物联网是指“物联网”(Internet of Things)的缩写,它是由物体之间通过网络进行信息交换和通信的新一代网络技术。
在物联网中,连接的不仅是人与人之间的信息,还包括不同物品之间的信息,形成广泛而复杂的设备间互联网。
例如,通过在智能家居中进行集成,人们可以通过智能手机控制室内温度,开关家电,随时随地查看家居安全等信息。在工业领域中,物联网也可用于远程监测和控制,自动化生产等。
物联网的核心技术包括传感技术、识别技术、物联网通信技术、数据挖掘与分析技术等。
物联网的广泛应用,为人们生活和制造业带来了重大变革。它可以大幅提高效率,改善生活品质,同时也面临着数据安全和隐私保护的风险和挑战。
本文设计的基于 Android 平台温室环境信息采集与监控系统,主要应用于当前广泛使用的日光温室群体,实现了产品质量追溯、销售市场信息发布、病虫害预警、远程诊断等方面的应用,具有重要现实意义。
1、系统功能需求分析:
功能需求分析是基于 Android 平台的温室环境信息数据采集与监控系统设计 的必要步骤。本文所开发的系统主要应用于日光温室,其功能主要包括信息采集、数据管理、远程控制、信息发发布等。通过以上功能的开发,实现了基于移动互联的远程信息采集、质量追溯、设备控制、病害预警、视频监控等的应用集成。
2、信息采集与显示功能:
温室环境参数信息和植物生长信息是现代农业管理的重要依据。通过智能手机平台实时获取相关信息,将有利于提升现代温室智慧采集机功能。
3、温室环境数据远程采集功能:
温室环境的优劣对温室作物植株的生长发育有着至关重要的影响[10]。温 度、湿度、光照、CO2、是农作物生长的外在条件,需实时准确获取。建立温室 环境参数信息的采集、储存与展示功能,便于用户查看环境信息,同时能为后期 的历史查询与数据分析做准备。
4、植物生理生态参数信息采集功能:
农作物裸露在地表的部分与地下部分的功能情况,为作物生长状况提供了基 本判断依据。植物生长的内在参数主要有植株径流速率、果实生长率、茎秆变 化、叶面微曲温度、植物冠层温湿度等。而且这些参数由于技术及成本的制约, 目前还无法全面自动采集。可以通过人工采集信息,利用 Android app 随时随地 上传记录信息,方便后期用户观测各项特征对作物品种、产品质量等情况进行分 析。
5、植物长势及病虫害视频监测功能:
针对种植作物长势情况、病虫害的发生、发病面积、病情严重程度、杂草对植株的胁迫等,采集视频信息是有效的管理方式。通过网络摄像头、计算机和无线传感器网络,结合 Android app,把信息及时进行采集、储存与展示,可为作物病虫害的防治提供及时的决策依据。
6、数据管理功能:
随人们生活质量的提升,农产品质量越来越获得人们重视。而农产品的优化与改进,占据农业产业的一个重要因素。建立温室数据库,利用 Android APP 实现远程的数据采集、存储、分类、检索、传输等数据管理。
7、远程控制功能:
该系统中主要体现以下两种功能: a温室控制决策功能 通过中心服务器的 MCGS 软件建立自动控制系统,根据不同作物的需求, 设定作物生长所需环境目标参数。软件根据传感器传输的数据,与作物植株适宜 的范围数据进行比对,来决定之后的控制步骤,控制对应的设备来调节温湿度、 光照强度、二氧化碳浓度等环境信息。
b温室环境报警系统的建立 当控制与决策系统建立后,报警机制建立也是必要环节。当温室实际情况超 过系统设定好的报警门限时,通过预设的 MCGS 报警信息显示系统,及时检查 出现异常的原因,以防因为设备故障等造成对农业生产的影响。
8、信息发布功能:
该系统中主要体现以下三种功能: a首页导航及信息管理功能 网页管理平台在系统中有承上启下的作用。根据数据监测功能与控制功能建 立对应的导航页面,通过动态网页方式管理后台信息。
b新闻功能 首页是系统界面门面,是给用户第一印象的地方,包括名称、标志、导航、 公司的等。另外,新闻功能的加入也很重要。本功能主要转载主流门户 农业网站消息,种植业生产的产前信息、产中信息、产后信息、相关农业企业信 息报道来促进农业信息化在农业生产的深入应用,为农户当好参谋和助手。
c安全注册及用户的管理 为了保证用户的使用安全,系统在数据库中储存有用户数据,设定相应的权 限,以限制不同访问人员的 *** 作权利。例如管理员具备设备的控制权限,普通人员只有查看权,没有控制权,进入监控功能需要账号、密码才能登陆使用。托普物联网“智能控制”功能主要由控制柜、电磁阀、农业设施电机、控制线及灌溉管网联合 *** 作实现。通过生产区域信息采集及生产需要,可将灌溉、生产、施肥、通风、控温控湿等设备的功能实现集成到到物联网系统中,实现大田及温室内相应设备的智能控制。集成电路打破了电子技术中器件与线路分离的传统,使得晶体管与电阻、电容等元器件,以及连接它们的线路都集成在一块小小的半导体基片上,为提高电子设备的性能、缩小体积、降低成本、减少能耗提供了一个新的途径,大大促进了电子工业的发展。从此,电子工业进入了IC时代。在微电子学研究中,它的空间尺度通常是微米与纳米。经过40余年的发展,集成电路已经从最初的小规模芯片,发展到目前发展到目前的几亿个甚至几十、上百亿个。的甚大规模集成电路和系统芯片,单个电路芯片集成的元件数从当时的十几个物联网面临的四大现代挑战
1 物联网的硬件设计
人们首先要从 社会 发展的角度来考虑物联网的发展。在以往,与互联网连接的设备的问题是硬件设计。
起初,笔记本电脑通过Wi-Fi连接到互联网,但由于缺乏相应的通信基础设施,人们无法在任何地方使用Wi-Fi,所以笔记本电脑也并不方便携带和使用。
在2007年苹果发布iPhone之前,连接到互联网的手机的用户体验通常非常糟糕。而目前iPhone和Android手机应用非常普遍,人们通常使用手机访问互联网。
与此同时,还推出了一些连接互联网的可穿戴设备,如智能手表和腕带,其功能包括帮助监测人们的 健康 状况。
最近,智能家电已经成为智能家居的重要组成部分。例如,智能电视成为最常见的设备。人们可以直接观看在线视频并上网冲浪。此外,更多智能家电将以智能冰箱、智能烤箱、智能洗衣机、智能加热器的形式进入人们的家中。
一开始,笔记本电脑和手机使用2G/ 3G网络。如今,Wi-Fi和4G是最常用的通信技术。当可穿戴设备连接手机时,由于其能源效率的原因,蓝牙技术是最佳选择。但是由于某些应用场景的限制,这些技术无法扩展。例如,智慧城市使用传感器的特性来收集数据并将其发送回服务器。这些传感器通常无法使用Wi-Fi。通常,传感器与服务器之间的距离很长,因此蓝牙技术无法在这样的应用中使用。
2低功耗远程通信
为此,行业厂商开发了一些低功耗和长距离通信技术,称为低功耗广域网。 LoRa是一种流行的无线电调制技术,它促进了许多应用,例如智能远程测量仪,但仍有很多工作要做。
物联网设备传统上是采用传感器来收集数据或控制器。当人工智能应用于这些设备时,这些设备将变得越来越智能。由于物联网设备没有足够的计算能力来处理收集到的数据,因此将它们发送回服务器。然而,目前它耗费了太多的通信能量,而物联网设备并不总是能够上网。
3 人工智能集成物联网
最近,学术界和工业界开始应用机器算法,而不是“云计算”。iPhone X中的Face ID就是一个很好的例子。实际上,直接在手机上运行这些人工智能算法并不容易,因为这些算法是为服务器或计算机设计的,而不是针对物联网设备的。因此,需要考虑资源受限的物联网设备的优化。因此,更智能的物联网应用将变得更加可用。
4物联网设备的安全
工程师的另一个任务是确保物联网设备的安全。由于计算资源受限,物联网设备容易受到网络攻击。与个人电脑不同,人们无法在其上安装任何防病毒软件,其方法也不高效。为了保护物联网设备,需要仔细设计替代的安全方法。而且,物联网设备也能收集敏感数据。
在未来一年中,与物联网相关的更多技术将会逐渐成熟并应用于人们的日常生活中,以提高生活质量,但这四个技术领域需要取得更多的进展。
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