基于物联网的小麦苗情远程诊断管理系统设计与实现

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yizhonglishi
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小麦是中国粮食生产系统中的重要组成部分,但由于其生长周期较长,气候环境条件变化大,容易遭遇多种气象灾害,严重影响小麦生产,因此及时掌握小麦生产环境变化,加强对多种气象灾害快速准确监测和预警,根据苗情和灾害状况调整小麦生产管理方案,对于提高小麦生产科学管理水平,增加粮食产量具有重要的意义。为提高小麦苗情和灾情的诊断预测水平,该文设计并实现了基于物联网技术的小麦苗情远程诊断管理系统。本系统是在前期软硬件研究设计的基础上实现的。通过无线传感器网络、无线局域网(如Wi-Fi)、移动无线通信网(GPRS/3G)、互联网等异构网络融合,可快速准确获取与小麦生长及气象灾害相关的关键数据(包括高清图像、视频等),并稳定传输到网络数据库端。基于该网络数据库,服务器端结合监控数据以及小麦生长特性和气象条件,为小麦生长状况和气象情况进行智能诊断、统计计算和远程监控管理。本系统的远程诊断管理部分主要采用浏览器/服务器模式(Browser/Server)模式,运用C#语言,在.NET环境下编译运行。通过应用3层架构(3-tier application)设计,即数据层、逻辑层和表示层对数据信息进行采集、处理、存储。三层架构的使用,保证了本系统良好的面向对象的特性、可扩展性和维护性,有利于系统的标准化和进一步发展。系统主要分为数据采集汇总、知识规范整理、智能诊断分析、用户管理、系统管理和应用帮助6个模块,这些模块负责实现从远程站点接收动态数据、制定知识规范和小麦诊断指标,定义为作物和气象灾害等。通过将监测数据与作物诊断指标以及气象灾害指标结合,系统可以对作物生长状况以及可能的主要气象灾害做出快速而精准的诊断。这些气象灾害包括旱涝、低温和干热风。为了精准诊断小麦生长状况,依据小麦主茎叶龄、单株茎蘖、次生根、群体茎蘖等重要指标将小麦生长状况分为四个级别,这些指标则根据现场实验以及不同农业专家的知识和经验来确定。诊断结果和决策支持服务信息可以根据用户的选择以多种形式输出,如Word文档形式,曲线及图片形式,数据表形式等等。同时,通过Web服务和Socket通信技术的整合,用户也可以从多种平台获取多源数据资源和信息服务,如移动终端,LED显示屏,平板电脑,个人电脑等等。系统的应用示范工程在我国的主要小麦生产区业已顺利实施,结果表明,通过与物联网技术的整合,该系统在远程智能管理和精准监测多样化气象灾害领域具有深远的意义和广阔的前景。
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