【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-軟件工程

中圖分類號： 學(xué)校代碼： 10055 密級： 公開 碩 士 專 業(yè) 學(xué) 位 論 文 基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 要 I 摘 要 隨著 人口 增加 和 人們 對食品要求的不斷提高，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式正遭受巨大的挑戰(zhàn)。 信息化 技術(shù)的快速發(fā)展為 傳統(tǒng) 農(nóng)業(yè)的發(fā)展 提供 了新的 思路。 近年來，無線傳感 和 智能 感知 等人工智能技術(shù)的快速發(fā)展， 以網(wǎng)絡(luò)通訊、云處理、嵌入式系統(tǒng)、智能感知芯片等為代表的技術(shù)，逐步拓寬了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。 適宜的空氣溫濕度、土壤 溫濕度、 光照強(qiáng)度和 度 等基本環(huán)境參數(shù)與農(nóng)作物生存、生長息息相關(guān)。 農(nóng)業(yè)大棚 能夠 為農(nóng)作物的生長提供適宜的條件， 給人們生活帶來 了 極大的便利 。 大棚內(nèi)相關(guān)環(huán)境 因子 參數(shù)的 準(zhǔn)確、 及時(shí) 監(jiān)測與控制 對于 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚 自動(dòng)化 生產(chǎn)和管理 具有重要意義。 現(xiàn)有溫度、濕度 測控系統(tǒng) 具有 以下幾點(diǎn)缺陷： 1）現(xiàn)場傳感器采集的信號需要經(jīng)過大量連線才能傳送到采集卡上， 布線施工麻煩，成本也較高； 2）采用模擬信號進(jìn)行傳送易受線路上的干擾和損耗。 本文 采用了 采用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的 線傳感網(wǎng)技術(shù)，具有以下主要優(yōu)點(diǎn)： 1）無需現(xiàn)場布線； 2）單節(jié)點(diǎn)成本相對布線方案更低； 3）不存在線路上信號損耗； 4）能夠?qū)⒋笈铿F(xiàn)場參數(shù)傳輸給管理者，并將反饋?zhàn)怨芾碚叩拿畎l(fā)送到現(xiàn)場的執(zhí)行設(shè)備上，同時(shí)能夠保證上級管理部門隨時(shí)隨地通過互連網(wǎng)或手機(jī)了解大棚現(xiàn)場的實(shí)時(shí)狀況。 據(jù)此 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了 基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng) ， 系統(tǒng) 采用目前主流的 B/S 架構(gòu)完成 ， 監(jiān)測大棚 內(nèi)的 空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強(qiáng)度 和 境因子參數(shù) 。這些環(huán)境監(jiān)測因子由 線傳感網(wǎng)組成的數(shù)據(jù)采集終端采用不同方法測量獲得，數(shù)據(jù) 進(jìn)行 初步 預(yù)處理 后利用 絡(luò)發(fā)送 給 在線監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺(tái)，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收、過濾、存儲(chǔ)、處理、統(tǒng)計(jì)分析并提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢等 服務(wù) 功能 。當(dāng) 農(nóng)業(yè) 大棚內(nèi)的 空氣 溫濕度 、 土壤溫濕度、光照強(qiáng)度、 度 等 環(huán)境 因子 參數(shù) 超過設(shè)定閾值 時(shí)， 系統(tǒng)按照事先預(yù)案 采取行動(dòng)，保證 農(nóng)業(yè) 大棚內(nèi)環(huán)境因子參數(shù) 始終處于 農(nóng)作物生長合適的范圍內(nèi) 。該系統(tǒng) 可提供 全面、準(zhǔn)確、安全、可靠、高效、實(shí)時(shí)的 農(nóng)業(yè)大棚的環(huán)境因子監(jiān)測 ，將農(nóng)業(yè)大 棚內(nèi)的環(huán)境信息及時(shí)展現(xiàn)給管理人員，為科學(xué)化決策提供依據(jù)。 關(guān)鍵字 ： 現(xiàn)代 農(nóng)業(yè) 大棚 監(jiān)控 系統(tǒng) ； 物聯(lián)網(wǎng) ； B/S 架構(gòu) I s of an of of a as in to of to s of is of 1) by to of to 2) is by OT 1) No in 2) of is 3) No of in 4) to in to in to A OT is , in by is is to is in of II a to to of B/S 錄 錄 摘 要 I 錄 一章 緒論 1 第一節(jié) 研究背景 1 第二節(jié) 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2 第三節(jié) 論文的意義 3 第四節(jié) 本文主要工作 4 第二章 相關(guān)技術(shù) 6 第一節(jié) 三層 C/S 體系結(jié)構(gòu) 6 B/S 架構(gòu)與 C/S 架構(gòu)介紹 6 C/S 架構(gòu)與 B/S 架構(gòu)比較 6 第二節(jié) 介 8 第三節(jié) 問 據(jù)庫 9 第三章 系統(tǒng)需求分析 11 第一節(jié) 用戶需求分析 11 第二節(jié) 功能需求分析 12 第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 第一節(jié) 系統(tǒng)設(shè) 計(jì)原則 19 第二節(jié) 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 第三節(jié) 系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì) 23 用戶管理模塊 24 數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊 25 控制管理模塊 26 報(bào)警管理模塊 28 場地管理模塊 28 設(shè)備管理模塊 29 目 錄 V 數(shù)據(jù)備份與還原模塊 30 第四節(jié) 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 31 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 31 數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 第五節(jié) 本章小結(jié) 35 第五章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 36 第一節(jié) 用戶管理模塊實(shí)現(xiàn) 36 模塊實(shí)現(xiàn) 36 模塊測試 38 第二節(jié) 數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn) 41 塊實(shí)現(xiàn) 41 模塊測試 42 第三節(jié) 報(bào)警管理模塊實(shí)現(xiàn) 42 第四節(jié) 控制管理模塊實(shí)現(xiàn) 44 第五節(jié) 場地管理模塊實(shí)現(xiàn) 45 模塊實(shí)現(xiàn) 45 模塊測試 46 第六節(jié) 設(shè)備管理模塊實(shí)現(xiàn) 48 模塊實(shí)現(xiàn) 48 模塊測試 49 第七節(jié) 數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)模塊 50 數(shù)據(jù)庫備份 51 數(shù)據(jù)庫還原 52 第六章 總 結(jié)與展望 54 第一節(jié) 主要工作 54 第二節(jié) 展望 54 參考文獻(xiàn) 55 致 謝 57 個(gè)人簡歷 58 第 一 章 緒論 1 第 一 章 緒論 第一節(jié) 研究背景 自 2001年 9月 中央 政府 頒布 農(nóng)村市場服務(wù)行動(dòng)計(jì)劃 以來 ， 各級 政府 對農(nóng)業(yè)信息化的 重視 程度 、 投入與支持力度 明顯提高， 農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)步伐明顯 加快， 我國農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)進(jìn)入 高速 發(fā)展 時(shí)期。 “金農(nóng)”工程 于 2004年 實(shí)施全面展開， 農(nóng)業(yè)部、科技部、信息產(chǎn)業(yè)部、教育部等國家政府管理部門 單獨(dú)或 聯(lián)合出臺(tái)了 針對農(nóng)村農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)的 一系列規(guī)劃， 在全國范圍內(nèi) 開展 、 實(shí)施 了一系列農(nóng)業(yè)信息化 方面 的 重大 工程，并給予全力 政策 、 技術(shù) 和 資金 等方面的 支持。我國農(nóng)業(yè)信息化建設(shè) 在諸多利好因素的推動(dòng)下 邁出 了更快的步伐 。 近年來 ， 無線 傳感 和 智能 感知 等 人工智能技術(shù) 的 快速 發(fā)展 ， 信息 產(chǎn)生 模式也由 傳統(tǒng)人工模式 逐漸 轉(zhuǎn)變成為人工 /自動(dòng)生成 兼有 的 復(fù)合 模式 1 隨著移動(dòng)通信網(wǎng) 容量 的 擴(kuò)充 、 一步 推廣 以及 以 智能手機(jī)、平板為 代表的 移動(dòng) 終端設(shè)備的迅速普及， 促成 了 新一代 以 術(shù) 的催生 6 以網(wǎng)絡(luò)通訊 技術(shù) 、云處理 技術(shù) 、 嵌入式系統(tǒng) 技術(shù) 、智能感知芯片 技術(shù) 等 信息 和傳感為代表的技術(shù)， 為 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 提供 了 應(yīng)用 支撐和基礎(chǔ) 10現(xiàn)代 化 的 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理 包括田間信息 的 自動(dòng)化 /半自動(dòng)化 甚至 智能 化 的 信息 信息采集、處理、分析及發(fā)布等功能。 適宜 的 生長 環(huán)境對于 農(nóng)作物的 健康 生長 具有重要 的 影響 。 農(nóng)業(yè) 大棚種 能夠 提供農(nóng)作物生長 適宜的空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強(qiáng)度、土壤酸堿度和 給 人們生活 提供了 極大的便 利 。 對 農(nóng)業(yè) 大棚內(nèi) 的 相關(guān) 環(huán)境 因子 參數(shù) 的 準(zhǔn)確 、實(shí)時(shí) 監(jiān)測 、 控制 具有 重要意義。 然而 目前常 規(guī) 的溫度、濕度 等 參數(shù)的 測控系統(tǒng) 存在以下幾 點(diǎn)缺陷 ： 1） 農(nóng)業(yè) 大棚內(nèi)布設(shè) 的 傳感器采集的信號 需要大量 有線連接 才能 傳送 到采集卡上，布線施工麻煩，成本也 較 高 ； 2） 直接采用模擬信號進(jìn)行信號的傳送易受到傳送 線路上的干擾和損耗。 本文 采用由 農(nóng)業(yè) 大棚內(nèi) 相關(guān)環(huán)境因子進(jìn)行監(jiān)測 ， 采用目前主流的 B/由前端完成對 農(nóng)業(yè) 大棚內(nèi) 相關(guān) 環(huán)境監(jiān)測因子 參數(shù) 的 的監(jiān)測 、 匯總等工作 。需要 監(jiān)測 的環(huán)境 因子包括 農(nóng)業(yè) 大棚內(nèi)的 空氣 溫濕 度、 大棚 內(nèi)的 土壤溫濕度、土壤酸堿度、 光照 強(qiáng)度和 參數(shù) 。第 一 章 緒論 2 這些 環(huán)境 監(jiān)測因子由 用 不同方法 測量獲得 ， 進(jìn)行 數(shù)據(jù)處理后利用 送 給 在線監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺(tái)，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)傳 輸平臺(tái) 提供現(xiàn)場 發(fā)送回來 數(shù)據(jù)的接收、 分類 過濾 、存儲(chǔ)、處理、統(tǒng)計(jì)分析 以及 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢等 功能服務(wù) ， 并 傳感器 檢測的 空氣 溫濕度 、 土壤溫度濕度、 參數(shù) 超過 預(yù)先 設(shè)定 的 警戒 閾值時(shí) ，自動(dòng) 關(guān)閉或 開啟指定設(shè)備 的 功能 12利用該 系統(tǒng) 進(jìn)行農(nóng)業(yè)大棚的環(huán)境因子監(jiān)測具有全面、準(zhǔn)確、 安全、可靠、 高效、實(shí)時(shí)的 特性， 可以將農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的環(huán)境信息及時(shí)展現(xiàn)給管理人員，為科學(xué)化決策提供依據(jù) 16 第二節(jié) 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 以 歐美 為代表的發(fā)達(dá)國家對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和 農(nóng)業(yè)智能化方面的 研究較早 ， 在大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、技術(shù)開發(fā) 和 資源利 用 等方面積累了較多的經(jīng)驗(yàn) ，在農(nóng)業(yè) 自動(dòng)化、 機(jī)械化和 結(jié)構(gòu)化等方面設(shè)備技術(shù)水平 較 高，在 人工智能輔助 、農(nóng)業(yè)大棚 自動(dòng)化 調(diào)控方面 也處于 世界 領(lǐng)先地位 。 利用“ 3S”（ 技術(shù)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、 災(zāi)害 監(jiān)測預(yù)警等系統(tǒng) ，指導(dǎo)農(nóng)作物生產(chǎn) ,輔 以 精細(xì)化管理和調(diào)控 ， 可以提高資源的利用率，節(jié)約人 力、物力和財(cái)力資源 ，取得了一定的成就 18 前幾次 世界性 技術(shù)革命中， 我國由于未能參加標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，在后期的應(yīng)用中受到極大的牽制 。 2009年 溫總理在 無錫 視察物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院時(shí)，提出了“感知中國” 的 想法 ， “要加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用” 在 其后 舉行的第 13屆全國人民代表大會(huì)第三次會(huì)議上 提 出， 寫入“政府工作報(bào)告”， 物聯(lián)網(wǎng)被正式 確 立為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之 一 21 我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)入農(nóng)業(yè) 始于 20世紀(jì) 90年代， 農(nóng)業(yè) 管理人員、 普通 等 授權(quán) 用戶 ， 可以隨時(shí)隨地獲得 相關(guān) 農(nóng)業(yè) 資訊 信息 、市場供求 、 價(jià)格 走勢 狀況 、 自然 災(zāi)害預(yù)警 等 信息。我國農(nóng)業(yè) 耕地高度分散 以及農(nóng)民 文化 知識 水平 、機(jī)械化 技能 掌握水平 較低 等問題，農(nóng)業(yè)信息化設(shè)備 一直 難以得到 及時(shí) 、 有效的 應(yīng)用 推廣。 現(xiàn)階段我國 多數(shù)農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng) 僅 依靠人工經(jīng)驗(yàn) 進(jìn)行 管理，影響了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。我國智能 化 農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng) 的研究尚處于起步階段， 和 國外成熟的應(yīng)用方案相比 先進(jìn)性 、 可靠性無法得到保證。 近年來 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制 技術(shù)和 網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)在農(nóng)業(yè)大棚控制 、 管理第 一 章 緒論 3 等方面的廣泛應(yīng)用，農(nóng)業(yè)大棚發(fā)展迅速 。 世界各國以高技術(shù)含量、低 成本 投入、高產(chǎn)出為切入點(diǎn)，充分利用 現(xiàn)有 農(nóng)業(yè)設(shè)施 和 科學(xué)技術(shù) ，極大 地 提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械化 、 智能化 技術(shù)水平。農(nóng)業(yè)設(shè)施 的智能化 已 經(jīng) 成為當(dāng)今各國展示農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 本文 針對目前國內(nèi)智能 化 農(nóng)業(yè) 研究現(xiàn)狀，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合 嵌入式技術(shù)、無線傳感技術(shù)和無線通信技術(shù) ，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)大棚的智能化管理 。 第三節(jié) 論文的意義 針對目前農(nóng)業(yè)大棚 的 發(fā)展趨勢， 本 論文 提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 方案 ， 該設(shè)計(jì)方案基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 中 的 術(shù) ， 主要優(yōu)點(diǎn)在于： 1） 無需 現(xiàn)場布線 ； 2） 單節(jié)點(diǎn)成本相對布線方案更低 ； 3）不 存在線路上 信號損耗 ； 4） 能夠 將大棚 現(xiàn)場參數(shù) 傳輸 給管理者，并 將反饋?zhàn)?管理者的命令 發(fā)送 到現(xiàn)場 的 執(zhí)行設(shè)備 上 ，同時(shí) 能夠 保證 上級 管理 部門隨時(shí) 隨地 通過互連網(wǎng)或手機(jī)了解大棚 現(xiàn)場 的實(shí)時(shí)狀況 。 利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)代傳感器 等 技術(shù)， 通過設(shè)計(jì) 、 實(shí)現(xiàn)、 調(diào)試 和 運(yùn)行 基于物聯(lián)網(wǎng) 技術(shù) 的 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)， 能夠 為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控提供有效服務(wù) ，幫助農(nóng)業(yè)大棚管理者更好地 檢測 、 掌控農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)各個(gè) 環(huán)境 因子， 并 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，使農(nóng)業(yè)大棚 內(nèi) 農(nóng)作物 處于一個(gè) 最佳 生 長 環(huán)境。 論文首先 回顧、 分析了國內(nèi)外 農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，概括了現(xiàn)代 農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)的管理需求，指出了國內(nèi) 現(xiàn)有 農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)的主要不足，并對其未來 技 術(shù)發(fā)展、 市場發(fā)展趨勢進(jìn)行了 較為 詳細(xì)的 探討。最后 針對目前國內(nèi)農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)所存在的不足進(jìn)行了 部分改進(jìn) ，主要包括以下幾 方面： 1）系統(tǒng)集成了多種技術(shù) 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的 快速 發(fā)展 和 網(wǎng)絡(luò)的 迅速 普及， 從 目前用戶使用環(huán)境 、 用戶技能 、 用戶對外來知識的接受程度 和維護(hù)成本 等 方面進(jìn)行綜合 分析 得知 ， 接受。從系統(tǒng)集成方面來 看 ， 應(yīng) 采用 保證集成的可實(shí)現(xiàn)性 。 2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用 目前常用的溫度、濕度測控系統(tǒng)大多存在 以下 幾 點(diǎn)缺陷 ： 1） 現(xiàn)場傳感器 采第 一 章 緒論 4 集 的 信號 需要 經(jīng) 過 大量連線才能 傳 送到采集卡上，布線施工麻煩，成本也 較 高。2） 采用模擬信號進(jìn)行傳送易受 線路上 的 干擾和損耗。 據(jù)此 提出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的低功耗 14,17 3） 系統(tǒng)各個(gè)業(yè)務(wù)部門 協(xié)同管理 協(xié)同管理理念主要體現(xiàn)為三大基本思想，即 “隨需而用思想”、 “信息網(wǎng)狀思想” 和 “業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)思想” 。 農(nóng)業(yè)大棚管理者、相關(guān)農(nóng)業(yè)監(jiān)管部門 等通過信息共享，對農(nóng)業(yè)大棚進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控 和 管理。 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng) 的 現(xiàn)代 農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)，其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括： 1） 針對中國現(xiàn)有農(nóng)業(yè)大棚 的特點(diǎn)，依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)， 應(yīng)用低功耗 的 各 大棚監(jiān)測點(diǎn) 采集到的農(nóng)業(yè)大棚各環(huán)境因子 數(shù)據(jù) 上傳到基站，通過網(wǎng)關(guān)息 進(jìn)行預(yù)處理后 發(fā)送 給 遠(yuǎn)程服務(wù)器。 2）遠(yuǎn)程服務(wù)器 對 網(wǎng)關(guān) 傳輸 來 的數(shù)據(jù) 采用先進(jìn)的人工智能等技術(shù) 進(jìn)行分類 、匯總、 分析 后 ，將 處理 結(jié)果及報(bào)警信息發(fā)送到用戶移動(dòng)終端，并接受 經(jīng) 授權(quán) 的移動(dòng)終端 傳輸來 的 控制指令。 3） 采用 B/有 良好的交互式操控體驗(yàn)，可設(shè)置顯示大棚內(nèi)溫 度 、濕度 、土壤 參數(shù)，并能進(jìn)行自動(dòng)、手動(dòng) 模式 的 控制切換及聲光報(bào)警等，客戶端 、 基站之間采用無線通信，大棚內(nèi) 空氣 溫度濕度、 土壤 溫度濕度 、 光照強(qiáng) 度、 號來 自 不同模塊，擴(kuò)展靈活 并 可實(shí)現(xiàn) 多點(diǎn)取樣。 第四節(jié) 本文 主要工作 本文 的主要工作包括以下六個(gè)方面： 1）對目前流行的 B/，找出各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出在在服務(wù)器與客戶端之間采用 B/及選擇 2）研究以往的典型農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)，提出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢 。 3）確定所采用的 B/ 4）分析各 業(yè)務(wù)層之間的關(guān)系和系統(tǒng)的功能模塊劃分，制定出項(xiàng)目系統(tǒng)的 詳細(xì)設(shè)計(jì)。 5）針對各個(gè)功能模塊，從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端到 章 緒論 5 塊逐個(gè)實(shí)現(xiàn) 。 6）系統(tǒng)合成并進(jìn)行測試驗(yàn)收。 本文設(shè)計(jì)和 實(shí)現(xiàn)的基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目主要按照以下步驟實(shí)施： 1） 第一章 為緒論， 主要 介紹論文的框架及章節(jié)安排。 2） 第二章介紹 相關(guān)的技術(shù)， 包括 B/， 3） 第三章為系統(tǒng)需求分析， 包括對 用戶需求和功能需求分別 進(jìn)行 分析。 4） 第四章為系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 包括 用戶管理 模塊 、數(shù)據(jù)監(jiān)控 模塊 、報(bào)警管理 模塊 、控制管理 模塊 、場地管理 模塊 和設(shè)備管理 模塊 的 實(shí)現(xiàn) 。 5） 第五章為 系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)，包括 基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控工作流程圖的制定 和 用戶管理模塊、數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊、報(bào)警管理模塊、控制管理模塊、場地管理模塊和設(shè)備管理模塊 。 6） 第六章為 總結(jié) 與展望， 包括 對 本論文 已有工作的 總結(jié) 和對未來可能進(jìn)行的 工作 進(jìn)行展望和預(yù)測。 第 二 章 相關(guān)技術(shù) 6 第 二 章 相關(guān)技術(shù) 第一節(jié) 三層 C/S 體系結(jié)構(gòu) B/S 架構(gòu) 與 C/S 架構(gòu) 介紹 客戶端 /服務(wù)器端 （ C/S） 架構(gòu) ， 其客 戶端 程序可以在 一個(gè) 或多個(gè)用戶 電腦上運(yùn)行 ，服務(wù)器端 存在 兩種 形式 ， 一種 為 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端，客戶端 以 數(shù)據(jù)庫連接 的 方式 訪問服務(wù)器端的數(shù)據(jù)；另一種 為 務(wù)器端 程序通過 序通信 ， 客戶端實(shí)現(xiàn) 界面展示和 業(yè)務(wù)邏輯 工作 。 在理地 進(jìn)行 任務(wù)分配， 可以 降低系統(tǒng)的通訊開銷，充分利用件環(huán)境的優(yōu)勢。 C/戶端需要 處理 顯示、 邏輯和事務(wù)處理 工作 ， 承受 了 較 大的壓力 ， 通過與數(shù)據(jù)庫 交互 進(jìn)行 持久化 數(shù)據(jù) 傳輸 ，以 滿足實(shí)際項(xiàng)目 需要。 瀏覽器 /服務(wù)器 （ B/S） 架構(gòu) ， 是 由于 因特網(wǎng) 技術(shù) 興起 的 對C/ 一種 改進(jìn)。 B/， 顯示邏輯完全通過 現(xiàn)， 主要事務(wù)邏輯在 分事務(wù)邏輯在前端實(shí)現(xiàn) 。 B/要是利用 不斷成熟的瀏覽器技術(shù)，結(jié)合 種 瀏覽器 腳本 語言和 以 代替 原先 復(fù)雜 、大型 專用軟件才能實(shí)現(xiàn)的功能， 可 大量 節(jié)約開發(fā)成本， 且 無須特別安裝，只 需 有 聯(lián)網(wǎng) 的 瀏覽器即可。 C/S 架構(gòu) 與 B/S 架構(gòu) 比較 C/，在很多方面存在著 相通 之處，也存在 一定 的差異 性 。 表 過 硬件環(huán)境、安全要求、程序架構(gòu)、軟件重用、 系統(tǒng)維護(hù)、處理問題、用戶接口和信息 流等 8個(gè) 方面對 C/。 第 二 章 相關(guān)技術(shù) 7 表 ,由 專門服務(wù)器 進(jìn)行 連接 并提供 數(shù)據(jù)交換服務(wù) 。 建立在廣域網(wǎng) 上 ， 不必 拘于 專門的網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境 ， 比 C/有 更強(qiáng)的適應(yīng)范圍 ， 一般 有操作系統(tǒng)和瀏覽器就行。 安全要求 對服務(wù) 器 端、客戶端 的安全 都 有 要求 。 只注重服務(wù) 器 端安全 。 程序架構(gòu) 可 多層次進(jìn)行 權(quán)限校驗(yàn) ， 更加注 重流程， 較少 關(guān)心 系統(tǒng)運(yùn)行速度 。 B/ 程序架構(gòu) 的 趨勢 ， 要求 比C/高 ， 在 安全 性 及訪問速度要求 等方面 有 多重 考慮 。 軟件重用 構(gòu)件重用性不如在 B/的構(gòu)件的重用性好 。 構(gòu)件相對獨(dú)立 ， 重用 相對容易 些 。 系統(tǒng)維護(hù) 需要 進(jìn)行 整體考察 ， 系統(tǒng)升級及 系統(tǒng)排錯(cuò) 較 難 。 由 構(gòu)件組成 ， 構(gòu)件的 更新 維護(hù) 方 便 ，系統(tǒng)升級 方便 ， 用戶從網(wǎng)上下載安裝對應(yīng) 組件即可 實(shí)現(xiàn)升級 。 處理問題 可以處理 的 用戶面 相對 固定 。 建立在廣域網(wǎng)上 ， 面向不同 用戶群 ，與操作系統(tǒng)平臺(tái)關(guān)系 較 小 。 用戶接口 多 建立 在 表現(xiàn)方法有限 ,對程序員 具有較高 要求 。 建立在瀏覽器上 ， 通過 現(xiàn) 跨平臺(tái)，使用更靈活。 信息流 典型的中央集權(quán) 機(jī)械式處理 ， 交互性相對低 。 信息流向可變化 。 關(guān)于 B/。 表 B/） 無需安裝 客戶端，有 聯(lián)網(wǎng) 的 覽等 操作 。 2）業(yè)務(wù)擴(kuò)展方便， 在 服務(wù)器端 修改 、增加、刪除 功能 頁面即可 。 3）維護(hù) 方便， 在服務(wù)器 端 進(jìn)行 功能頁面 修改 即可實(shí)現(xiàn) 全網(wǎng) 用戶同步更新。 4）共享性 、交互性較強(qiáng) ，可直接放在廣域網(wǎng)上， 多客戶可進(jìn)行 實(shí)現(xiàn) 權(quán)限控制的 訪問。 1） 速度和安全性是 B/ 需花費(fèi)較大的設(shè)計(jì)成本。 2） 響應(yīng)速度不及 C/S。 3） 用戶體驗(yàn)效果不 及 C/S， B/對 瀏覽器 單獨(dú)進(jìn)行界面 開發(fā) 。 4） 采用 請求 行客戶端服務(wù)器端的交互 ，通常需要刷新頁面 。 C/1） 客戶端實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器 直接相連，響應(yīng)速度較快。 2） C/管理 系統(tǒng) 事務(wù)處理能力較強(qiáng) 。 3） C/ 4） 可實(shí)現(xiàn)多層認(rèn)證， 安全性能可以很容易保證。 1） 適用面窄， 系統(tǒng)擴(kuò)展 性 低 ， 通常用于局域網(wǎng)中。 2） 用戶群固定 ， 客戶端需 專 門 安裝 ，且 依賴于用戶 操作系統(tǒng)。 3） 維護(hù)成本高， 一次 升級 可能需要改變 所有客戶端程序。 第 二 章 相關(guān)技術(shù) 8 第二節(jié) 介 稱為 是一種可 從 因特網(wǎng) 接收請求 的 通訊技術(shù) ， 通過 簡單對象訪問協(xié)議 看， 使用 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)描述語言 文件進(jìn)行說明，并通過 統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成 進(jìn)行注冊的 方式 在因特網(wǎng)上 提供軟件服務(wù) 26 了 實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái) 互操作 這一目標(biāo) ， 基于 獨(dú)立于平臺(tái)、軟件供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)建可互操作的、分布式應(yīng)用程序 30使用 點(diǎn)如表 表 具體 說明 跨防火墻的通信 客戶端和服務(wù)器 間通常會(huì) 設(shè)置 防火墻或者代理服務(wù)器 ， 客戶端 、 服務(wù)器間 通信 對用戶而言 是一個(gè) 較為 棘手的問題。傳統(tǒng) 解決方案 將 瀏覽器作為客戶端， 向 用戶 提供應(yīng)用程序中間層 接口 。 若 利用 間層組件， 便可 實(shí)現(xiàn) 直接調(diào)用中間層組件。 直接使用 微軟 簡單對象訪問協(xié)議 開發(fā)包 或 的 簡 單對象訪問協(xié)議 客戶端，也可使用自 行 開發(fā)的 簡單對象訪問協(xié)議 客戶端， 調(diào)用 并將它和應(yīng)用程序連接起來。這樣不僅 可以 減少代碼復(fù)雜度、 縮短 開發(fā)周期 ，也能 增強(qiáng)應(yīng)用程序的可維護(hù)性， 避免應(yīng)用程序每次跳轉(zhuǎn)到“結(jié)果頁”。 應(yīng)用程序集成 企業(yè)級 應(yīng)用程序開發(fā)經(jīng)常 需要 集成 多 平臺(tái) 、多 語言 的 程序， 需要 花費(fèi)較大 的開發(fā)力量。應(yīng)用程序經(jīng)常需要 在 不同的應(yīng)用程序 間 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 。通過 應(yīng)用程序 向其它應(yīng)用程序提供 功能和數(shù)據(jù) 訪問接口 。 準(zhǔn)協(xié)議 的 消息 交換。 是 企業(yè) 交易雙方使用因特網(wǎng)技術(shù) 進(jìn)行 交易 的 過程 。 可輕易實(shí)現(xiàn)互操作性。 企業(yè) 只要向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)開發(fā) 商務(wù)邏輯 接口 并進(jìn)行 用戶授權(quán)驗(yàn)證 ， 供授權(quán) 用戶 進(jìn)行 調(diào)用 ， 可 大大減少 軟件和數(shù)據(jù)重用 代碼背后的數(shù)據(jù) ，可以 快速地實(shí)現(xiàn) 應(yīng)用 程序功能的整合 。 當(dāng)然 些 缺點(diǎn) ， 如 表 第 二 章 相關(guān)技術(shù) 9 表 具體 說明 單機(jī)應(yīng)用程序 當(dāng)前 企業(yè) /個(gè)人 中 還有 很多人 使用 桌面應(yīng)用程序 ，需要 與本機(jī)上其它程序 進(jìn)行 通信 。 這種 情況 下 推薦 優(yōu)先 使用 本地 耗太大的 局域網(wǎng)的一些應(yīng)用程序 在 單對象訪問協(xié)議 /超文本傳輸 協(xié)議 更加 有效。 第三節(jié) 問 據(jù)庫 是 ，用于 問，可以 結(jié)合 建基于 服務(wù)器端數(shù) 據(jù)庫進(jìn)行插入、 刪除、 更新 和查詢 等操作。 瀏覽器和數(shù)據(jù)庫的關(guān)系 如圖 、瀏覽器和數(shù)據(jù)庫的關(guān)系 (1) 常見的 表 表 對象 說明 立數(shù)據(jù)源的連接 于操作數(shù)據(jù)表 行數(shù)據(jù)查詢 合 處理記錄集中的各個(gè)列 第 二 章 相關(guān)技術(shù) 10 供了一套完整的創(chuàng)建、查詢、操作命令 ， 如表 示 。 表 能 令 說 明 例子 數(shù)據(jù)定 義 建數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu) .) 改數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu) 除數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu) 據(jù)查詢 詢滿足條件的數(shù)據(jù)記錄 據(jù)操縱 入數(shù)據(jù)記錄 ) 改指定記錄的指定字段值 ET 除指定數(shù)據(jù)記錄 第三章 系統(tǒng)需求分析 11 第三章 系統(tǒng)需求分析 第一節(jié) 用戶需求分析 目前業(yè)界 認(rèn)為一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng) 包括 末端設(shè)備或子 系統(tǒng)、通信連接系統(tǒng) 、及 應(yīng)用 與管理 系統(tǒng)（ 三個(gè)層面 ， 如圖 末 端 設(shè) 備傳 感 器通 信 網(wǎng) 絡(luò)控 制 器應(yīng) 用 軟 件中 間 件D e v i c e （ 設(shè) 備 ）C o n n e c t （ 連 接 ）M a n a g e （ 管 理 ）物 聯(lián) 網(wǎng) D C M 模 型圖 物聯(lián)網(wǎng) 基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集層、通訊層 和管理層 等三部