張蕓+韓永奇+馬超

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)都由傳統(tǒng)的作業(yè)方式向信息化方向發(fā)展，面向各種行業(yè)的監(jiān)測(cè)管理軟件也應(yīng)運(yùn)而生，監(jiān)測(cè)管理軟件能夠幫助管理者進(jìn)行管理、獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（音頻、視頻、文字等數(shù)據(jù)），實(shí)現(xiàn)資源整合及信息共享。現(xiàn)今監(jiān)測(cè)管理軟件已成為不可缺少的行業(yè)管理工具。智能大棚溫濕度管理系統(tǒng)憑借計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的要求，形成一套可對(duì)大棚溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的輔助系統(tǒng)軟件，為農(nóng)業(yè)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)提供了方便。本文主要介紹使用JavaWeb技術(shù)，結(jié)合Spring、Hibernate、Strust2 三大框架實(shí)現(xiàn)基于B/S結(jié)構(gòu)的智能大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。

關(guān)鍵詞：智能;溫濕度;實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);數(shù)據(jù)

中圖分類(lèi)號(hào)： TP274.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： ?A ? ? ? ? ? ? ? DOI編號(hào)： ? 10.14025/j.cnki.jlny.2016.24.068

1課題研究背景

中國(guó)自古就是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在國(guó)民生產(chǎn)中占據(jù)了重要的比重和地位。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)生產(chǎn)力水平的要求不斷提高，迫切要求中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展走現(xiàn)代化、科技化的道路。在眾多的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式中，溫室大棚也成為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)比較重要的生產(chǎn)方式之一，所以在科技不斷進(jìn)步的今天對(duì)溫室大棚生產(chǎn)技術(shù)提出了生產(chǎn)和管理過(guò)程全自動(dòng)化的要求。采用電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室大棚主要環(huán)境參數(shù)的采集、分析、存儲(chǔ)和控制，實(shí)現(xiàn)溫室大棚農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)作物的生產(chǎn)跟溫度、濕度、二氧化碳濃度、土壤的含水量、肥量等息息相關(guān)。在我國(guó)有些地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了溫室大棚的智能化，對(duì)信息的采集也比較精準(zhǔn)，但是很多軟件部分都是采用客戶(hù)端和服務(wù)器（C/S）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和查詢(xún)就必須要在電腦上安裝客戶(hù)端后才能對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)。每次系統(tǒng)的升級(jí)都需要重新安裝客戶(hù)端，從而從不同的方面對(duì)使用造成了局限。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的管理軟件開(kāi)始使用瀏覽器和服務(wù)器（B/S）體系結(jié)構(gòu)型模式，用戶(hù)只要通過(guò)瀏覽器就可以進(jìn)行管理，用戶(hù)不僅僅可以在電腦上進(jìn)行操作，隨著移動(dòng)設(shè)備的不斷普及，用戶(hù)也可以通過(guò)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行操作，從而提高了使用的靈活性。瀏覽器和服務(wù)器（B/S）體系結(jié)構(gòu)型模式使軟件系統(tǒng)的改進(jìn)和升級(jí)更便捷，只需更新服務(wù)器端的軟件就可以，這減輕了異地用戶(hù)系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)的成本。所以智能大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也從傳統(tǒng)的C/S模式發(fā)展到目前B/S模式。

2課題研究的意義

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)的測(cè)控手段大多采用人工檢測(cè)和手工式操作，不可避免地存在著很多問(wèn)題：比如勞動(dòng)強(qiáng)度大、測(cè)控實(shí)時(shí)性差、效率低、成本高、精度低等，不但需要大量的勞動(dòng)力，而且對(duì)信息的整合和分析也都不是十分準(zhǔn)確，往往因?yàn)殄e(cuò)誤的信息，導(dǎo)致用了錯(cuò)誤的方法，使問(wèn)題沒(méi)有得到解決，錯(cuò)過(guò)了最佳防治時(shí)間，最終導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失。所以獲取精確的信息，幫助大棚的管理者精確的獲取大棚內(nèi)的各項(xiàng)信息，并根據(jù)系統(tǒng)得到的信息進(jìn)行合理的調(diào)度資源，及時(shí)準(zhǔn)確的解決在生產(chǎn)中的問(wèn)題，提高工作效率等，是本系統(tǒng)的主要目的。采用客戶(hù)端和服務(wù)器（B/S）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)使用的靈活性。

3課題研究思路

該智能大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用JavaWeb技術(shù)，使用Spring ，Struts2，Hibernate 三大框架整合實(shí)現(xiàn)B/S模式開(kāi)發(fā)。在開(kāi)發(fā)工具上選擇使用MyEclipse10，數(shù)據(jù)庫(kù)選用開(kāi)源的MySQL5.0。在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用JavaScript和JQuery實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)效果的展現(xiàn)和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)校驗(yàn)。使用CSS+DIV技術(shù)完成頁(yè)面布局，所有頁(yè)面統(tǒng)一布局。為提高系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率，使系統(tǒng)具有很好的可擴(kuò)展性，采用五層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（視圖、緩沖、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)測(cè)），降低系統(tǒng)的耦合度，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性。

智能大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足以下幾個(gè)目標(biāo)：

界面設(shè)計(jì)友好：界面設(shè)計(jì)樣式統(tǒng)一，功能操作簡(jiǎn)單，界面簡(jiǎn)單美觀，可視化效果好，界面中顏色搭配合理。

高易用性：由于采用B/S結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，用戶(hù)沒(méi)有客戶(hù)端的限制，只要通過(guò)瀏覽器就可以實(shí)時(shí)進(jìn)行操作，隨著移動(dòng)設(shè)備的普及，更加提高了該系統(tǒng)的易用性和靈活性。

高可靠性：智能大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)映射文件是在XML文件中進(jìn)行配置，未在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置，所以該系統(tǒng)可在沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù)的情況下繼續(xù)使用，即使在運(yùn)行中數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)問(wèn)題，也不會(huì)影響到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)。

可維護(hù)性：由于節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)映射文件可動(dòng)態(tài)加載，在需要添加新的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，不需要關(guān)閉服務(wù)器進(jìn)行添加映射信息，只要在瀏覽器上操作即可以完成新節(jié)點(diǎn)映射文件的添加。

4 智能大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分析

4.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)特性分析

智能大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和以往的普通B/S結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)有所不同，智能大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的要求要比普通系統(tǒng)數(shù)據(jù)高的多，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)，要進(jìn)盡可能的保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，在用戶(hù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，要保證每一條數(shù)據(jù)都要經(jīng)過(guò)瀏覽器顯示給用戶(hù)。所以對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和完整性要求很高[3]。

4.2監(jiān)測(cè)的基本過(guò)程

一是數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)發(fā)送。智能大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是通過(guò)在大棚中的傳感器進(jìn)行收集，然后在通過(guò)智能芯片對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后在通過(guò)網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)發(fā)送到指定的服務(wù)器上。

二是服務(wù)器端數(shù)據(jù)的處理過(guò)程。當(dāng)服務(wù)器接收到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)進(jìn)行唯一標(biāo)記，然后將數(shù)據(jù)放到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)池中，等待用戶(hù)通過(guò)瀏覽器獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶(hù)發(fā)起實(shí)數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)池查找匹配數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)。

三是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基本過(guò)程圖，如圖1所示：

圖1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基本過(guò)程

4.3數(shù)據(jù)流程分析

根據(jù)智能大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的要求，在有用戶(hù)啟動(dòng)監(jiān)測(cè)功能時(shí)，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性的同時(shí)，還要保證每一條數(shù)據(jù)都能到達(dá)用戶(hù)監(jiān)測(cè)端。所以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是通過(guò)在大棚中的傳感器進(jìn)行收集，然后在通過(guò)智能芯片對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后在通過(guò)網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)發(fā)送到指定的服務(wù)器上。

在服務(wù)器上對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分流操作。數(shù)據(jù)到達(dá)服務(wù)器中，根據(jù)節(jié)點(diǎn)映射信息對(duì)接收的信息進(jìn)行處理，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分流操作，一邊將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，一邊將接收到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)放入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)池中。

在用戶(hù)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，如果是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，服務(wù)器將直接到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)池中獲取與之匹配的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行響應(yīng)，如果是歷史數(shù)據(jù)，服務(wù)器將根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的獲取條件到數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)操作并響應(yīng)查詢(xún)到的數(shù)據(jù)信息。

4.4 功能分析

4.4.1 監(jiān)測(cè)功能 根據(jù)智能大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性的要求，該系統(tǒng)內(nèi)集成了對(duì)大棚內(nèi)的數(shù)據(jù)可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。

4.4.2 歷史數(shù)據(jù)查詢(xún) 在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常需要對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理，有時(shí)會(huì)針對(duì)某一時(shí)間段的某些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出一些結(jié)論，然后對(duì)大棚中的作物采取一些預(yù)防或救治措施。所以要在該系統(tǒng)中添加歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)功能。

4.4.3 監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)映射信息添加、查詢(xún)和刪除 該智能大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)在一臺(tái)服務(wù)器上監(jiān)測(cè)多個(gè)節(jié)點(diǎn)信息的系統(tǒng)，所以在使用中會(huì)有節(jié)點(diǎn)信息的添加、查看和刪除等操作，在實(shí)際生產(chǎn)中不能通過(guò)修改原碼的方法添加和刪除節(jié)點(diǎn)映射信息，所以必須要在系統(tǒng)功能上實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)映射信息的添加和刪除功能。

4.4.4 用戶(hù)管理 該智能大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于用戶(hù)的劃分比較簡(jiǎn)單，分為超級(jí)用戶(hù)和普通用戶(hù)，超級(jí)用戶(hù)有監(jiān)測(cè)、歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)、用戶(hù)管理、監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的查詢(xún)、添加和刪除權(quán)限，而普通用戶(hù)則只有監(jiān)測(cè)和歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)功能的權(quán)限。

5 結(jié)語(yǔ)

該智能大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)避免了由傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)的測(cè)控手段大多采用人工檢測(cè)和手工式操作導(dǎo)致的問(wèn)題，幫助大棚的管理者精確地獲取大棚內(nèi)的各項(xiàng)信息，并根據(jù)系統(tǒng)得到的信息進(jìn)行合理的調(diào)度資源，及時(shí)準(zhǔn)確地解決在生產(chǎn)中的問(wèn)題，提高工作效率。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：張蕓，碩士，長(zhǎng)春科技學(xué)院，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。