网络数据库应用的农业智慧灌溉平台研究

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０引言

随着农业经济的发展和种植模式的变化，农业种植过程已经逐步发展为不受自然因素影响的新型农业。随着科学技术的不断发展，网络通讯技术、数据库技术及云平台在农业生产过程中也发挥出更加明显的作用，促进了农业生产过程向智能化、信息化及智能化方向发展［１－３］。智能化农业生产过程对灌溉模式提出了新的需要，要求灌溉系统能够根据种植环境条件进行实时控制调节［４］。为此，基于网络数据库技术设计了一种智慧灌溉控制系统平台，采用相关传感器对种植区域环境参数进行实时监测，根据设定好的作物生长需求值自动完成灌溉任务，使农业灌溉过程更加准确及时，以减少灌溉过程对水资源的浪费。

１智慧灌溉系统平台设计

智慧灌溉系统平台主要包含数据采集节点、阀门控制节点、现场控制器及平台数据库［５－６］，如图１所示。数据采集节点通过相关传感器进行种植区域内环境参数采集，并通过网络数据传输的方式将数据传输至现场控制器；阀门控制节点接收相关控制指令，控制阀门或泵进行灌溉；现场控制器进行数据的分析处理，同时可进行相关指令的转发；平台数据库主要进行灌溉系统平台数据信息的集中管控，同时为智慧灌溉平台提供远程监测服务［７］。

２系统平台硬件及软件设计

数据采集节点在进行种植区域内环境参数采集的同时，采用无线网络数据传输的方式将数据进行传输［８］。图２所示为数据采集节点结构图。数据采集节点以ＳＴＭ３２微处理器为控制核心，通讯模块采用无线传输的放射，利用低功耗半双工远距离发射器实现数据传输，土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器、光照强度传感器及二氧化碳浓度传感器进行相关环境参数采集［９］。表１所示为传感器相关技术参数。数据采集节点工作过程中，要求具备主动上报和查询执行指令的工作模式［１０］。图３所示为数据采集节点工作流程图。工作过程中，首先进行节点初始化和网络组建，然后进入正常数据采集工作循环。阀门控制节点在初次上电运行时，首先进行系统初始化并加入通讯网络，然后进入正常工作循环模式；当接收到现场控制器指令时，根据系统通信通断指令执行相关动作，完成阀门的通断指令控制［１１－１２］。图５所示为阀门控制节点工作流程图。现场控制器主要包含微处理控制器、通讯模块、ＧＰＲＳ模块及输入输出模块［１３］，如图６所示。现场控制器通过通讯模块实现多节点通讯，利用高分辨率进行大容量数据传输，输入输出模块主要为触摸屏，为系统平台的应用提供较好的人机交互界面。现场控制器是灌溉现场的控制中枢，利用通讯模块与各节点之间进行数据交互，同时采用ＧＰＲＳ模块与系统平台数据库之间进行数据的传输和接收，现场工作流程如图７所示。工作时，现场控制器接收到控制指令后，对控制指令进行解析，并传输至数据采集节点和阀门控制节点；当接收到子节点上传的相关监测数据时，通讯模块进行数据解析，并将数据上传至系统平台数据库，对数据进行存储管理。

３系统平台网络数据库设计

灌溉系统平台数据库依托于云服务技术进行各系统通讯与现场控制器之间的数据传输，并将各种数据进行集中存储管理，使用户能对灌溉过程和灌溉结果进行实时监控。系统平台数据库是该平台的核心，平台数据库的合理性决定了系统运行过程的稳定性，同时对系统平台的运行效率产生直接影响［１４］。根据灌溉系统平台执行过程需求，系统平台数据库表单主要包含种植区域内环境参数信息表、灌溉系统设备控制记录表、灌溉系统设备运行状态信息表、控制指令表以及人员信息表等，且系统平台数据库表单随着系统的运行而不断进行更新，为系统的信息化管理和远程监测提供基础保障。系统平台数据库主要包含ＵＩＬ层、业务逻辑层及数据访问层，如图８所示。其中，ＵＩＬ层采用多种方式构建系统平台前端人机交互界面，业务逻辑层将ＵＩＬ层和数据访问层进行连接，实现业务逻辑判断；数据访问层则可进行系统平台数据的相关编辑，为业务逻辑层提供基础的数据服务［１５］。

４系统测试分析

基于网络数据库技术建立的智慧灌溉平台进行系统测试时，主要进行通信的测试，同时对数据库运行过程中的数据可操作性进行测试。通讯模块的运行状态直接决定了系统的性能，良好的通讯功能可以为数据采集和灌溉过程的控制提供基础保障，在此主要进行通讯模块数据传输距离和数据包丢失率的测试。测试过程中，采用由近至远的方式，每隔５００ｍ进行数据传输测试，测试过程中数据射频中心频率为４３３ＭＨｚ、波特率为９６００ｂ／ｓ、发射功率保持２０ｄＢｍ。测试过程中，系统运行稳定，在持续６ｈ的通讯过程中，系统网络未掉线。表２所示为通讯模块测试结果。系统平台数据库数据操作性测试过程中，主要进行应用逻辑层的数据交互性进行测试，采用ＡＤＯ技术对数据库进行技术检测，测试结果显示良好。

５结论

基于网络数据库设计的智慧灌溉平台能够实现农业生产过程的远程监测与灌溉控制，测试结果表明：系统运行状态良好，通讯稳定，能够快速进行模块化搭建，适用范围广，有效促进农业种植模式的转变。

作者:张宾  宿敬肖  张卫娟 单位: 河北工程技术学院