基于物联网的稻田养鸭生态种养控制系统研究

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稻田养鸭生态种养是集社会、经济、生态效益于一体的较为成功的范例。稻田养鸭模式在我国具有悠久的历史,积累了一定的经验。随着现代农业的不断推进,对于稻田结构提出了更高的要求,传统的稻鸭共育模式已经不能更好的缓解稻田环境的压力。物联网的出现,让中国传统农业看到了曙光,也给传统稻田养鸭生态种养带来了新的出路。基于物联网的稻田养鸭生态种养控制系统以计算机智能化处理,无线传感设备自动化实施操作替代人类脑力和体力劳动,精细化的实施稻田环境控制,实时监测水稻和稻鸭的生长状况。基于物联网的稻田养鸭生态种养控制系统的构建对于促进节约型、环保型农业的发展具有非常重大的意义。基于物联网的稻田养鸭生态种养控制系统综合运用计算机技术、无线传感技术、网络技术、数据统计与分析技术、农业科学、动物科学、经济学等多种学科知识才得以研发出来的。研究的内容主要包括无线传感网络的搭建;数据的采集、分析、处理和表示;农户信息管理平台的构建;系统基础数据库的构建四大方面。无线传感器网络的搭建是本研究的前提,主要包括传感器的选择、传感网络通信协议的选择以及网络拓扑结构的设计。根据所需要获取的环境指标,如水田温度、光照等,选择合适的热敏传感器、光敏传感器等监测传感设备,并采用ZigBee无线通信技术将这些传感设备和路由设备连接起来组成一个无线的自组织网络系统。科学合理的网络拓扑结构是无线传感网络的灵魂。设计出优秀的网络拓扑结构不仅仅可以降低无线传感网络的复杂度,节省人力、财力、物力,还能提高网络通信效率数据采集、分析、处理和表示模块主要是实现对来自传感器数据的收集与格式转换,即将收集到的数据转换为符合TCP/IP协议格式的数据形式,并上传到用户管理平台服务器端。农户信息管理平台是本研究的核心。在进行开发时,平台系统被分为相对独立的几个层面:表示层、任务层、数据持久层、域模块层。在每一层都有针对不能功能的处理软件,分工明确,且各层之间通过通信接口通信,协调工作。同时,通过SSH框架将各层的功能联系起来,组成一个完整的软件,使得平台的扩展性和稳定性更好。底层数据库系统的搭建是本研究的基础。无线传感设备采集的数据量极其庞大,同时农户信息管理平台的专家决策模块也是完全依附于数据库的处理功能的。选择合理,高效的数据库系统尤为关键。这一研究的主要成果和贡献有:(1)首次物联网引入稻田养鸭生态种养,为农户稻田养鸭甚至整个现代农业发展提供了新的思路;(2)同时对水稻和稻鸭两种生物及稻田环境进行综合考虑来设计构建系统,突破了当前物联网研究对象的单一性;(3)整个系统的构建是以经济效益和生态效益为前提、以农业可持续发展为立足点的,在追求经济效益的同时,最大限度的减少对稻田环境的损害。系统的投入使用将大大缓解我国耕地的压力,对于水稻田环境的保护,其作用也是不可估量的。
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