基于物联网技术的农业墒情远程检测系统的设计开题报告.docx

青岛农业大学毕业论文(设计)开题报告 题 目： 基于物联网技术的农业墒情远程检测系统的设计姓 名： 阎瑞正 学 院： 机电工程学院 专 业： 农业电气化及其自动化 班 级： 2012. 02 学 号： 20125413 指导教师： 岳丹松 2016年 3 月 16日说 明一、有关说明毕业论文(设计)题目确定后，学生应尽快征求导师意见，讨论题意与整个毕业论文(或设计)的工作计划，然后根据课题要求查阅、收集有关资料并编写研究提纲，主要由以下几个部分构成：1.研究(或设计)的目的与意义。应说明此项研究(或设计)在生产实践上或对某些技术进行改革带来的经济、生态与社会效益。有的课题过去曾进行过，但缺乏深入研究，可以在理论上继续做些探讨，说明进一步研究对科学发展的意义。2.国内外同类研究(或同类设计)的概况综述。在广泛查阅有关文献后，对该类课题研究(或设计)已取得的成就与尚存在的问题进行简要综述，只对本人所承担的课题或设计部分的已有成果和存在问题进行有条理地阐述，并提出自己对相关问题的看法，找到研究主题的切入点，引用内容要有标注。3.课题研究(或设计)的内容。要具体写出将在哪些方面开展研究，要重点突出。研究的主要内容应是物所能及、力所能及、能按时完成的，并要考虑与其它同学的互助、合作。4.研究(或设计)方法。科学的研究方法或切合实际的具有新意的设计方法，是获得高质量研究成果或高水平设计成就的关键。因此，在开始实践前，学生必须熟悉研究(或设计)方法，以避免蛮干造成返工，或得不到成果，甚至于写不出毕业论文或完不成设计任务。5.实施计划。要在研究提纲中按研究(或设计)内容落实具体时间与地点，有计划地进行工作。二、注意事项1.开题报告的撰写完成，意味着毕业论文(设计)工作已经开始，学生已对整个毕业论文(设计)工作有了周密的思考，是完成毕业论文(设计)关键的环节。在开题报告的编写中指导教师只可提示，不可包办代替。2.无开题报告者，不准申请答辩。3.本表要用计算机填写，签字要手写，一式三份，本人、导师、所在学院(要原件)各一份。4学生可根据内容的多少调整表格的大小。一、选题依据(拟开展研究项目的研究目的、意义等)研究目的：精准农业是二十一世纪世界农业的主要发展方向。本文就基于物联IN（Internet Of Things，IOT）技术实现农业墒情远程监测的技术路线、系统设计等，提出通过无线传感器网络，实现对农业土壤温度、湿度等土壤墒情信息进行自动化采集与存储的信息系统技术。通过该系统的推广与应用，必将为获取精确的作物环境和作物信息提供有力的支持，为当前精准农业研究做出一点贡献。研究意义：随着智能农业、精准农业的发展，智能感知芯片、移动嵌入式系统等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽，通过使用无线传感器网络可以有效降低人力消耗和对农业环境的影响，获取精准的作物环境和作物信息，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备，足不出户就可以监测到农田信息，实现科学种植、科学管理促进了现代农业发展方式的转变，农业物联网技术的推广应用，也是农业现代化水平的一个重要标志。物联网在农业和农村信息化领域中得到广泛应用，如：精准农业、智能化专家管理系统、远程监测和遥控系统、生物信息和诊断系统、生物信息和诊断系统、食品安全追溯系统等，为提高农业自动化、信息化水平，从整体实现农业智能化、自动化，通过对国内外农业物联网研究状况的分析，应用无线传感网络、RFID等相关技术，如果能研发出一套基于物联网技术的农业墒情远程检测系统，就能对农业的智能化和自动化运作的发展做到一点推进。因此，进行基于物联网技术的农业墒情远程检测系统的设计很有现实意义。二、国内外同类研究或同类设计的概况综述(在充分收集研究主题相关资料的基础上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，附主要参考文献)物联网概念在1999年提出，是将所有物品通过各种信息传感设备，如射频识别装置、基于光声电磁的传感器、3S技术、激光扫描器等各类装置与互联网结合起来，实现数据采集、融合、处理，并通过操作终端，实现智能化识别处理1。物联网技术在农业中的应用既能改变粗放的农业经营管理方式，又能提高动植物疾病防控能力，确保农产品质量安全，引领现代农业发展2。随着农业科技的发展以及国家对三农的高度重视，特别是国家2012农业国家一号文件颁布后，国家科技园、各大农业园区、农场等农业机构企业积极寻求在良种培育、节本降耗、节水灌溉、农机装备、新型肥药等方面的高新技术，力求突破现存的农业技术瓶颈，真正实现现代化农业3。精准农业是21世纪世界农业重要发展方向4。在美国、加拿大等发达国家，精准农业已经形成一种高新技术与农业生产相结合的农业，成为农业可持续发展的重要途径5。应用农业物联网监测系统重要组成的无线传感器网络进行农田土壤墒情信息获取可以满足快速、准确、连续测量的要求6。无线传感器网络作为一种全新的信息获取和处理技术，凭借其低耗能、低成本、高可靠性的优点，已经逐渐渗透到农业领域7。国外目前已有相关的理论和应用研究。美国加州Camalie葡萄园在1.78hm2区域部署了20个Mica2dot节点，组建了土壤温湿度监测网络，同时还监测酒窖内存储温度变化，2005年和2006年普通产量分别较上一年翻了一倍，用时也改变了葡萄酒品质，节省了灌溉用水8。2002年因特尔公司率先在俄勒冈州建立了第一个无线传感葡萄园。传感器节点被分布在葡萄园的每个角落，每隔1min检测1次土壤温度、湿度或该区域有害物的数量以确保普通可以健康成长，从而获得大丰收9。国内一些科研院所和高校展开了相关研究，但国内在这方面的研究则还处于较低的水平，应用不广泛10。农业灌溉是我国的用水大户，其用水量约占总用水量的70%11。据统计，因干旱造成我国粮食每年平均受灾面积达两千万公顷，损失粮食占全国因灾减产粮食的50%。长期以来，由于技术、管理水平落后，导致灌溉用水浪费十分严重，农业灌溉水平的利用率仅40%12。土壤水分是农作物生长的关键性限制因素，土壤墒情信息的准确采集是进行农业节水灌溉、最优调控的基础和保证，对于节水技术有效实施具有关键性的作用13。对土壤墒情信息，从宏观到微观的监测预测和动态分析，传统获取手段已经很难实现。如果根据监测土壤墒情信息，实时控制灌溉时机和水量，可以有效提高用水效率。快速有效地描述影响作物生长的田间信息，成为目前开展精细农业实践迫切需要解决的基础问题之一14。农业物联网监测系统为农田信息获取提供了一个崭新的思路15。物联网是通过射频识别、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络16。把传感节点布设于农田等目标区域，网络节电大量实时、精确地采集温度、湿度、光照、气体浓度等环境信息，这些信息在数据汇聚节点汇集，网络对汇集的数据进行分析，帮助生产者有针对地投放农业生产资料等，从而更好的实现耕地资源的合理高效利用和农业现代化精准管理，推进农业生产的高效管理、提高农业生产效能17。主要参考文献：1  罗锡文，臧英，周志艳.精细农业中农情信息采集技术的研究进展J.农业工程学报，2006,22（1）：167173.2 王凤花，张淑娟.精细农业田间信息采集关键技术的研究进展J.农业机械学报，2008,39（5）：112121.3 李建中，高宏.无线传感器网络的研究进展J.计算机研究与发展，2008,45（1）：15.4 张瑞瑞，陈立平，郭建华.农田土壤监测无线传感器网络通信平台J.农业工程学报，2008,24（2）：84.5 ZANG X H,FANG J L,YU X.Design and Implementation of Nodes Based on CC2430 for the Agricultural Information Wireless MonitoringC,In:Proceeding the 2 nd International Conference on Conputer and Automation Engineering,Singapore,2010:556559.6 李作伟.设施农业物联网关键技术及工程化应用探讨J.农业工程，2012,4:14.7 梅方权.智慧地球与感知中国物联网的发展分析J.农业信息网络，2009,21（12）：57.8 LO PEZ RIQUELME J A,SOTO F,SUARD I AZ J,et al.Wireless Sensor Networks for precision horticulture in Southern SpainJ.Computer and Electronics in Agriculture,2009,68(1):259 ANASTASL G,CONTI M,FRANCESCO M D,PASSAREKLLA A ,Energy conservation in wireless sensor networks:A surveyJ.Ad Hoc Networks,2009,7(3):1210 王亚维.物联网发展综述J.科技信息，2012，（3）：545611 侯建平.精准农业发展模式选择与评价研究J.农业信息网络，2007:1612 宁焕生，张瑜，刘芳丽.中国物联网信息服务系统研究.电子学报，2006,34（12）：124126.13 高峰，张文安等.基于无线传感器网络的作物水分状况监测系统研究与设计J.农业工程学报，2009,25（2）：107112.14 沈维政.物联网在农业中的应用J.东北农业大学学报，2011，（5）：3415 吴明秋，何生荣.基于物联网的干旱区智能化微灌系统J.农业工程学报，2012，（1）.16 吴振玉.基于Web的物联网应用体系架构和关键技术研究D.北京邮政大学，201317 张喜海，张长利，房俊龙.面向精准农业的土壤温度监测传感器节点研究J.农业机械学报，2009，（40）：237240.三、研究方案(研究内容、目标、研究方法、技术路线、拟解决的问题、特色或创新点等)1、研究内容 本文就基于物联技术实现农业墒情远程监测的技术路线、系统设计等，提出通过无线传感器网络，实现对农业土壤温度、湿度等土壤墒情信息进行自动化采集与存储的信息系统技术。2、研究目标（1）、系统可以对土壤温湿度进行远程检测；（2）、系统可以结合温湿度的情况，通过控制器或后台监控系统完成对土壤温湿度进行一定的改善3、研究方法（1）、资料搜集法：通过上网搜索及去图书馆查阅相关论文和报刊等方法，了解并掌握箱式变电站的特点和发展前景；（2）、资料考证法：对广泛收集的资料进行整理、分析，结合所学专业课程及他人研究成果，掌握基于物联网技术的农业墒情远程检测系统设计的方法和过程；（3）、分析归纳法：对资料进行全面、深入的分析归纳，创造出自己的设计方案。4、技术路线首先，通过实际观察思考、查阅资料，通过分析资料确定系统所需要实现的功能方案，并绘制系统流程图。然后进行系统硬件安装调试并且绘制电路图，根据电路图进行硬件电路焊接调试，完成系统样品设计。最后编写程序，调试各电路和传感器，分步完成各部分的设计，通过测试不断完善硬件和软件设计，最终完成系统整体设计。5、创新点：(1) 系统可靠性高，操作简便；(2) 多种控制连接方式，能满足不同条件（地形、布局、规模等）下的控制连接模式，各控制设备之间可采用无线或有线方式连接。四、进程计划(各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等)第1周：确定毕业设计题目，查找有关的资料。第2周：按照毕业设计任务书的要求查找并学习相关资料。第3周：了解基于物联网技术的农业墒情远程检测系统设计的相关知识，撰写开题报告。第4-6周：根据要求进行系统控制电路、机械结构设计和调试等工作。第8-10周：对系统进行程序设计，并准备中期检查；完成论文的初稿。第11-12周：修改完善论文，准备毕业答辩。第13-14周：完成毕业答辩并上交毕业设计材料。五、导师评语 年 月 日