基于物联网的智能气象监测与预警系统设计

农业工程农业信息化是指计算机技术、微电子技术、通信技术、光电技术、遥感技术等多项信息技术在农业上普遍应用的过程。随着农业信息化的发展，我国在互联网技术、传感器技术、遥感监测技术、监测技术、农业数据库系统技术等农业信息化相关技术取得了一定的成果。但是，与发达国家相比，我国的农业信息化的研究相对滞后，信息技术、信息基础设施规模、信息化水平和农业信息人才等方面差距比较大。随着智能农业等农业信息化技术的发展，加快了嵌入式系统、智能感知芯片等物联网技术在现代农业中的应用，促进了农业物联网的发展，出现了很多农业物联网新技术和新方法。物联网技术在农业信息化研究中的广泛应用，成为衡量农业现代化水平的一个重要标志。农业专家系统、精准农业、病虫害预警系统、农产品溯源系统等农业物联网技术得到迅速发展。但是，在整个农产品生产过程中的产品监测等问题有待进一步探讨和研究，特别是在如何更好的实现智能化和自动化这一问题上亟需深入研究。为此，本文在研究农业信息监测系统的基础上，结合现代农业物联网技术，提出农业信息智能监测系统，旨在促进现代农业信息化水平的发展。1农业信息智能监测系统总体设计针对农业信息的特点和生产养殖的特点，本系统可分为前端数据硬件采集端，以及后端数据管理软件端两个部分。前端数据采集指的是以传感器核心技术为基础对农产品生长及其生长环境活动进行实时监控；后端数据管理指的是利用企业各业务系统管理各环节上报的真实信息以及对前端采集的数据进行统计、分析、实时管理等，并发布数据指导养殖用户控制和管理养殖场(系统的整体设计流程如图1所示)。本系统从生长各环节着手，通过不同形式的传感器设备和GPRS传输技术以及WEB网络技术的实时信息［收稿日期］2014-10-13［基金项目］国家科技支撑计划课题（2012BAD35B07）。［作者简介］方晓航（1983—），男，湖南长沙人，湖南农业大学硕士研究生，研究方向：物联网技术。［通讯作者］朱幸辉（1971—），男，湖南双峰人，副教授，硕士生导师，研究生方向：物联网技术、农业信息技术。基于物联网技术的农业信息智能监测系统研究与设计方晓航1，朱幸辉1，陈益能2（1.湖南农业大学信息科学技术学院，湖南长沙410128；2.贺州学院，广西贺州542899）［摘要］农业物联网为智能农业的快速发展提供了前所未有的机遇，同时促进农业信息化的发展。为了提高农业智能化、信息化水平，在深入分析农业物联网发展现状的基础上，结合农业物联网技术和农产品监测技术，应用传感器、数据传输和3G网络等技术建立了农业信息智能监测系统。描述了该系统的总体设计和拓扑结构，详细介绍了该系统各子系统的设计方案，并以此促进农业智能化、自动化和信息化的发展。［关键词］智能农业；传感器；监测系统；物联网［中图分类号］S126［文献标识码］A方晓航，等：基于物联网技术的农业信息智能监测系统研究与设计

第３２卷第９期　２０１５年９月　计算机应用与软件　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｖｏｌ＿３２　Ｎｏ．９　Ｓｅｐ．２０１５　基于ＧＩＳ的气象监测与预警系统的设计与实现　王凯松　郭志华　（中国林科院湿地所北京１０００９１）　摘要　依据气象业务的需求，针对以往自动站系统存在的不足，设计并实现了用于中小尺度的自动站监测和气象预警系统。使　用ＳＱＬｉｔｅ作为缓存数据库，提高了系统执行效率，使用二三维联动ＧＩＳ平台展示、分析数据，重点介绍缓存数据库的使用和对复杂表　达式的支持与ＧＩＳ技术相结合的设计原理，实例表明，该系统可以实时显示自动站气象数据，并且可以进行可靠地预警分析。　关键词　自动气象站　气象监测　预警缓存数据库地理信息系统　中图分类号ＴＰ３１９　文献标识码Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—３８６ｘ．２０１５．０９．０２１　ＤＥＳＩＧＮ　ＡＮＤ　ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＡＴＩｏＮ　ｏＦ　ＧＩＳ．ＢＡＳＥＤ　ＭＥＴＥｏＲ０ＬＯＧＩＣＡＬ　ＭｏＮＩＴｏＲＩＮＧ　ＡＮＤ　ＦｏＲＥＣＡＳＴＩＮＧ　ＳＹＳＴＥＭ　Ｗａｎｇ　Ｋａｉｓｏｎｇ　Ｇｕｏ　Ｚｈｉｈｕａ　（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｗｅｔｌａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００９１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄｓ　ｏｆ　ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ　ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｐｒｅｖｉｏｕｓ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｗｅａｔｈｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　（ＡＷＳ）ｓｙｓｔｅｍ，ｗｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａｎｄ　ｒｅａｌｉｓｅｄ　ｔｈｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｓｍａｌｌ　ａｎｄ　ｍｅｄｉｕｍ—ｓｃａｌｅ　ＡＷＳ．Ｉｔ　ｕｓｅｓ　ＳＱＬｉｔｅ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃａｃｈｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｓｙｓｔｅｍ’Ｓ　ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｉｔ　ａｌｓｏ　ｕｓｅｓ　２Ｄ　ａｎｄ　３Ｄ　ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　ｍａｐ　ａｎｄ　ｓｃｅｎｅ　ＧＩＳ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｔｏ　ｄｉｓｐｌａｙ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｅ　ｄａｔａ　ａｓ　ｗｅｌ１．Ｗｅ　ｅｍｐｈ￣ｉｃａｌｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｃａｃｈｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｉｎ　ｗｈｉｃｈ　ｔｈｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｏｆ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｉｓ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ＧＩＳ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ａｎ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｔｈｅ　ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ｄａｔａ　ｏｆ　ＡＷＳ　ｉｎ　ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｃａｎ　ｍａｋｅ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ｅａｒｌｙ　ｗａｒｎｉｎｇ　ａｎａｌｙｓｉｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ＡＷＳ　Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｅａｒｌｙ　ｗａｒｎｉｎｇ　Ｃａｃｈｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ（ＧＩＳ）　０　引　言　自动气象站ＡＷＳ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｗｅａｔｈｅｒ　Ｓｔａｔｉｏｎ，以下简称自动　站）是由微电脑控制的气象站，可自动进行气象观测和数据收　集传输。多个自动气象站通过和数据中心连接就构成了自动气　象监测网络，可以为中小尺度气象灾害监测预警的重要基础资　料，同人工观测相比，其特点是时空密度高、实时性强，观测结果　更接近于大气中的实际情况　。自动站的建立，对于研究局部　地区气候、分析局地小气候规律，及时做出灾害天气（如强降　雨、大风、寒害、旱涝等）预警，具有十分重要的作用　。　目前自动站的观测系统运用十分广泛，可应用于气象预测、　暴雨监测预警、灾害天气分析与预报等方面　，地理信息系统　ＧＩＳ因其强大的空间分析、管理功能被广泛应用到气象业务　中　Ｊ。因此与ＧＩＳ平台相结合的自动站数据监测、预警系统应　运而生　Ｉ１　。　但以往的基于自动站的气象监测与预警系统存在以下不　足：（１）数据实时Ｉ生强，但几分钟甚至几秒钟更新一次的数据直　接存人数据库，频繁进行数据库查询十分耗费系统资源，因此造　成了系统实时分析处理能力较差，尤其是自动站较多时这种情　况更加明显。（２）现有系统大多集成了二维ＧＩＳ平台，具有一　定可视化功能，对复杂地形表达较差，如果能结合地形以三维方　式显示，则更有利于气象数据的分析判断。（３）现有的预警功　能过于简单，通过对单一指标进行阈值判断，缺乏专业性，或者　将预警模型硬编码集成进系统中，缺乏灵活性。　本系统针对以上不足，在．ＮＥＴ平台下，集成ＡｒｃＧＩＳ　Ｅｎｇｉｎｅ　作为二维、三维ＧＩＳ组件，将ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ作为主数据库、ＳＱＬｉｔｅ作　为缓存数据库，设计了基于ＧＩＳ的气象监测预警系统。该系统　具备自动站数据入库、管理、二三维显示等基本功能，此外，用户　可自行定制预警方案，利用实时气象数据、空间地理信息数据作　为预警模型的输入变量，自动计算预警结果、输出预警范围，并　自动发送预警短信　，增加了气象预警的灵活性和专业性。该　系统与ＧＩＳ的高效整合，实现了气象监测预警的观测实时化、预　警智能化、数据二／三维可视化、系统运行自动化，可为基层管理　部门的决策管理提供科学的技术支撑。　１系统的总体设计　１．１系统开发运行环境　基于ＧＩＳ的气象监测系统采用Ｃ／Ｓ模式，以ＡｒｃＧＩＳ　Ｅｎｇｉｎｅ　收稿１３期：２０１４—０２—１６。林业公益性行业专项荐目（２０１１０４０７２）；　十二五科技支撑项目（２０１１ＢＡＤ３８Ｂ０７）；国家林业公益性行业专项重大　项目（２００８０４００１）。王凯松，硕士生，主研领域：湿地资源管理与地理信　

基于物联网的汽车超载智能监测系统的设计

【摘要】汽车在运输中起到的作用非常重要，但是因为汽车超载引发的交通事故也越来越多，现在控制汽车超载状况的主要手段是依靠人工检查，浪费了大量的人力物力。通过设计汽车载重检测部分无限发射部分以及手持检测器。对行驶的汽车实现远程无线检测，判断汽车是否超载，有效控制了汽车超载情况的发生。通过方案设计，提出了一个车辆超载检测的新方向。

【关键词】超载智能监测系统；物联网；压力传感器；手持监视器；远程无线监控

1.引言

随着经济建设不断发展，我国高速公路发展迅速，据悉截至2012，我国拥有9.6万公里高速公路，省道县道四通八达，公路运输在国民经济中起到的作用非常重要。但是汽车超载问题却越来越引起人们的关注，由于超载引发的交通事故越来越多。

2.研究背景及意义

我国目前高速发展的道路交通和将近10万公里的高速公路，我国汽车拥有量激增，据悉机动车已经有2.25亿辆的保有量。由此引发的交通事故越来越引起人们关注，每年因为超载引起的交通事故占据很大的一部分，有效控制车辆超载变得非常重要，据了解现在控制超载的方式，主要还是人工检查，不定期抽查。这造成了大量人力物力资源的浪费。因此一种检查汽车超载的有效方式是极为需要的。

3.设计方案

3.1 系统的整体结构及运行机理

该汽车智能防超载系统共分为两大部分即车载部分和手持监控器部分，其中车载部分又可分为驱动模块、无线接收模块、无线发射模块、检测模块、显示模块、报警模块、电源模块、控制模块，其中检测模块、控制模块、电源模块是系统的核心模块，其余部分为系统辅助模块。运行机理是：为检测模块通过HL-8（600g）平行梁式全桥压力传感器组采集小车装载物重量引起的微小电压值，将电压信号送入由运算放大器组成的信号放大电路进行放大处理，最后将处理后的信号电压送入控制模块的ATMEGA16单片机进行AD转换的相关运算，最后得出车辆载重值，将车辆载重值发送至显示模块显示，并将车辆载重值有无线发射模块将载重信息发送至手持监控器。同时判断车辆是否处于超载状态，如果超载则声光报警及切断小车驱动电路，使小车失去驱动动力不能正常行驶。

第31卷第6期2019年12月Vol.31，No.6 Dec．，2019China Agricultural Informatics2019，31（6）：107-115

基于物联网的茶树病虫害监测预警系统设计与实现

赵小娟1，叶　云1※，冉耀虎2

（1. 广东轻工职业技术学院生态环境技术学院，广州510300；2. 广州海睿信息科技有限公司，广州510663）

摘要：【目的】基于物联网技术的茶树病虫害监测预警系统为农业生产过程病虫害绿色

防治工作提供了技术支持，对提高茶叶品质和产量、保障茶园生态安全具有重要作用。 【方法】基于物联网、多媒体、计算机图像识别、GIS等技术设计茶树病虫害监测预警系统，

结合自动虫情灯、自动性诱仪、孢子捕捉仪、智能气象仪、高清摄像机等物联网硬件设备，

实现茶园环境数据、病虫害信息的自动化监测和病虫害信息在地图上的可视化展示，并通过

构建病虫害发生的环境气候模型，对病虫害发生进行预警。【结果】茶树病虫害监测预警系

统在英德市试点茶园进行了应用，系统软硬件配合良好，实现了茶园生产环境监测、虫情监

测、病虫害预警等功能。【结论】茶树病虫害监测预警系统的应用提高了茶园病虫害防治工

作效率，促进了茶叶产业的经济效益增长和可持续发展。关键词：物联网；茶树；病虫害；监测；预警DOI：10.12105/j.issn.1672-0423.20190611

0　引言

广东省英德市是华南茶区之一，产茶历史悠久。英德红茶以其外形匀称优美、色泽

乌黑红润、汤色红艳明亮、香气浓郁纯正等特点，与云南滇红、安徽祁红并称“中国三

大红茶”，是我国主要的红茶出口品种。“英德红茶”于2006年12月获得国家地理标志

产品保护。近年来，随着英德红茶种植面积的不断扩大及茶树树龄的增加，加之气候变

化的影响，茶树病虫害日趋严重，成为制约英德红茶产业可持续发展的问题之一［1］。

英德地区气候条件温暖高湿，茶树树冠茂密，容易发生病虫繁衍和孳生。茶树常发