基于GIS的智能喷灌控制系统上位机的设计与实现

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:kyc618
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目前我国,干旱缺水已经成为制约国家经济发展的一个重要原因,我国的人均淡水占有量仅为世界平均水平的四分之一,在全球排名一百二十位左右,是全球人均水资源最缺乏的国家之一。我国的人均可利用水资源总量只达到了900立方米,并且分布得非常不均衡。农业是我国国民经济的基础产业,近年来国家对农业大发展越来越重视,要想大力发展农业,水资源是必不可少的关键因素。我国用于农业生产方面的水资源占全国总用水量的百分比为68%,其中用于农业灌溉的水资源占了农业用水量的90%以上。目前我国水资源的现状为严重短缺,农业用水浪费的现象严重,水质被污染等现象日益加重,加上目前我国大部分农田都是选用传统的水漫灌的方式,致使灌溉的效率很低,灌溉水利用率仅为43%,与发达国家差距非常大,它们灌溉水利用率达到了70%-80%,可见我国水资源的利用率非常低,水资源被浪费的问题非常严重。以上这些问题已经严重地制约了我国农业在可持续发展道路上前进的步伐。为加速我国农业的现代化发展,实现智能化的节水灌溉,提高水资源在农业生产中的利用率,缩小与国外现代化农业灌溉水平的差距,本文提出了一种基于GIS的智能喷灌控制系统,对整个农田的环境信息进行科学的监控,为智能喷灌策略提供依据。本文以无线传感网络和GPRS通信网络硬件平台为硬件基础,选用B/S的开发模式,引入GIS技术,以Eclipse为开发平台,Java为开发语言,Web服务器选用Tomcat,后台数据库管理系统选用Mysql,来开发可视化的智能喷灌控制系统。本系统不仅可以实时获取农田中的各项气象信息(空气温湿度、土壤温湿度、风速、风向、光照度),而且可以管理和分析这些采集到的环境信息,根据这些信息可以决定是否喷灌,远程控制农田中电磁阀的开关。引入GIS技术后,还可以在地图上显示农田中各个地块的一些属性信息,包括面积,经纬度以及一些有关于农作物的信息。本系统为用户对农田环境信息的管理和决策提供了很大的方便。最后,在实际应用中对该系统的各项性能进行了测试,测试的结果表明,本系统的软硬件设计符合现代农田智能控制喷灌和农田环境信息管理的需要,可以实现远程监控,并且具有很好的可扩展性,技术性能可以满足智能喷灌控制系统的远程监控的实际需要。本论文研究的主要内容包括:(1)研究了智能喷灌控制系统实现的硬件组成,包括监测农田各项环境因素的传感器的选择,农田中控制喷灌的电磁阀的选择,GPRS模块的选择以及监测终端与服务器通信方式的选择这几个方面的内容。(2)研究了实现智能喷灌控制系统的关键技术,对C/S和B/S两种开发模式的优缺点进行了比较,最后决定采用B/S的开发模式。系统选用的开发语言为Java,Mysql为数据库平台,并对GIS技术进行了研究,在B/S模式中引入ArcGIS技术,使系统中的农田信息可以在地图上形成可视化的展示。(3)对智能喷灌控制系统进行了功能性和非功能性的需求分析,明确了系统的设计原则,完成了系统的的总体设计和数据库设计,对系统平台的结构设计,工作流程以及各个功能模块进行了详细的分析和设计。(4)以模块化的思想,通过Java和SQL Server数据库结合编程,开发了基于GIS的智能喷灌控制系统,实现了远程控制农田喷灌,基于GIS的农田信息的管理、网络发布以及实时读取农田环境数据、显示、查询、统计分析等功能。(5)对智能喷灌控制系统中监测农田环境信息的传感器的精度和稳定性进行了测试,同时对远程控制电磁阀进行了测试,以及系统中各个模块的功能都进行了测试。
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