台 143
5.1 雲伺服器端業務需求分殃騙遙析 143
5.1.1 功能性需求分析 143
5.1.2 非功能性需求分析 144
5.2 雲服煉櫃務器整體框架 144
5.3 資料庫及接口設計 145
5.3.1 資料庫設計 145
5.3.2 用戶類API接口設計 147
5.3.3 設備類的API接口設計 152
5.3.4 感測器類的API接口設計 155
5.3.5 數據點類的API接口設計 158
5.4 業務模組設計與實現 162
5.4.1 開發及部署環境搭建 162
5.4.2 用戶類業務模組 162
5.4.3 設備類業務模組 165
5.4.4 感測器類業務模組 167
5.4.5 數據節點類業務模組 169
第三篇 農業節水灌溉
第6章 農業節水灌溉硬體系統 173
6.1 系統設計的背景、目標與意義 173
6.1.1 系統設計的背景 173
6.1.2 系統設計的目的 173
6.1.3 系統設計的意義 174
6.2 系統整體介紹 175
6.3 相關知識介紹 177
6.3.1 LoRa無線通信技術 177
6.3.2 滴灌技術 177
6.3.3 無線感測網路技術 178
6.3.4 OneNET平台介紹 179
6.4 系統硬體電路設計與實現 181
6.4.1 硬體整體結構 181
6.4.2 田間無線控制器電路 184
6.4.3 手持控制端電路 187
6.4.4 無線中繼電路 190
6.4.5 土壤墒情監測電路 192
6.4.6 數據上傳模組電路 196
6.4.7 系統硬體實物產品化設計 197
6.5 系統硬體驅動設計與實現 199
6.5.1 SX1278LoRa擴頻無線模組驅動 199
6.5.2 SIM900A模組驅動 199
6.5.3 語音晶片驅動 203
6.5.4 數碼管顯示驅動 203
6.5.5 1602液晶顯示驅動 203
6.5.6 土壤墒情感測器驅動 204
6.5.7 上位機軟體設計 205
6.6 系統實地測試 207
6.6.1 無線信號傳輸距離及穩定性測試 207
6.6.2 太陽能供電系統測試 209
6.6.3 電磁閥啟停測試 210
6.6.4 網路通信測試 210
6.6.5 土壤墒情信息上傳電腦端測試 211
6.6.6 系統整體測試 212
第7章 農業節水灌溉軟體系統 213
7.1 設計與實現目標 213
7.2 子系統整體介紹 213
7.3 虛擬儀器LabVIEW介紹 215
7.3.1 程式結構和常用函式介紹 216
7.3.2 LabVIEW中串口的實現 220
7.4 模糊控制理論及其設計 221
7.4.1 模糊化過程 221
7.4.2 模糊邏輯推理 223
7.4.3 清晰化過程 224
7.4.4 模糊控制器 226
7.5 軟體業務設計與實現 232
7.5.1 系統登錄視窗設計 232
7.5.2 實時地圖面板設計 234
7.5.3 分區定時控制設計 236
7.5.4 分區輪詢控制設計 237
7.5.5 自適應模糊控制設計 239
7.5.6 墒情監測面板設計 240
7.5.7 記錄查詢面板設計 243
7.5.8 生成應用程式檔案 245
7.5.9 安裝檔案生成 246
第四篇 案例分析
第8章 案例分析——市級現代果業展示中心建設方案 251
8.1 項目提要 251
8.1.1 項目背景 251
8.1.2 園區現狀概括 252
8.1.3 建設目標與原則 256
8.1.4 項目主要內容 256
8.2 需求分析 257
8.2.1 總體需求 257
8.2.2 系統需求分析 257
8.2.3 用戶需求分析 257
8.2.4 功能需求分析 258
8.3 總體設計 259
8.3.1 工程總體架構 259
8.3.2 套用系統總體架構 260
8.3.3 園區技術路線 261
8.4 硬體系統設計 263
8.4.1 中央控制中心 263
8.4.2 視頻監控系統 265
8.4.3 水肥一體化滴灌單元 269
8.4.4 土壤墒情監測站 272
8.4.5 農田小氣候觀測站 275
8.4.6 溫室自動控制系統 277
8.5 軟體功能設計 280
8.5.1 軟體系統架構 280
8.5.2 異構資料庫管理 282
8.5.3 用戶管理 282
8.5.4 多路視頻實時監測 283
8.5.5 多源信息可視化展示 283
8.5.6 設備管理 283
8.5.7 多模式控制 284
8.5.8 日誌管理 284
8.5.9 綜合預測預警與溫室智慧型控制 284
8.5.10 作物長勢模型 285
第9章 案例分析——林果水旱災害監測預警與風險防範技術 286
9.1 國內外現狀及趨勢分析 287
9.2 研究目標及內容 289
9.2.1 項目目標及考核指標 289
9.2.2 項目研究內容、研究方法及技術路線 291
9.3 項目任務分解方案 298
9.3.1 項目任務分解情況 298
9.3.2 林果水旱災害田間監測技術 300
9.3.3 林果水旱災害遙感監測技術 303
9.3.4 林果水旱災害成災機理及演變規律 305
9.3.5 多維度林果水旱災情預測預警模型 307
9.3.6 多平台林果災情風險評估體系 313
9.3.7 林果減損增效技術及其套用 315
參考文獻 319
3.7.1 Modbus協定測試 75
3.7.2 MCGS組態測試 77
3.7.3 數據分析 79
第4章 農業水質監測軟體系統 80
4.1 軟體設計的背景與意義 80
4.1.1 設計背景 80
4.1.2 設計意義 80
4.2 軟體整體介紹 81
4.2.1 軟體框架介紹 81
4.2.2 整體功能介紹 81
4.3 軟體設計思想與方法 82
4.4 相關知識介紹 83
4.4.1 Java語言概述 83
4.4.2 Android簡介 84
4.4.3 MySQL資料庫 86
4.4.4 SQLite資料庫 87
4.4.5 網路數據爬蟲技術 88
4.5 客戶端軟體需求分析 90
4.5.1 功能性需求 90
4.5.2 非功能性需求 92
4.6 資料庫設計 93
4.6.1 重點水系信息表 93
4.6.2 監測站點表 93
4.6.3 水質數據表 94
4.6.4 省級數據表 95
4.6.5 市級數據表 96
4.6.6 縣級數據表 96
4.6.7 社區數據表 97
4.7 軟體業務功能實現 98
4.7.1 開發環境搭建 98
4.7.2 軟體代碼結構與作用 99
4.7.3 主界面創建及頁面切換策略 103
4.7.4 流域水質數據實時採集模組 111
4.7.5 水質實時監測頁面 121
4.7.6 監測站點切換頁面 124
4.7.7 全國站點數據可視化頁面 126
4.7.8 數據分析頁面 128
4.7.9 社區水質數據查詢頁 131
4.7.10 用戶相關頁面 133
4.8 軟體功能測試 134
4.8.1 軟體運行效果測試 134
4.8.2 軟體深度遍歷測試 140
4.8.3 軟體深度性能測試 142
第5章 農業水質監測物聯網平台 143
5.1 雲伺服器端業務需求分析 143
5.1.1 功能性需求分析 143
5.1.2 非功能性需求分析 144
5.2 雲伺服器整體框架 144
5.3 資料庫及接口設計 145
5.3.1 資料庫設計 145
5.3.2 用戶類API接口設計 147
5.3.3 設備類的API接口設計 152
5.3.4 感測器類的API接口設計 155
5.3.5 數據點類的API接口設計 158
5.4 業務模組設計與實現 162
5.4.1 開發及部署環境搭建 162
5.4.2 用戶類業務模組 162
5.4.3 設備類業務模組 165
5.4.4 感測器類業務模組 167
5.4.5 數據節點類業務模組 169
第三篇 農業節水灌溉
第6章 農業節水灌溉硬體系統 173
6.1 系統設計的背景、目標與意義 173
6.1.1 系統設計的背景 173
6.1.2 系統設計的目的 173
6.1.3 系統設計的意義 174
6.2 系統整體介紹 175
6.3 相關知識介紹 177
6.3.1 LoRa無線通信技術 177
6.3.2 滴灌技術 177
6.3.3 無線感測網路技術 178
6.3.4 OneNET平台介紹 179
6.4 系統硬體電路設計與實現 181
6.4.1 硬體整體結構 181
6.4.2 田間無線控制器電路 184
6.4.3 手持控制端電路 187
6.4.4 無線中繼電路 190
6.4.5 土壤墒情監測電路 192
6.4.6 數據上傳模組電路 196
6.4.7 系統硬體實物產品化設計 197
6.5 系統硬體驅動設計與實現 199
6.5.1 SX1278LoRa擴頻無線模組驅動 199
6.5.2 SIM900A模組驅動 199
6.5.3 語音晶片驅動 203
6.5.4 數碼管顯示驅動 203
6.5.5 1602液晶顯示驅動 203
6.5.6 土壤墒情感測器驅動 204
6.5.7 上位機軟體設計 205
6.6 系統實地測試 207
6.6.1 無線信號傳輸距離及穩定性測試 207
6.6.2 太陽能供電系統測試 209
6.6.3 電磁閥啟停測試 210
6.6.4 網路通信測試 210
6.6.5 土壤墒情信息上傳電腦端測試 211
6.6.6 系統整體測試 212
第7章 農業節水灌溉軟體系統 213
7.1 設計與實現目標 213
7.2 子系統整體介紹 213
7.3 虛擬儀器LabVIEW介紹 215
7.3.1 程式結構和常用函式介紹 216
7.3.2 LabVIEW中串口的實現 220
7.4 模糊控制理論及其設計 221
7.4.1 模糊化過程 221
7.4.2 模糊邏輯推理 223
7.4.3 清晰化過程 224
7.4.4 模糊控制器 226
7.5 軟體業務設計與實現 232
7.5.1 系統登錄視窗設計 232
7.5.2 實時地圖面板設計 234
7.5.3 分區定時控制設計 236
7.5.4 分區輪詢控制設計 237
7.5.5 自適應模糊控制設計 239
7.5.6 墒情監測面板設計 240
7.5.7 記錄查詢面板設計 243
7.5.8 生成應用程式檔案 245
7.5.9 安裝檔案生成 246
第四篇 案例分析
第8章 案例分析——市級現代果業展示中心建設方案 251
8.1 項目提要 251
8.1.1 項目背景 251
8.1.2 園區現狀概括 252
8.1.3 建設目標與原則 256
8.1.4 項目主要內容 256
8.2 需求分析 257
8.2.1 總體需求 257
8.2.2 系統需求分析 257
8.2.3 用戶需求分析 257
8.2.4 功能需求分析 258
8.3 總體設計 259
8.3.1 工程總體架構 259
8.3.2 套用系統總體架構 260
8.3.3 園區技術路線 261
8.4 硬體系統設計 263
8.4.1 中央控制中心 263
8.4.2 視頻監控系統 265
8.4.3 水肥一體化滴灌單元 269
8.4.4 土壤墒情監測站 272
8.4.5 農田小氣候觀測站 275
8.4.6 溫室自動控制系統 277
8.5 軟體功能設計 280
8.5.1 軟體系統架構 280
8.5.2 異構資料庫管理 282
8.5.3 用戶管理 282
8.5.4 多路視頻實時監測 283
8.5.5 多源信息可視化展示 283
8.5.6 設備管理 283
8.5.7 多模式控制 284
8.5.8 日誌管理 284
8.5.9 綜合預測預警與溫室智慧型控制 284
8.5.10 作物長勢模型 285
第9章 案例分析——林果水旱災害監測預警與風險防範技術 286
9.1 國內外現狀及趨勢分析 287
9.2 研究目標及內容 289
9.2.1 項目目標及考核指標 289
9.2.2 項目研究內容、研究方法及技術路線 291
9.3 項目任務分解方案 298
9.3.1 項目任務分解情況 298
9.3.2 林果水旱災害田間監測技術 300
9.3.3 林果水旱災害遙感監測技術 303
9.3.4 林果水旱災害成災機理及演變規律 305
9.3.5 多維度林果水旱災情預測預警模型 307
9.3.6 多平台林果災情風險評估體系 313
9.3.7 林果減損增效技術及其套用 315
參考文獻 319
