本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，確切地說涉及一種以云為中心的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)與管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

農(nóng)業(yè)在我國是安天下、穩(wěn)民心的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)問題關(guān)系黨和國家事業(yè)發(fā)展的全局，始終得到我們黨高度的重視和認(rèn)真的對(duì)待。當(dāng)今世界的農(nóng)業(yè)發(fā)展的兩大趨勢(shì)，就是農(nóng)業(yè)的規(guī)?；?、生態(tài)化。要實(shí)現(xiàn)規(guī)?；纳鷳B(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，就必須采用工業(yè)化和信息化的生產(chǎn)方式對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程實(shí)施控制和管理。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于精細(xì)農(nóng)業(yè)的工業(yè)化生產(chǎn)中，能大幅提升規(guī)模化生態(tài)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)大規(guī)模的典型應(yīng)用能夠?yàn)榇髷?shù)據(jù)實(shí)施提供。

農(nóng)作物的生長受到光照、溫度、濕度和土壤水分等自然條件的影響，對(duì)農(nóng)作物環(huán)境生態(tài)參數(shù)的采集是實(shí)施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的基本手段。以麥冬為例，在光照方面，麥冬宜稍蔭蔽，在強(qiáng)烈陽光下，葉片發(fā)黃，對(duì)生長發(fā)育不利。但過于蔭蔽，易引起地上部分徒長，不利于塊根的生長；溫度方面，麥冬5—30℃能正常生長，最適生長氣溫15—25℃，過高或過低的溫度其生長都要受到抑制。濕度方面，干旱和澇洼積水對(duì)麥冬生長發(fā)育都有顯著的不良影響。麥冬宜稍濕潤的土壤環(huán)境，需水較多，除栽植后應(yīng)及時(shí)灌水浸潤田土，促進(jìn)幼苗迅速發(fā)出新根外。當(dāng)天氣較熱土壤水分蒸發(fā)快時(shí)，需要及時(shí)灌水。麥冬的苗期管理，保證麥冬苗期生長良好，是麥冬高產(chǎn)的基礎(chǔ)。目前精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的熱點(diǎn)實(shí)施方法就是通過物聯(lián)網(wǎng)（無線傳感器網(wǎng)絡(luò)）的地面監(jiān)測(cè)進(jìn)行農(nóng)作物環(huán)境變化的快速監(jiān)測(cè)，并利用無線自組織網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)對(duì)接實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)融合，并且對(duì)灌溉實(shí)施自動(dòng)控制。這已成為高效利用農(nóng)業(yè)資源，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要技術(shù)手段。

云是近期提出的最有期望成為下一代基于虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的數(shù)據(jù)中心，能夠有效、安全、可擴(kuò)展和面向市場(chǎng)的計(jì)算和存儲(chǔ)資源。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要云技術(shù)強(qiáng)大的處理和存儲(chǔ)能力作為支撐。從量上看，物聯(lián)網(wǎng)將使用數(shù)量驚人的傳感器，采集到海量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)需要通過無線傳感網(wǎng)、寬帶互聯(lián)網(wǎng)向某些存儲(chǔ)和處理設(shè)施匯集，而使用云技術(shù)來承載這些任務(wù)具有非常顯著的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)；從質(zhì)上看，使用云技術(shù)設(shè)施對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、挖掘，可以更加迅速、準(zhǔn)確、智能地對(duì)農(nóng)業(yè)進(jìn)行管理和控制，使人類可以更加及時(shí)、精細(xì)地進(jìn)行管理和控制，從而達(dá)到“智慧”的狀態(tài)，大幅提高資源利用率和社會(huì)生產(chǎn)力水平。云技術(shù)憑借其強(qiáng)大的處理能力、存儲(chǔ)能力和極高的性能價(jià)格，成為物聯(lián)網(wǎng)的后臺(tái)支撐平臺(tái)。對(duì)于沒有基于云的農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)而言，很難為多數(shù)人提供普適的應(yīng)用和數(shù)據(jù)分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷和不足，提供一種基于云的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)與管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)能綜合監(jiān)測(cè)多用戶農(nóng)業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)所的陸表溫度、土壤水分、視頻信息和PAR（有效光合輻射）指數(shù)；農(nóng)田信息通過Zigbee和GPRS傳送，能夠提供數(shù)據(jù)分析和處理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)情信息的分析、發(fā)布以及根據(jù)作物需求下達(dá)灌溉指令，通過自動(dòng)灌溉子系統(tǒng)，根據(jù)灌溉指令實(shí)現(xiàn)農(nóng)田的局部灌溉。

本發(fā)明是通過采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于云的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)與管理系統(tǒng)，其特征在于：包括農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析專家子系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)信息發(fā)布子系統(tǒng)和灌溉控制子系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)分析專家子系統(tǒng)和農(nóng)田生態(tài)信息發(fā)布子系統(tǒng)設(shè)置在公有云上，灌溉控制子系統(tǒng)、農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)置在私有云上。

所述的農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)，由分布于農(nóng)田中的農(nóng)田監(jiān)測(cè)短距離WSN節(jié)點(diǎn)、部署于控制箱中的長距離WSN節(jié)點(diǎn)和視頻監(jiān)控節(jié)點(diǎn)三類節(jié)點(diǎn)組成，三類節(jié)點(diǎn)均通過無線接口發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)到監(jiān)控中心。

農(nóng)田監(jiān)測(cè)短距離WSN節(jié)點(diǎn)配置土壤水分傳感器，負(fù)責(zé)測(cè)量農(nóng)田土壤的水分；長距離WSN節(jié)點(diǎn)配置溫度和光合輻射傳感器，負(fù)責(zé)測(cè)量作物冠層溫度和有效光合輻射指數(shù)；視頻監(jiān)控節(jié)點(diǎn)配置網(wǎng)絡(luò)攝像頭，獲取農(nóng)田環(huán)境的視頻信息。

所述的數(shù)據(jù)分析專家子系統(tǒng), 分為以下三個(gè)模塊：

（1）數(shù)據(jù)接收模塊：用于接收來自地面監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)；

（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊：用于存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫模塊又分為用戶數(shù)據(jù)模塊和地圖數(shù)據(jù)模塊及農(nóng)田監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)模塊；

（3）數(shù)據(jù)處理和灌溉決策模塊

數(shù)據(jù)接收模塊接收來自地面?zhèn)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換處理，然后傳入到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，進(jìn)行分類管理；數(shù)據(jù)處理和灌溉決策模塊根據(jù)前端用戶需求和系統(tǒng)采用的預(yù)制模型與算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與相關(guān)決策；處理后的數(shù)據(jù)由農(nóng)田生態(tài)信息發(fā)布子系統(tǒng)以web和GIS形式進(jìn)行發(fā)布，并提供用戶查詢交互功能；灌溉決策模塊產(chǎn)生的操作指令發(fā)送到灌溉控制子系統(tǒng)控制管道電磁閥，完成可控灌溉。

所述的農(nóng)田生態(tài)信息發(fā)布子系統(tǒng)，作為農(nóng)田遠(yuǎn)程監(jiān)控與自動(dòng)化灌溉的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的展示系統(tǒng)并放置于公有云之上，結(jié)合地理信息為用戶提供農(nóng)田監(jiān)測(cè)參數(shù)以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并且提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)下載，專題圖顯示以及與用戶的直接交互功能。

所述的灌溉控制子系統(tǒng)，是由管道流量計(jì)、電磁閥和電磁閥控制器構(gòu)成的硬件執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)專家子系統(tǒng)發(fā)來的灌溉指令，控制電磁閥的啟閉動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田的分區(qū)按需自動(dòng)灌溉。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果如下：

1、本發(fā)明提出了一種以云為中心的“農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)與管理系統(tǒng)”，構(gòu)建了能夠綜合監(jiān)測(cè)多用戶農(nóng)業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)所的陸表溫度、土壤水分、視頻信息和PAR（有效光合輻射）指數(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)；農(nóng)田信息通過Zigbee和GPRS傳送。系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)分析和處理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)情信息的分析、發(fā)布以及根據(jù)作物需求下達(dá)灌溉指令。通過自動(dòng)灌溉子系統(tǒng)，根據(jù)灌溉指令實(shí)現(xiàn)農(nóng)田的局部灌溉。

2、本發(fā)明構(gòu)建的概念性框架，即“農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析專家子系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)信息發(fā)布子系統(tǒng)和灌溉控制子系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)分析專家子系統(tǒng)和農(nóng)田生態(tài)信息發(fā)布子系統(tǒng)設(shè)置在公有云上，灌溉控制子系統(tǒng)、農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)置在私有云上”，目的是整合云和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，建立一個(gè)以大型的基于云和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成的系統(tǒng)，針對(duì)不同的農(nóng)業(yè)應(yīng)用（如機(jī)械化種植、大棚種植、藥用種植等不同領(lǐng)域的應(yīng)用）和不同的種植者習(xí)慣提供靈活的擴(kuò)展性。傳感器服務(wù)提供上可以加入網(wǎng)絡(luò)并使用存儲(chǔ)云提供數(shù)據(jù)；分析工具研發(fā)者可以提供軟件工具；人工智能專家可以提供數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)工具用于將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識(shí)，計(jì)算機(jī)圖形設(shè)計(jì)者提供不同的可視化工具。云將為此提供一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)。

附圖說明

下面將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，其中：

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為地面監(jiān)控子系統(tǒng)工作流程圖；

圖3為無線傳感器系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖；

圖4為灌溉決策模塊示意圖；

圖5為農(nóng)田生態(tài)信息發(fā)布子系統(tǒng)示意圖；

圖6為灌溉控制器組成示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所述的農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)由三類負(fù)責(zé)信息采集的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，即分布于農(nóng)田中的農(nóng)田監(jiān)測(cè)短距離WSN（無線傳感器網(wǎng)絡(luò)）節(jié)點(diǎn)、部署于控制箱中的長距離WSN節(jié)點(diǎn)和視頻監(jiān)控節(jié)點(diǎn)。這三類節(jié)點(diǎn)通過所連接的傳感器，分別采集土壤水分、作物冠層溫度和有效光合輻射指數(shù)、農(nóng)田環(huán)境視頻信息，并通過無線通信方式發(fā)送到監(jiān)控中心。

本發(fā)明具有以下特征。數(shù)據(jù)分析專家子系統(tǒng)運(yùn)行于監(jiān)控中心服務(wù)器，專家子系統(tǒng)對(duì)農(nóng)田生態(tài)信息以及其他輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，獲得農(nóng)田環(huán)境的相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息，并根據(jù)預(yù)設(shè)的農(nóng)田灌溉模型形成灌溉決策和指令。

農(nóng)田生態(tài)信息發(fā)布子系統(tǒng)運(yùn)行于監(jiān)控中心服務(wù)器，以WEB和GIS形式構(gòu)成用戶界面，提供信息發(fā)布和用戶查詢與檢索功能。

灌溉控制子系統(tǒng)是由管道流量計(jì)、電磁閥和電磁閥控制器構(gòu)成的硬件執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)專家系統(tǒng)發(fā)來的灌溉指令，電磁閥控制器控制管道電磁閥的啟閉動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田的分區(qū)按需自動(dòng)灌溉。

私有云由各個(gè)生產(chǎn)基地的服務(wù)器和中心服務(wù)器構(gòu)成。各個(gè)生產(chǎn)基地的服務(wù)器提供了本地?cái)?shù)據(jù)接入、灌溉控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)提交、倉庫管理等功能，即由灌溉控制子系統(tǒng)、農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)組成。

私有云收集的各個(gè)生產(chǎn)基地的數(shù)據(jù)、處理、過濾后再提交數(shù)據(jù)給公有云。由于部分生產(chǎn)基地沒有能力管理本地服務(wù)器，因此公有云還需要承擔(dān)部分生產(chǎn)基地的服務(wù)器工作。公有云由數(shù)據(jù)分析專家子系統(tǒng)和農(nóng)田生態(tài)信息發(fā)布子系統(tǒng)構(gòu)成，考慮的采用阿里云、阿里短信云等平臺(tái)。

農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)可連續(xù)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)作物的農(nóng)田生長環(huán)境信息，獲取的數(shù)據(jù)再通過無線的方式發(fā)送到監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)分析專家子系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步處理。由于監(jiān)控在田間操作，從通信成本和數(shù)據(jù)的私有性出發(fā)，該系統(tǒng)將放置與私有云之上，實(shí)現(xiàn)公有數(shù)據(jù)共享。工作流程如圖2所示。

農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)中的短距離WSN節(jié)點(diǎn)配置土壤水分傳感器，負(fù)責(zé)測(cè)量節(jié)點(diǎn)農(nóng)田土壤的水分；長距離WSN節(jié)點(diǎn)配置溫度和光合輻射傳感器，負(fù)責(zé)測(cè)量作物冠層溫度和有效光合輻射指數(shù)；視頻監(jiān)控節(jié)點(diǎn)配置網(wǎng)絡(luò)攝像頭，獲取農(nóng)田環(huán)境的視頻信息。三類節(jié)點(diǎn)均通過無線接口發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)到監(jiān)控中心。

根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)建模結(jié)果，在農(nóng)田觀測(cè)區(qū)域內(nèi)需設(shè)置多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)之間的距離可在數(shù)公里甚至數(shù)十公里，若將所有觀測(cè)點(diǎn)中的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行互聯(lián)組網(wǎng)，會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)。根據(jù)國家節(jié)能減排的戰(zhàn)略方針及現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)，我們將每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)中的所有傳感器節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)子網(wǎng)，子網(wǎng)中短距離WSN節(jié)點(diǎn)通過相應(yīng)的長距離WSN節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)往監(jiān)控中心，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。

數(shù)據(jù)分析專家子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)分析專家子系統(tǒng)放置與公有云之上，將匯聚的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，具體分為以下三個(gè)模塊：

（1）數(shù)據(jù)接收模塊（通信站）

用于接收來自地面監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

用于存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)庫模塊又分為用戶數(shù)據(jù)模塊和地圖數(shù)據(jù)模塊及農(nóng)田監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)模塊。

（3）數(shù)據(jù)處理和灌溉決策模塊

該子系統(tǒng)的工作流程為：數(shù)據(jù)接收模塊（通信站）接收來自地面?zhèn)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換等處理，然后其傳入到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊（數(shù)據(jù)庫），進(jìn)行分類管理；數(shù)據(jù)處理和灌溉決策模塊根據(jù)前端用戶需求和系統(tǒng)采用的預(yù)制模型與算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與相關(guān)決策。處理后的數(shù)據(jù)由農(nóng)田生態(tài)信息發(fā)布子系統(tǒng)以web和GIS形式進(jìn)行發(fā)布，并提供用戶查詢等交互功能。灌溉決策產(chǎn)生的操作指令發(fā)送到灌溉控制子系統(tǒng)控制管道電磁閥，完成可控灌溉。

灌溉決策模塊如圖4所示。該模塊的輸入為田間無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所取得的數(shù)據(jù)。模塊從WSN數(shù)據(jù)庫中取得最近一段時(shí)間內(nèi)作物冠層溫度、物候數(shù)據(jù)（即當(dāng)?shù)貧夂颍?、農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)（時(shí)間長度根據(jù)作物的需求而定。有文獻(xiàn)指出作物在10:00點(diǎn)至14:00點(diǎn)的冠層溫度絕對(duì)變化率與土壤水分的絕對(duì)變化量趨勢(shì)一致，且這個(gè)時(shí)間段為冠層溫度的最佳測(cè)量時(shí)間，采集間隔為1小時(shí)。）等信息送入作物需水模型。

作物需水模型的建立是決策模塊的核心。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，作物土壤水分的含量并不能完全真實(shí)反應(yīng)作物的水分狀態(tài)及缺水程度，作物的缺水與否也可以表現(xiàn)在冠層溫度變化量（Canopy Temperature Variability，CTV）上；該變化量體現(xiàn)作物冠層的蒸騰情況從而間接地反映作物冠層的水分狀況，而不同作物的CTV閾值不同。本發(fā)明采用同時(shí)監(jiān)測(cè)作物冠層溫度和土壤濕度并建立作物整體（包括冠層和根部）的需水模型，并進(jìn)而做出灌溉決策的方式。

灌溉決策做出以后，將通過控制系統(tǒng)進(jìn)行灌溉操作，同時(shí)決策模塊繼續(xù)從數(shù)據(jù)庫中取得當(dāng)前土壤濕度數(shù)據(jù)，當(dāng)土壤濕度超過閾值，則做出停止灌溉決策，交由控制系統(tǒng)執(zhí)行。

農(nóng)田生態(tài)信息發(fā)布子系統(tǒng)

農(nóng)田生態(tài)信息發(fā)布子系統(tǒng)作為農(nóng)田遠(yuǎn)程監(jiān)控與自動(dòng)化灌溉的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的展示系統(tǒng)并放置于公有云之上，如圖5所示。該平臺(tái)結(jié)合地理信息為用戶提供直觀明了的農(nóng)田監(jiān)測(cè)參數(shù)以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并且提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)下載，專題圖顯示以及與用戶的直接交互功能。

系統(tǒng)提供的主要服務(wù)包括：

（1）信息查詢

提供實(shí)時(shí)的信息查詢，為用戶提供兩種數(shù)據(jù)查詢方式：目標(biāo)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)擊查詢、菜單選擇查詢，讓用戶多種途徑得獲取數(shù)據(jù)，即農(nóng)田中無線傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集到的農(nóng)田環(huán)境參數(shù)：包括陸表溫度，土壤濕度、葉面積指數(shù)和光合有效輻射指數(shù)。用戶也可以根據(jù)需要，通過菜單下載某組傳感器某一時(shí)間段的數(shù)據(jù)或者是各組傳感器某一項(xiàng)參數(shù)的數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)地面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)一個(gè)數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的顯示和灌溉控制閥開關(guān)狀態(tài)的顯示。

（2）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

主要為用戶提供其需要的參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，如該項(xiàng)目中對(duì)農(nóng)作物生長有著較大影響的積溫，則提供某一時(shí)間段某一區(qū)域的傳感器組采集的陸表溫度的積溫?cái)?shù)據(jù)，幫助用戶對(duì)田間管理、農(nóng)田估產(chǎn)等提供有意義的參考。

（3）專題圖制作

專題圖制作主要提供兩種類型的專題圖，一種是無線傳感器采集到的農(nóng)田環(huán)境參數(shù)某一數(shù)據(jù)的走向、變化趨勢(shì)，通過柱狀圖和折線圖的形式提供。另一種是遙感影像圖的渲染圖，根據(jù)某一參數(shù)的衛(wèi)星遙感圖的灰度值判別該參數(shù)的實(shí)際值，并按閾值以不同顏色顯示，顯示試驗(yàn)區(qū)域的總體的情況。

灌溉控制子系統(tǒng)

灌溉控制子系統(tǒng)傳統(tǒng)上由水源、系統(tǒng)首部、管道、滴頭和系統(tǒng)控制幾個(gè)部分組成。該控制子系統(tǒng)是由管道流量計(jì)、電磁閥和電磁閥控制器構(gòu)成的硬件執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)專家子系統(tǒng)發(fā)來的灌溉指令，控制灌溉管道電磁閥的啟閉動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田的分區(qū)按需自動(dòng)灌溉。由于該系統(tǒng)位于田間，因此由放置于私有云之上。

管道設(shè)計(jì)以最短距離為設(shè)計(jì)原則，以減少管道水頭損失，降低灌溉運(yùn)行費(fèi)用。盡可能減小因供水管逆坡鋪設(shè)，增大支管管徑，減少輪灌小區(qū)壓力差。為保證灌水均勻度，每個(gè)支管實(shí)際鋪設(shè)長度不大于設(shè)計(jì)最大鋪設(shè)長度。為確保管網(wǎng)使用年限，管道材料工作壓力按設(shè)計(jì)工作壓力增加一級(jí)。

灌溉控制器設(shè)計(jì)如圖6所示，灌溉控制器由AT89C51單片機(jī)為主體構(gòu)成，集成于WSN節(jié)點(diǎn)上。通過接收節(jié)點(diǎn)串口傳輸?shù)男畔ⅲ蒊/O口輸出處理控制信息。單片機(jī)的通用I/O口與電磁閥之間以繼電器連接，每個(gè)I/O口對(duì)應(yīng)控制一個(gè)電磁閥。AT89C51多達(dá)32個(gè)I/O口線，系統(tǒng)具有很高的擴(kuò)展性。

灌溉控制過程：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)周期性檢測(cè)濕度（周期可調(diào)）并上傳至灌溉控制器。當(dāng)灌溉控制器發(fā)現(xiàn)某區(qū)域的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)周期性檢測(cè)濕度低于規(guī)定值時(shí)，開啟該區(qū)域管網(wǎng)的電磁閥門進(jìn)行灌溉。當(dāng)該區(qū)域土壤濕度上升到一定值后，則關(guān)閉該區(qū)域管網(wǎng)的電磁閥門停止灌溉。