毕业设计（报告）
课题智慧农业物联网系统设计
学生 系部 物联网学院
班级 物联网班 学号
指导教师
装订交卷日期 2017年 月 日
摘
着济社会发展农业已越发智化智慧农业农业生产高级阶段集新兴互联网移动互联云计算物联网技术体托部署农业生产现场种传感节点（环境温湿度土壤水分二氧化碳图等）线通信网络实现农业生产环境智感知智预警智决策智分析专家线指导农业生产提供精准化种植视化理智化决策
基ZigBee技术智慧农业解决方案成低廉般负担价格控制更简单位刚接触轻松功耗更低组网更方便网络更健壮您带高科技全新感受您温室棚规模越基ZigBee技术智慧农业解决方案中准确时操控设备值关注应该网络信号稳定性鉴温室棚网络覆盖区域较广泛贴心您呈现物联线组网智慧农业效连接物联Internet通信网关超出物联Internet通信网关效控制区域ZigBee网络设备实现中继组网扩覆盖区域传输网关控制命令相关网络设备达预期传输控制效果基先进ZigBee技术物联线中继器需接入网线行中继组网扩散网络信号网络灵活畅运行保障您设备正常运行采集温湿度控制农植物水分光
关键词物联网智慧农业云计算物联网架构ZigBee
Abstract
With the development of economy and society agriculture has more intelligent wisdom agriculture is the advanced stage of agricultural production is a set of emerging Internet mobile Internet cloud computing and networking technology as a whole relying on the sensor nodes deployed in various agricultural production field (environment temperature and humidity soil moisture carbon dioxide intelligent sensing image) intelligent warning intelligent decisionmaking intelligent analysis expert online guide agricultural production environment and wireless communication network to provide accurate planting visual management intelligent decision for agricultural production
The wisdom of agricultural solutions based on ZigBee technology has the advantages of low cost is that ordinary people can afford the price control more simple let every just contact people can easily use lower power consumption and the network more convenient and more robust network to bring you a new feeling of hightech The larger the size of your greenhouse intelligent agriculture solutions based on ZigBee technology in use to accurately and timely control of all equipment the most noteworthy is the stability of the network signal In view of the greenhouse network coverage area is relatively wide we are intimate for you to show the combination of wireless networking Wisdom agriculture can effectively connected IOT Internet communication gateway and beyond Internet communication gateway control regions of other ZigBee network equipment implementation of relay network expand the coverage area and control command transmission gateway to the network equipment to achieve the desired effect of transmission and control Based on the advanced ZigBee technology the physical wireless repeaters do not need access to the network cable you can relay network the proliferation of network signals so that the network flexible and smooth operation to ensure the normal operation of all your equipment The main collection of temperature and humidity so as to control the water and light of agricultural plants
Key word：Internet of things intelligent agriculture cloud computing Internet of things architecture ZigBee
目录
第章 绪 1
11智慧农业产生背景 1
12物联网技术智化理 1
13系统简介 1
第二章 总体方案 3
21 行性分析 3
22 风险分析 3
221区域济侧重风险分析 3
222国际济风险分析 4
第三章 系统设计 6
31智慧农业物联网技术分析 6
32总体设计 7
321智农业控制系统 7
322云计算系统 8
33 数储存访问设计 9
34 系统功架构 9
35 系统部署架构 9
36 硬件设备 10
361CC2530介绍 10
362芯片引脚功 10
第四章 总结 14
参考文献 15
致谢 16
第章 绪
11 智慧农业产生背景
农业信息技术国现代农业科技重容力推进信息化农业现代化融合国现代农业发展方农业物联网利物联网技术通相应智传感器设备实时监控农业种植环境相应数通数采集设备线网络系统传送信息控制中心进农业种植环境进行调节智控制农作物健康生长需环境温度湿度光土壤温度含水量时灌溉系统实现农业种植综合生态信息动检测环境进行动监控
12 物联网技术智化理
农业关系着国计民生基础产业国传统农业现代农业发展中面着确保农产品总量调整农业产业结构改善农产品品质质量改善生产效益低资源严重足利率低环境污染等问题适应农业持续发展需关农业物联网技术研究势必行物联网感知目实现物物物全面互联网络物联网应诸领域农业中
通农业种植系统中安装相应控制系统实现整农作物种植环境中参数实时监控时掌握农作物生长环境参数根参数变化适时调控掌控农作物佳生长环境生物信息获取方法应线传感器节点温室精准调控提供科学
13 系统简介
基物联网技术农业种植监控系统核心包括部分：
1）感知层：顾名思义感知层相物联网言类似类感觉器官识物体进行信息采集信息感知层通采先进传感技术利温度湿度光风速等种传感器农业生产程中精细化信息设施温度湿度光情况CO2浓度土壤湿度营养液浓度等信息植物生长状况进行判定基础数感知采集实现种植环境中土壤湿度空气温度湿度光动灌溉系统实时感知试纸传送ZigBee协调器节点
2）应层：信息应层通数进行科学处理制定相应理决策实现农业生产程控制例利线传感器网络获取作物生长环境温湿度光强度等信息类信息进行分析制定理策略传动机构进行通讯控制传动机构进行动灌溉施肥加温控光等时异常信息动报警该系统负责采集数进行存储信息处理控制指令达户提供分析 决策户时提供电脑灯终端进行查询
物联网技术农业种植环境监控理系统功结构框图图11示
图11系统功结构图
第二章 总体方案
21 行性分析
农村区村民想摆脱农耕生活中国东部南部中部区数百万公顷农田冬季遭弃耕农业部统计资料显示中国南部16省2150万公顷农田冬季耕种占16省总耕面积466中国农业科学院研究员卢布表示现象农民愿意时间花种想城里工作赚更钱现新代工潮中断出现年轻90面孔农田里劳作谓真书读农民伯伯年轻代劳动力农村流失巨日出作日落息生活似毫吸引力农业作古老行业历历代中国立国中国农业国农业强国土分散生产效率低技术落等导致竞争力强直阻碍国农业发展重素中国农业部分处天吃饭局面着科学技术发展农业工业化信息化趋势 目前农业信息化技术农业中应已零散点应发展全面应信息效沟通高效利农业生产系统农业理系统农业市场系统农村生活系统等农业系统运转更加效智慧物联网技术发展真正促成智慧农业诞生农业持续发展谐农村农业资源效利环境保护断提关注问题会更优化解决方法
22 风险分析
221 区域济侧重风险分析
国世界农业国耕严重足国家目前国均耕面积排名世界第126位仅占世界均耕面积40发展智慧农业具长远现实意义
国幅员辽阔农业然条件复杂农业机械化综合水较低农业生产领域电子计算机信息等技术应较少全面推广智慧农业尚定困难规模化机械化程度较高区新疆黑龙江等区型农场率先开展智慧农业技术应济发达城市化程度高方建立合理土流转机制引导农户发展适度规模营进行智慧农业试验逐步推广智慧农业技术外应广泛建立适合家庭联产承包分散营智慧农业技术体系提高农业生产效益
尤提国西部广稀较规模营基础然条件说较适开展智慧农业西部区占导第产业第三产业未充分发展果发展基知识新技术西部产业结构进步优化外西北区现阶段水资源开发利方式合理理落灌溉方式引起土壤沙化草场退化土次生盐碱化目前全国水土流失面积约80发生西部年新增荒漠化土分布西部区智慧农业系统中动监测控制条件精准灌溉工程技术喷灌滴灌微灌渗灌等节约西部水资源利率
作长远策略国县乡单位研究建立区域性土壤养分信息系统分区指导养分理肥料合理施逐步建立起适合规模分散营体制智慧农业信息化理模式 面国农业发展相落现状国际市场挑战国应失时机力发展智慧农业成国农业普现代信息技术实现农业现代化突破口长期实践证实现代农业离开现代信息技术者造智慧农业疑改造世界农业孕育世界农业未新希
222 国际济风险分析
分析2016年世界范围智农业市场发展状况智农业行业特点智农业市场需求先谈市场状况单先前国际巨头行动已预先2016年智农业行业稳定发展前景
先组数：美国农业部调查报告指出国智慧农业发展迅速正推动美国农业出口创造更盈余前年发布美国2015年贸
易数证实美国农作物种植方面杰出然总体美国2015年商品服务贸易逆差进步扩次滑5000亿美元农业出口增长13创造400亿美元贸易盈余2015年美国农业出口额1158亿美元创历史新高
美国农业部长汤姆表示：数显示全球美国食品农产品需求正飙升指出智慧农业年美国农民节约数百万美元避免必化肥杀虫剂显著降低规模化农业环境击年美国农业出口破纪录2013年创造纪录1148亿美元出10亿美元
第三章 系统设计
31 智慧农业物联网技术分析
射频识技术种利射频通信实现非接触式动识技术该技术互联网通讯等技术相结合实现全球范围物品踪信息享射频识技术食品行业中应食品踪溯源应射频识技术系统确保食品供应链高质量数交流确保食品源清晰实现产品追踪实现质量监控追溯时射频识技术传感器技术相结合感知食品加工储藏程中环境状态信息环境素食品品质影响记录分析素显十分重利线通信技术方便状态信息变化传递出
条码技术：条形码美国NTWoodland1949年首先提出算古老成熟种识技术动识技术中应广泛成功技术条形码成较低完善标准体系已全球散播已普遍接受条形码宽度反射率条空定编码规(码制)编制成表达组数字字母符号信息图形标识符条形码组粗细定规安排间距行线条图形基工作原理光源发出光线光学系统射条码符号面反射回光光学系统成光电转换器产生电信号信号电路放产生模拟电压射条码符号反射回光成正滤波整形形成模拟信号应方波信号译码器解释计算机直接接受数字信号
磁卡识技术常磁卡通磁条记录信息磁条技术应物理学磁力学基原理磁卡技术优点数读写具现场改变数力数存储般满足需方便成低廉优点磁卡技术应领域十分广泛信卡银行ATM卡现金卡(电话磁卡)机票公汽车票动售货卡等磁卡技术缺点数存储时间长短受磁性粒子极性耐久性限制寿命短信息容量常常赖外界数库外磁卡存储数安全性般较低磁卡心接触磁性物质造成数丢失混乱提高磁卡存储数安全性必须采外相关技术
农业传感器技术农业物联网核心采集类农业信息包括空气温度湿度等环境指标参数畜禽养殖业中害气体含量种植业中光温水肥气等参数水产养殖业中酸碱度氨氮溶解氧浊度电导率等参数
遥感技术高度台传感器球表层类物电磁波谱信息进行收集进行分析处理遥感技术利面目标反射辐射电磁波固特性通观察目标电磁波信息达获取目标信息物理属性目智慧农业采集面空间分布物光谱反射辐射信息实施全面监测时根光谱信息进行空间定性定位分析提供量田间时空变化信息
农业信息感知技术智慧农业中运广泛线传感网络线传感网络采线通信方式部署监测区域量传感器节点组成负责感知采集处理网络覆盖区域中感知象信息蓝牙种短距离线通信技术规范 够实现数语音通信蓝牙通信带宽1Mbs蓝牙设备时7蓝牙设备通信支持点点点连接灵活基站组网方式目前应场景数码相机图传输计算机手机等交互会议耳机游戏机等电子娱乐产品等汽车产品等WiFiIEEE定义线网络通信工业标准特点性高速度快开放环境通信距离达300 m相封闭环境里通信距离100 m组网灵活成低移动性现线太网络非常容易整合明显缺点信号强度影响稳定性抗干扰性设备功耗非常高目前WiFi应手机PAD等便携式电子产品中效解决校园网办公室线局域网线接入问题
32 总体设计
321 智农业控制系统
智农业控制系统架构图31示模块控制中心传感中心工作中心构成 控制中心STC90C51芯片作中枢负责控制传感器工作器工作 传感中心温度传感器湿度传感器光强传感器二氧化碳浓度传感器构成控制中心相连负责控制中心传输数
工作中心滴灌设备智灯排气扇组成负责调节棚湿度光温度二氧化碳浓度 工作程：传感中心获取棚模拟信息传递控制中心控制中心根户设定数阈值控制工作中心进调控棚部环境趋户设定值
图31总体功架构图
收费车道设备包括智控制器显示器收费键盘专操作台电动栏杆环形线圈RFID读写天线辅助设施等实现数采集外设控制数传收费等功台服务理系统设备监控中心系统服务器理工作站等设备组基物联网智停车场理系统设计实现成实现车辆出入场数财务理类数查询统计报表理员理稽核理等功收费车道通计算机网络台服务理系统相联
322 云计算系统
云计算指计算务分布资源池应系统实现根需获取存储空间软件服务面智慧农业中量数云计算实现信息存储资源计算力分布式享超级强信息处理力时量信息提供支撑
国年开展云计算农业生产应农业相关领域应研究目前农业云体验台包括农业信息智搜索服务台绿云格台通2台够实现农业市场信息实技术准确获取分析农业部门企业农户提供性化检索时提供全方位农业生产环境远程理服务
33 数储存访问设计
系统控制中心（安卓系统）连入太网实时棚中环境信息传递远程服务器保存远程服务器端根数源数存储数库中
客户端设置棚部环境参数信息存储远端服务器 数库中棚控制系统读取服务器中设置参数通蓝牙技术反馈单片机控制系统中客户端读取服务器数库中棚部环境期（日周）参数信息通折线图显示
34 系统功架构
智慧农业功细分应层理层基础功层数层整复杂系统功逻辑进行模块化明确体现模块功点模块间数交互调关系面数库设计详细实现提供清晰思路
35 系统部署架构
云端智慧农业web应运需web服务器云端部署云服务器中具公网IP外界通网络进行访问app访问云端服务器进行数请求交换农场端运行车场中农场硬件设备摄头传感器等组成网系统通统接口云端进行数交互步
36 硬件设备
361CC2530介绍
1 CC2530 基24GHz IEEE802154ZigBee RF4CE 片系统解决方案特点极低总材料成建立较强网络节点CC2530 芯片结合RF 收发器增强型8051 CPU系统编程闪存8KB RAM 许模块强功CC2530 四种闪存版：CC2530F3264128256分具3264128256KB 闪存具种运行模式满足超低功耗系统求时CC2530运行模式间转换时间短进步降低源消耗
2 CC2530包括1高性24 GHz DSSS（直接序列扩频）射频收发器核心18051控制器具3264128 kB选择编程闪存8 kBRAM包括ADC定时器睡眠模式定时器电复位电路掉电检测电路21编程IO引脚样容易实现通信模块型化CC2530款功耗相低单片机功耗模式3电流消耗仅02μA32 k晶体时钟运行电流消耗1μA CC2530芯片直接正交变频发送数基带信号相分量正交分量DAC转换成模拟信号低通滤波变频设定信道需发送数时先发送数写入128B发送缓存中包头通硬件产生
3 低通滤波器变频混频射频信号调制24GHz天线发送出CC2530两端口分TXRXRF端口需外部收发开关芯片部已集成收发开关 CC2530存储器STM25PE164线SPI通信模式FLASH整块擦存储2M字节工作电压27v36v CC2530温度传感器模块反F型天线采TI公司公布24GHz倒F型天线设计天线增益＋33dB天线面积257×75mm该天线完全够满足CC2530工作频段求（CC2530工作频段2400GHz～2480GHz）
362芯片引脚功
图31CC2530引脚图
AVDD1 28 电源（模拟） 2V–36V 模拟电源连接
AVDD2 27 电源（模拟） 2V–36V 模拟电源连接
AVDD3 24 电源（模拟） 2V–36V 模拟电源连接
AVDD4 29 电源（模拟） 2V–36V 模拟电源连接
AVDD5 21 电源（模拟） 2V–36V 模拟电源连接
AVDD6 31 电源（模拟） 2V–36V 模拟电源连接
DCOUPL 40 电源（数字） 18V 数字电源耦外部电路供应
DVDD1 39 电源（数字） 2V–36V 数字电源连接
DVDD2 10 电源（数字） 2V–36V 数字电源连接
GND 接 接衬垫必须连接坚固接面
GND 1234 未连接GND
P0_0 19 数字IO 端口00
P0_1 18 数字IO 端口01
P0_2 17 数字IO 端口02
P0_3 16 数字IO 端口03
P0_4 15 数字IO 端口04
P0_5 14 数字IO 端口05
P0_6 13 数字IO 端口06
P0_7 12 数字IO 端口07
P1_0 11 数字IO 端口1020mA 驱动力
P1_1 9 数字IO 端口1120mA 驱动力
P1_2 8 数字IO 端口12
P1_3 7 数字IO 端口13
P1_4 6 数字IO 端口14
P1_5 5 数字IO 端口15
P1_6 38 数字IO 端口16
P1_7 37 数字IO 端口17
P2_0 36 数字IO 端口20
P2_1 35 数字IO 端口21
P2_2 34 数字IO 端口22
P2_3 33 数字IO 模拟端口2332768 kHz XOSC
P2_4 32 数字IO 模拟端口2432768 kHz XOSC
RBIAS 30 模拟IO 参考电流外部精密偏置电阻
RESET_N 20 数字输入 复位活动低电
RF_N 26 RF IO RX 期间负RF 输入信号LNA
RF_P 25 RF IO RX 期间正RF 输入信号LNA
XOSC_Q1 22 模拟IO 32MHz 晶振引脚1外部时钟输入
XOSC_Q2 23 模拟IO 32MHz 晶振引脚2
第四章 总结
农业物联网技术推广应农业现代化水重标志未农业生产中农业物联网系统应更加广泛农民运先进技术带效益动选择适合农业生产智化系统提高农产品产量增加收益数处理系统更加精准化智化未农业数处理中着云计算技术断成熟农业数更加精准安全智农业数处理系统会动分析出适合种植品种种品种优略势供农民选择
物联网技术应智慧农业中农业提供便利物联网技术智慧农业建设提供前未机遇久物联网必会农业领域带革命性变化农业物联网建立现代农业提高农业综合生产力推进农村综合改革提升农村行政服务效推进社会义新农村建设提供新代技术支撑台中国农业发展世界步提供国际领先全台智慧农业物联网建设中然存着问题农业物联网全网覆盖智慧农业物联网设施价格标准制定等问题需政府企业科研单位高校相关行业努力
参考文献
[1] 孙利民线传感器网络清华学出版社 2005
[2] Zigbee协议栈中文说明
[3] 陈旭基ZigBee移动温度采集系统武汉：武汉科技学2009
[4] 张丽霞智农业系统设计 [M]2013年4月第1版北京：电子科技学出版社2055
[5] IAR指南 周立功单片机限公司
[6] 程斌雷明海农业智化方案介绍[M]武汉市政工程设计研究院
[7] Zigbee技术实手册西安达泰电子
[8] 孙祥现代模式识[M]长沙：国防科技学出版社200
[9] 阮秋琦数字图处理学[M]北京：电子工业出版社2007
[10] 胡华基RFID智农业系统研究[D]北方工业学2008
[11] 陈射频识(RFID)技术[M]北京：电子工业出版社2001716
[12] 王翠茹基ZigBee技术温度采集传输系统仪表技术传感器
[13] 耿力ISOISERFID空中接口标准较分析标准技术追踪[J]200641(20)
[14] 景军锋基ZigBee技术线温度采集系统微型机应
[15] 张翼英物联网导[M]中国水利水电出版社20128
[16] 邵长恒物联网原理行业应[M]清华学出版社20136
致谢
首先感谢文指导老师感谢老师文悉心指导文选题文写作程予真诚鼓励中肯建议悉心指导
次感谢文中帮助良师益友学设计中引参考著作者感谢成长道路扶持指点感谢生道路越走越感谢文写作程中帮助谢谢帮助利完成文
总说通次课程设计解物联网应系统设计原理设计步骤等方面解提高分析实践力时相信进步加强物联网应系统学研究学会起帮助
特感谢指导老师指导督促时感谢谅解包容求学历程艰苦快乐
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课题智慧农业物联网系统设计
学生 系部 物联网学院
班级 物联网班 学号
指导教师
装订交卷日期 2017年 月 日
摘
着济社会发展农业已越发智化智慧农业农业生产高级阶段集新兴互联网移动互联云计算物联网技术体托部署农业生产现场种传感节点（环境温湿度土壤水分二氧化碳图等）线通信网络实现农业生产环境智感知智预警智决策智分析专家线指导农业生产提供精准化种植视化理智化决策
基ZigBee技术智慧农业解决方案成低廉般负担价格控制更简单位刚接触轻松功耗更低组网更方便网络更健壮您带高科技全新感受您温室棚规模越基ZigBee技术智慧农业解决方案中准确时操控设备值关注应该网络信号稳定性鉴温室棚网络覆盖区域较广泛贴心您呈现物联线组网智慧农业效连接物联Internet通信网关超出物联Internet通信网关效控制区域ZigBee网络设备实现中继组网扩覆盖区域传输网关控制命令相关网络设备达预期传输控制效果基先进ZigBee技术物联线中继器需接入网线行中继组网扩散网络信号网络灵活畅运行保障您设备正常运行采集温湿度控制农植物水分光
关键词物联网智慧农业云计算物联网架构ZigBee
Abstract
With the development of economy and society agriculture has more intelligent wisdom agriculture is the advanced stage of agricultural production is a set of emerging Internet mobile Internet cloud computing and networking technology as a whole relying on the sensor nodes deployed in various agricultural production field (environment temperature and humidity soil moisture carbon dioxide intelligent sensing image) intelligent warning intelligent decisionmaking intelligent analysis expert online guide agricultural production environment and wireless communication network to provide accurate planting visual management intelligent decision for agricultural production
The wisdom of agricultural solutions based on ZigBee technology has the advantages of low cost is that ordinary people can afford the price control more simple let every just contact people can easily use lower power consumption and the network more convenient and more robust network to bring you a new feeling of hightech The larger the size of your greenhouse intelligent agriculture solutions based on ZigBee technology in use to accurately and timely control of all equipment the most noteworthy is the stability of the network signal In view of the greenhouse network coverage area is relatively wide we are intimate for you to show the combination of wireless networking Wisdom agriculture can effectively connected IOT Internet communication gateway and beyond Internet communication gateway control regions of other ZigBee network equipment implementation of relay network expand the coverage area and control command transmission gateway to the network equipment to achieve the desired effect of transmission and control Based on the advanced ZigBee technology the physical wireless repeaters do not need access to the network cable you can relay network the proliferation of network signals so that the network flexible and smooth operation to ensure the normal operation of all your equipment The main collection of temperature and humidity so as to control the water and light of agricultural plants
Key word：Internet of things intelligent agriculture cloud computing Internet of things architecture ZigBee
目录
第章 绪 1
11智慧农业产生背景 1
12物联网技术智化理 1
13系统简介 1
第二章 总体方案 3
21 行性分析 3
22 风险分析 3
221区域济侧重风险分析 3
222国际济风险分析 4
第三章 系统设计 6
31智慧农业物联网技术分析 6
32总体设计 7
321智农业控制系统 7
322云计算系统 8
33 数储存访问设计 9
34 系统功架构 9
35 系统部署架构 9
36 硬件设备 10
361CC2530介绍 10
362芯片引脚功 10
第四章 总结 14
参考文献 15
致谢 16
第章 绪
11 智慧农业产生背景
农业信息技术国现代农业科技重容力推进信息化农业现代化融合国现代农业发展方农业物联网利物联网技术通相应智传感器设备实时监控农业种植环境相应数通数采集设备线网络系统传送信息控制中心进农业种植环境进行调节智控制农作物健康生长需环境温度湿度光土壤温度含水量时灌溉系统实现农业种植综合生态信息动检测环境进行动监控
12 物联网技术智化理
农业关系着国计民生基础产业国传统农业现代农业发展中面着确保农产品总量调整农业产业结构改善农产品品质质量改善生产效益低资源严重足利率低环境污染等问题适应农业持续发展需关农业物联网技术研究势必行物联网感知目实现物物物全面互联网络物联网应诸领域农业中
通农业种植系统中安装相应控制系统实现整农作物种植环境中参数实时监控时掌握农作物生长环境参数根参数变化适时调控掌控农作物佳生长环境生物信息获取方法应线传感器节点温室精准调控提供科学
13 系统简介
基物联网技术农业种植监控系统核心包括部分：
1）感知层：顾名思义感知层相物联网言类似类感觉器官识物体进行信息采集信息感知层通采先进传感技术利温度湿度光风速等种传感器农业生产程中精细化信息设施温度湿度光情况CO2浓度土壤湿度营养液浓度等信息植物生长状况进行判定基础数感知采集实现种植环境中土壤湿度空气温度湿度光动灌溉系统实时感知试纸传送ZigBee协调器节点
2）应层：信息应层通数进行科学处理制定相应理决策实现农业生产程控制例利线传感器网络获取作物生长环境温湿度光强度等信息类信息进行分析制定理策略传动机构进行通讯控制传动机构进行动灌溉施肥加温控光等时异常信息动报警该系统负责采集数进行存储信息处理控制指令达户提供分析 决策户时提供电脑灯终端进行查询
物联网技术农业种植环境监控理系统功结构框图图11示
图11系统功结构图
第二章 总体方案
21 行性分析
农村区村民想摆脱农耕生活中国东部南部中部区数百万公顷农田冬季遭弃耕农业部统计资料显示中国南部16省2150万公顷农田冬季耕种占16省总耕面积466中国农业科学院研究员卢布表示现象农民愿意时间花种想城里工作赚更钱现新代工潮中断出现年轻90面孔农田里劳作谓真书读农民伯伯年轻代劳动力农村流失巨日出作日落息生活似毫吸引力农业作古老行业历历代中国立国中国农业国农业强国土分散生产效率低技术落等导致竞争力强直阻碍国农业发展重素中国农业部分处天吃饭局面着科学技术发展农业工业化信息化趋势 目前农业信息化技术农业中应已零散点应发展全面应信息效沟通高效利农业生产系统农业理系统农业市场系统农村生活系统等农业系统运转更加效智慧物联网技术发展真正促成智慧农业诞生农业持续发展谐农村农业资源效利环境保护断提关注问题会更优化解决方法
22 风险分析
221 区域济侧重风险分析
国世界农业国耕严重足国家目前国均耕面积排名世界第126位仅占世界均耕面积40发展智慧农业具长远现实意义
国幅员辽阔农业然条件复杂农业机械化综合水较低农业生产领域电子计算机信息等技术应较少全面推广智慧农业尚定困难规模化机械化程度较高区新疆黑龙江等区型农场率先开展智慧农业技术应济发达城市化程度高方建立合理土流转机制引导农户发展适度规模营进行智慧农业试验逐步推广智慧农业技术外应广泛建立适合家庭联产承包分散营智慧农业技术体系提高农业生产效益
尤提国西部广稀较规模营基础然条件说较适开展智慧农业西部区占导第产业第三产业未充分发展果发展基知识新技术西部产业结构进步优化外西北区现阶段水资源开发利方式合理理落灌溉方式引起土壤沙化草场退化土次生盐碱化目前全国水土流失面积约80发生西部年新增荒漠化土分布西部区智慧农业系统中动监测控制条件精准灌溉工程技术喷灌滴灌微灌渗灌等节约西部水资源利率
作长远策略国县乡单位研究建立区域性土壤养分信息系统分区指导养分理肥料合理施逐步建立起适合规模分散营体制智慧农业信息化理模式 面国农业发展相落现状国际市场挑战国应失时机力发展智慧农业成国农业普现代信息技术实现农业现代化突破口长期实践证实现代农业离开现代信息技术者造智慧农业疑改造世界农业孕育世界农业未新希
222 国际济风险分析
分析2016年世界范围智农业市场发展状况智农业行业特点智农业市场需求先谈市场状况单先前国际巨头行动已预先2016年智农业行业稳定发展前景
先组数：美国农业部调查报告指出国智慧农业发展迅速正推动美国农业出口创造更盈余前年发布美国2015年贸
易数证实美国农作物种植方面杰出然总体美国2015年商品服务贸易逆差进步扩次滑5000亿美元农业出口增长13创造400亿美元贸易盈余2015年美国农业出口额1158亿美元创历史新高
美国农业部长汤姆表示：数显示全球美国食品农产品需求正飙升指出智慧农业年美国农民节约数百万美元避免必化肥杀虫剂显著降低规模化农业环境击年美国农业出口破纪录2013年创造纪录1148亿美元出10亿美元
第三章 系统设计
31 智慧农业物联网技术分析
射频识技术种利射频通信实现非接触式动识技术该技术互联网通讯等技术相结合实现全球范围物品踪信息享射频识技术食品行业中应食品踪溯源应射频识技术系统确保食品供应链高质量数交流确保食品源清晰实现产品追踪实现质量监控追溯时射频识技术传感器技术相结合感知食品加工储藏程中环境状态信息环境素食品品质影响记录分析素显十分重利线通信技术方便状态信息变化传递出
条码技术：条形码美国NTWoodland1949年首先提出算古老成熟种识技术动识技术中应广泛成功技术条形码成较低完善标准体系已全球散播已普遍接受条形码宽度反射率条空定编码规(码制)编制成表达组数字字母符号信息图形标识符条形码组粗细定规安排间距行线条图形基工作原理光源发出光线光学系统射条码符号面反射回光光学系统成光电转换器产生电信号信号电路放产生模拟电压射条码符号反射回光成正滤波整形形成模拟信号应方波信号译码器解释计算机直接接受数字信号
磁卡识技术常磁卡通磁条记录信息磁条技术应物理学磁力学基原理磁卡技术优点数读写具现场改变数力数存储般满足需方便成低廉优点磁卡技术应领域十分广泛信卡银行ATM卡现金卡(电话磁卡)机票公汽车票动售货卡等磁卡技术缺点数存储时间长短受磁性粒子极性耐久性限制寿命短信息容量常常赖外界数库外磁卡存储数安全性般较低磁卡心接触磁性物质造成数丢失混乱提高磁卡存储数安全性必须采外相关技术
农业传感器技术农业物联网核心采集类农业信息包括空气温度湿度等环境指标参数畜禽养殖业中害气体含量种植业中光温水肥气等参数水产养殖业中酸碱度氨氮溶解氧浊度电导率等参数
遥感技术高度台传感器球表层类物电磁波谱信息进行收集进行分析处理遥感技术利面目标反射辐射电磁波固特性通观察目标电磁波信息达获取目标信息物理属性目智慧农业采集面空间分布物光谱反射辐射信息实施全面监测时根光谱信息进行空间定性定位分析提供量田间时空变化信息
农业信息感知技术智慧农业中运广泛线传感网络线传感网络采线通信方式部署监测区域量传感器节点组成负责感知采集处理网络覆盖区域中感知象信息蓝牙种短距离线通信技术规范 够实现数语音通信蓝牙通信带宽1Mbs蓝牙设备时7蓝牙设备通信支持点点点连接灵活基站组网方式目前应场景数码相机图传输计算机手机等交互会议耳机游戏机等电子娱乐产品等汽车产品等WiFiIEEE定义线网络通信工业标准特点性高速度快开放环境通信距离达300 m相封闭环境里通信距离100 m组网灵活成低移动性现线太网络非常容易整合明显缺点信号强度影响稳定性抗干扰性设备功耗非常高目前WiFi应手机PAD等便携式电子产品中效解决校园网办公室线局域网线接入问题
32 总体设计
321 智农业控制系统
智农业控制系统架构图31示模块控制中心传感中心工作中心构成 控制中心STC90C51芯片作中枢负责控制传感器工作器工作 传感中心温度传感器湿度传感器光强传感器二氧化碳浓度传感器构成控制中心相连负责控制中心传输数
工作中心滴灌设备智灯排气扇组成负责调节棚湿度光温度二氧化碳浓度 工作程：传感中心获取棚模拟信息传递控制中心控制中心根户设定数阈值控制工作中心进调控棚部环境趋户设定值
图31总体功架构图
收费车道设备包括智控制器显示器收费键盘专操作台电动栏杆环形线圈RFID读写天线辅助设施等实现数采集外设控制数传收费等功台服务理系统设备监控中心系统服务器理工作站等设备组基物联网智停车场理系统设计实现成实现车辆出入场数财务理类数查询统计报表理员理稽核理等功收费车道通计算机网络台服务理系统相联
322 云计算系统
云计算指计算务分布资源池应系统实现根需获取存储空间软件服务面智慧农业中量数云计算实现信息存储资源计算力分布式享超级强信息处理力时量信息提供支撑
国年开展云计算农业生产应农业相关领域应研究目前农业云体验台包括农业信息智搜索服务台绿云格台通2台够实现农业市场信息实技术准确获取分析农业部门企业农户提供性化检索时提供全方位农业生产环境远程理服务
33 数储存访问设计
系统控制中心（安卓系统）连入太网实时棚中环境信息传递远程服务器保存远程服务器端根数源数存储数库中
客户端设置棚部环境参数信息存储远端服务器 数库中棚控制系统读取服务器中设置参数通蓝牙技术反馈单片机控制系统中客户端读取服务器数库中棚部环境期（日周）参数信息通折线图显示
34 系统功架构
智慧农业功细分应层理层基础功层数层整复杂系统功逻辑进行模块化明确体现模块功点模块间数交互调关系面数库设计详细实现提供清晰思路
35 系统部署架构
云端智慧农业web应运需web服务器云端部署云服务器中具公网IP外界通网络进行访问app访问云端服务器进行数请求交换农场端运行车场中农场硬件设备摄头传感器等组成网系统通统接口云端进行数交互步
36 硬件设备
361CC2530介绍
1 CC2530 基24GHz IEEE802154ZigBee RF4CE 片系统解决方案特点极低总材料成建立较强网络节点CC2530 芯片结合RF 收发器增强型8051 CPU系统编程闪存8KB RAM 许模块强功CC2530 四种闪存版：CC2530F3264128256分具3264128256KB 闪存具种运行模式满足超低功耗系统求时CC2530运行模式间转换时间短进步降低源消耗
2 CC2530包括1高性24 GHz DSSS（直接序列扩频）射频收发器核心18051控制器具3264128 kB选择编程闪存8 kBRAM包括ADC定时器睡眠模式定时器电复位电路掉电检测电路21编程IO引脚样容易实现通信模块型化CC2530款功耗相低单片机功耗模式3电流消耗仅02μA32 k晶体时钟运行电流消耗1μA CC2530芯片直接正交变频发送数基带信号相分量正交分量DAC转换成模拟信号低通滤波变频设定信道需发送数时先发送数写入128B发送缓存中包头通硬件产生
3 低通滤波器变频混频射频信号调制24GHz天线发送出CC2530两端口分TXRXRF端口需外部收发开关芯片部已集成收发开关 CC2530存储器STM25PE164线SPI通信模式FLASH整块擦存储2M字节工作电压27v36v CC2530温度传感器模块反F型天线采TI公司公布24GHz倒F型天线设计天线增益＋33dB天线面积257×75mm该天线完全够满足CC2530工作频段求（CC2530工作频段2400GHz～2480GHz）
362芯片引脚功
图31CC2530引脚图
AVDD1 28 电源（模拟） 2V–36V 模拟电源连接
AVDD2 27 电源（模拟） 2V–36V 模拟电源连接
AVDD3 24 电源（模拟） 2V–36V 模拟电源连接
AVDD4 29 电源（模拟） 2V–36V 模拟电源连接
AVDD5 21 电源（模拟） 2V–36V 模拟电源连接
AVDD6 31 电源（模拟） 2V–36V 模拟电源连接
DCOUPL 40 电源（数字） 18V 数字电源耦外部电路供应
DVDD1 39 电源（数字） 2V–36V 数字电源连接
DVDD2 10 电源（数字） 2V–36V 数字电源连接
GND 接 接衬垫必须连接坚固接面
GND 1234 未连接GND
P0_0 19 数字IO 端口00
P0_1 18 数字IO 端口01
P0_2 17 数字IO 端口02
P0_3 16 数字IO 端口03
P0_4 15 数字IO 端口04
P0_5 14 数字IO 端口05
P0_6 13 数字IO 端口06
P0_7 12 数字IO 端口07
P1_0 11 数字IO 端口1020mA 驱动力
P1_1 9 数字IO 端口1120mA 驱动力
P1_2 8 数字IO 端口12
P1_3 7 数字IO 端口13
P1_4 6 数字IO 端口14
P1_5 5 数字IO 端口15
P1_6 38 数字IO 端口16
P1_7 37 数字IO 端口17
P2_0 36 数字IO 端口20
P2_1 35 数字IO 端口21
P2_2 34 数字IO 端口22
P2_3 33 数字IO 模拟端口2332768 kHz XOSC
P2_4 32 数字IO 模拟端口2432768 kHz XOSC
RBIAS 30 模拟IO 参考电流外部精密偏置电阻
RESET_N 20 数字输入 复位活动低电
RF_N 26 RF IO RX 期间负RF 输入信号LNA
RF_P 25 RF IO RX 期间正RF 输入信号LNA
XOSC_Q1 22 模拟IO 32MHz 晶振引脚1外部时钟输入
XOSC_Q2 23 模拟IO 32MHz 晶振引脚2
第四章 总结
农业物联网技术推广应农业现代化水重标志未农业生产中农业物联网系统应更加广泛农民运先进技术带效益动选择适合农业生产智化系统提高农产品产量增加收益数处理系统更加精准化智化未农业数处理中着云计算技术断成熟农业数更加精准安全智农业数处理系统会动分析出适合种植品种种品种优略势供农民选择
物联网技术应智慧农业中农业提供便利物联网技术智慧农业建设提供前未机遇久物联网必会农业领域带革命性变化农业物联网建立现代农业提高农业综合生产力推进农村综合改革提升农村行政服务效推进社会义新农村建设提供新代技术支撑台中国农业发展世界步提供国际领先全台智慧农业物联网建设中然存着问题农业物联网全网覆盖智慧农业物联网设施价格标准制定等问题需政府企业科研单位高校相关行业努力
参考文献
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[3] 陈旭基ZigBee移动温度采集系统武汉：武汉科技学2009
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[5] IAR指南 周立功单片机限公司
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[8] 孙祥现代模式识[M]长沙：国防科技学出版社200
[9] 阮秋琦数字图处理学[M]北京：电子工业出版社2007
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[11] 陈射频识(RFID)技术[M]北京：电子工业出版社2001716
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[15] 张翼英物联网导[M]中国水利水电出版社20128
[16] 邵长恒物联网原理行业应[M]清华学出版社20136
致谢
首先感谢文指导老师感谢老师文悉心指导文选题文写作程予真诚鼓励中肯建议悉心指导
次感谢文中帮助良师益友学设计中引参考著作者感谢成长道路扶持指点感谢生道路越走越感谢文写作程中帮助谢谢帮助利完成文
总说通次课程设计解物联网应系统设计原理设计步骤等方面解提高分析实践力时相信进步加强物联网应系统学研究学会起帮助
特感谢指导老师指导督促时感谢谅解包容求学历程艰苦快乐
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