农业工程研究论文

2022-04-15

摘要：在温室花卉种植过程中，传统的管理方式落后，自动化性能较差，为达到温室花卉智慧种植，文章提出使用树莓派进行温室花卉监测系统的设计方案。通过DHT11获取温室环境数据，利用树莓派3B对获取的数据进行分析并开发了一套APP供用户随时读取温室环境中温湿度信息，方便用户实时监控温室的温湿度。今天小编为大家推荐《农业工程研究论文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

农业工程研究论文篇1：

丘陵山区小型农业蓄水工程研究

【摘要】大部分山东丘陵区受季候风的影响，降水量的年际分配和年内分配很不均匀，丘陵与平原交错，结阜成岗，聚水成渊，旱涝灾害频繁。塘坝是中国丘陵地区农田灌溉、人畜用水和水产养殖等的重要水源工程和水利基础设施。塘堰工程规模小，技术简单，对地形地质条件要求较低，不会引起社会问题。虽然单个塘堰的蓄水能力不大，但由于数量众多，塘坝群总的蓄水能力很大，在保障区域供水方面发挥着重要作用。

【关键词】塘坝系统；可供水量；抗旱能力；供水能力

近 20 年来由于人为因素或管理不善，多数塘坝一直未进行过大规模的清淤整治，塘坝淤积严重，部分已淤死，丧失了使用功能，使得应有的效益无法正常发挥。因此，定量计算不同水文年塘坝系统可供水量，根据供需现状采取必要的措施提高塘坝供水能力，维持其正常功能，修复受损系统，促进农村水利建设显得十分重要。

一、国内外研究现状

改革开放以来，我国农村经济发展较为缓慢，其中一个重要的制约因素如前文所述，我国农田水利供水能力不足，不能满足农村生产、农村生活和农村生态的用水需求。究其原因，一方面，由于我国属于水资源短缺国家，降雨时空分布不均，农田经常饱受水早灾害的威胁。另一方面，自从推行市场发展后，我国农村农田水利建设发展不均衡。在长期的农业发展过程中我国小型水利工程的研究大致经历了两个阶段，也就是试验研究阶段、试点示范阶段。

二、节水灌溉工程治理措施

广义而言，节水灌溉工程治理措施應该包括水源工程（在本区主要是指蓄水工程，即小水库、塘坝蓄水工程）、输水和田间灌溉工程。

（一）水源工程治理措施

本区农田灌溉水源工程所占有的水面率比较高，由于小型水利工程建设的盲目性和随意性、原建标准低、管理粗放、工程投入不足、设施配套不完善，目前尚不能充分发挥充分的效益。水源工程治理的最根本的措施仍然是从工程质量出发，提高坝（埂）工程标准，打造工程质量，进一步开拓库容塘容，尽可能较多地拦蓄地表径流。与其同时，应及时对现有的放水涵、溢洪道以及坝（埂）进行防渗处理和加固。水源工程治理投资比较大，管理也比较难，最后还是要靠群众自己集资解决，但是水利部门应作好水源工程规划，各地按照规划，对本区各类水源工程进行达标整修和水资源的统一管理，使本区的水资源得到合理利用。

（二）输水工程治理措施

山东邹城丘陵易旱地区特别是位于分水岭两侧区域土壤密实粘重，透水性差，是理想的筑渠土料。因此，本区农田灌溉渠系多数是采用土渠。但存在的问题是灌溉渠系工程不配套和不完整，包括小水库在内的大量塘坝灌区没有固定的输水渠。在灌溉期间，直接放水串田灌溉，给灌溉管理和水量控制带来诸多不便；有些水源工程虽然采用了一些输水渠道，但渠系规划设计多不够规范，建设标准也比较低，更缺乏比较完整的配套设施。加上工程失修，缺少管护，存在缺口、坍坡，灌溉时跑水的情况随处可见；一些田间渠道，由于受到野生穴居动物侵蚀诸如鼠洞、蛇洞和其它洞穴的存在，在放水时，也存在渠系严重渗漏水的情况。为此，针对本地区输水工程问题提出以下治理措施。

1.认真进行输水工程规划设计

山东邹城丘陵易旱地区地形复杂，田块零乱，高低不一，要解决串灌问题，工作难度较大。为了提高供水工程供水的有效利用系数，进行灌溉渠系规划设计时，应该密切结合当地农业规划、地形地质、灌区分类、灌溉作物、面积以及所采用的田间灌水技术情况，针对实际问题如农业种植结构、农村产业结构、农民承包等，尽可能与农田基本建设结合起来，在农田水利基本建设和改造的基础上认真进行输水工程规划设计。规划设计应因地制宜地选用渠系型式，过水断面和渠道建设标准，严格保证输水工程质量。为了便于工程管理，在工程技术上协调好农田串灌问题，输水渠道尽可能与田间生产道路结合。

2.严格施工质量，减少管道渗水

在输水工程施工中，为了确保工程质量，必须合理选择正确的施工技术，并对整个施工过程采取有效的管理措施。测量技术、导流方案、土料回填均应符合渠身防渗、稳定和强度要求，做到层层夯实，确保过水断面和渠道结构尺寸不误。为了降低渗水损失，在向地势较高的塝田或岗塝输送水源时，应采用渠道防渗砌护，主要指土料防渗、石料防渗、混凝土砌护防渗、水工膜防渗等方法，能有效的减少灌溉损失 80%左右。但在施工中，要特别注意施工质量，防止接头漏水。

3.因地制宜，完善小型渠系配套

山东邹城丘陵易旱地区地形破碎，坡度较陡，在渠系建设中要解决好配套问题。其中小型涵洞和跌水工程视其实际情况在工程设计中可分立或结合，尽可能采用装配式结构。进入农田的放水口的断面设计与灌溉需水有关，由于花生、地瓜，经济林等灌溉在各个不同生育期流量变化较大，放水口结构型式的选择还有待进一步探讨。花生、地瓜，经济林等需水量大且用水集中，对放水口尺寸要求较大，而在以后的过程中，由于强调节水管理，放水口尺寸相对较小。

（三）节水灌溉技术

节水灌溉技术主要有畦灌、管灌、喷灌、微灌、滴灌和田间综合节水技术等，其中喷灌有显著的节水、省工、增产等效果，几乎适用于所有的旱作物，适用于大部分地区；滴灌经济效益高，工程投资也很高；管灌水质好，造价高；微灌水的有效利用系数高，投资少、见效快，符合本地区经济技术特点，可以用于本区经济作物灌溉，但其灌水器易于堵塞。本地区的灌溉水源主要为小水库、塘坝，水体中杂质含量大，用于滴灌、微灌的水源须进行严格的过滤，否则会影响灌溉系统的正常运行。另外本区土壤粘重密实，透水能力弱，在灌溉中采用地面沟洫输水，实行浸润灌溉效果比较理想。安徽水利科学院试验站试验证明，采用这种方法灌溉与漫灌、畦灌相比，其节水率在 25%以上，增产率较畦灌为 11.8%，较漫灌为 17.5%。

结语：

综上所述，深刻理解可供水量的基本概念，分析了它与可利用水资源量、供水能力之间的联系与区别。可供水量是指在不同水平年、不同保证率情况下，可利用水资源量、需水量及工程供水能力三者结合条件下工程可提供的水量。结合传统的经验方法和初具雏形的理论方法，找出适合该区现状的塘坝可供水量计算的简便方法，为塘坝规划提供合理科学依据。

参考文献：

[1]陈香朋，王平.塘堰工程在淠史杭灌区的调蓄作用[J].中国农村水利水电，2012（2）：26-27.

[2]赵群.水资源可供水量分析探讨[J].水利科技， 2011（S1）：34-36.

[3]吴奇明，雷勇.村镇集中供水工程供水规模的计算[J].江西水利科技， 2011（1）：75-77.

[4]学功，崔招女，李晓琴.村镇供水工程规模的合理确定[J].中国水利，2013（10）：90-93.

[5]奇明，高勇.村镇集中供水工程供水规模的计算[J].江西水利科技， 2012（1）：75-77.

作者：刘凡华

农业工程研究论文篇2：

物联网监测系统在温室花卉中的应用研究

摘要：在温室花卉种植过程中，传统的管理方式落后，自动化性能较差，为达到温室花卉智慧种植，文章提出使用树莓派进行温室花卉监测系统的设计方案。通过DHT11获取温室环境数据，利用树莓派3B对获取的数据进行分析并开发了一套APP供用户随时读取温室环境中温湿度信息，方便用户实时监控温室的温湿度。经在智慧农业工程研究中心的实际运行检测，系统运行良好，有一定的推广空间。

关键词：树莓派;监测系统;物联网

0 引言

我國是农业大国，农作物种植依然是农民的主要收入途径。随着近几年智慧农业的发展，物联网技术已经在现代种植业中发挥了重要的作用，既提高了现代种植业的生产效率，同时也大大降低了人力劳动成本。

然而在农业生产的实际操作中依然面临一些困难。农业种植管理依然保持传统的生产模式阶段，且主要靠人力进行管理，通过提高作物的产量与品质来发展农业生产。大部分土地种植经营者文化水平不高，种植技术比较落后，外加天气的经常变化及季节更替，大田种植不宜于管理与现代化器械设备的应用。为了有效利用耕地，改善植物生长环境，方便管理，规模化的大棚种植发展成为了一些农村的重要产业。

应用温室大棚种植农作物，在中国北方地区应用很广，人们常说的大棚菜就是利用温室技术种植出来的蔬菜。虽然说温室技术在我国应用很广，但是都是温室技术的简单应用，利用塑料薄膜把农作物罩起来保温保湿，属于学术上谈到的日光温室技术，应用计算机技术的智能温室应用较少。[1]

本文依据数字农业重点学科项目研究内容进行论述，以吉林农业科技学院电气与信息工程学院智慧农业工程研究中心作为数据采集基地，主要在温室花卉种植方面采用树莓派小电脑读取温室花卉温湿度数据，通过传感器技术与嵌入式技术实现对温室花卉植物生长环境信息的感知，获取环境数据来分析花卉植物的最佳生长条件，方便规模花卉种植者进行精准管理。

1 树莓派概述

树莓派是Raspberry Pi电脑板的中文译名，是世界上最小的卡片式电脑。近年来，树莓派由于其外形小巧、携带方便等优点，在开源硬件领域成为高阶的硬件产品。[2]树莓派早期有A和B两个型号，后期又推出B+和A+两个型号，目前已经更新到第四代。就像其他任何一台运行Linux系统的台式计算机或者便携式计算机那样，利用树莓派可以做很多事情。它可以使用SD卡作为“硬盘”，可以外接USB硬盘;可以播放视频，甚至可以通过电视机的USB接口供电。通过树莓派实现的物联网应用场景为物联网的实现提供了硬件基础。利用物联网来监测和维护植物的正常生长，使用传感器与植物相结合，监测植物的实时状态。

2 硬件设计

硬件设计部分通过温湿度传感器获得温室土壤温度和湿度数据信息，通过树莓派读取传感器中的数据并将其传到物联网开发平台中，具体设计方案如图1所示。

2.1 数据采集模块

数据采集模块采用温湿度传感器DHT11，这是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。[3]湿度±5%RH，温度±2 ℃，量程湿度20%～90%RH，温度0～50 ℃。

每次查询数据的间隔时间要大于2 s，否则可能会出现数据不准确的情况。首先由主机发送起始信号，起始信号为低电平，时间大于18 ms然后传感器开始应答，先输出80 μs的低电平，然后输出 80 μs的高电平，提醒主机准备接收信号。随后传感器开始传输数据，共发射四十位数据，前八位为温度数据整数位，再往后八位为温度数据小数位，再往后八位是湿度数据整数位，再往后八位是湿度数据小数位，再往后八位是校验位，数据0的表示方式为50 μs的低电平加26～28 μs的高电平;数据1的表示方式为50 μs的低电平加70 μs的高电平。

校验方式为：数据传送正确时校验和数据等于“8 bit温度整数数据+8 bit温度小数数据+8 bit湿度整数数据+8 bit湿度小数数据”所得结果的末八位。

2.2 数据分析模块

该模块选用树莓派3B版本。通过树莓派小电脑驱动地表感知传感器采集空气温湿度、光照强度等常见的植物生长性状，并将感知层采集到的信息通过Wi-Fi上传到数据库进行存储，方便数据的调用。并可通过相应软件对其数据进行管理操作。系统采用Python语言进行代码的编辑，MySQL作为数据库。通过整合代码，实现间隔m分钟自动采集传感器数据，并传给MySQL。其核心代码如下所示：

def main（m=0）：

print（"Start collection data，interval [%s] minutes" %（m））;

while True：

now=datetime.datetime.now（）

ifnow.minute % m == 0：

break

time.sleep（20）

print（datetime.datetime.now（））

caiji（pos）

if m>1：

time.sleep（（m-1）*60）

else：

time.sleep（60）

main（10）

电路配置方面，选用DHT11型号的温湿度传感器，使用3.3 V电源将其接到树莓派和面包板中，然后将树莓派GP10口接到面包板上，在面包板上插入一个10 000 Ω的电阻即可。

2.3 ActorCloud

ActorCloud是由杭州映云科技有限公司开发的物联网平台，基于EMQ X企业级消息中间件，是面向企业物联网的一站式支撑服务系统，能够协助企业在几天内实现对物联网设备与网络的全面管控，并建立起与企业IT流程融合的運维与运营体系。ActorCloud提供企业内部的私有部署能力，具有更强的可控性和安全性。

3 软件部分

为方便用户实时监控温室花卉数据，实现对温室环境的智能控制，通过软件设计GUI界面。主要使用Android进行设计，软硬件之间依靠Socket通信进行交流，从而实现手机客户端对树莓派服务器端的控制。[4]系统主要包括登录模块、环境数据查询与分析、历史数据查询、视频监控模块。系统开机初始化后进入监控系统界面，通过获取传感器数据显示土壤温度、湿度等属性信息，当某一属性信息达到临界值时将启用报警模式。主要模块效果如图2所示。

（1）用户登录模块。该模块主要包括一个用户登录入口、用户注册接口、取回用户密码接口和帮助说明;（2）温湿度监控模块。该模块主要用于接收树莓派传来的电信号加以处理并作为温湿度表盘所显示的数据来源，APP利用ActorCloud开源平台间接接收信号，表盘接收信息加以处理显示;（3）历史记录查询模块。此模块具有查询功能，帮助用户获取近期温湿度变化折线图，利于用户改善种植计划;（4）温湿度自反馈模块。此功能模块具有基于大数据的分析预测机制，可对未来数据进行预测，利用历史数据及函数分析得出预测函数，加以分析计算产生预测数据，并与实际数据进行对比分析，做出相应反馈，使用户获得最大经济效益。并且此模块还具有报警系统，可基于温湿度变化阈值做出自反馈，发出报警;（5）用户体验反馈模块。该功能模块提供一个向开发者反馈的渠道，以便更好地了解用户的需求及解决用户所遇到的问题，方便开发者对产品进行优化、升级和维护;（6）云论坛模块。此模块分为用户交流平台、相关商品推送、数据库查询、及公告栏等几部分。给用户们提供一个多维度的交流平台，方便用户进行知识学习、了解市场最新需求及商业合作信息，促进相关产品的销售，利于产业发展，对于用户的反馈进行回复及新版本优化公示等。

4 测试与结果

系统运行结果如图3所示。通过测试可以看到运行多次的结果可能不一致，这是正常情况，因为这个型号的温湿度传感器本身就不是非常精确的传感器，且环境温度一直在变化。

通过以下调节方式查看温度传感器的变化情况：（1）用手掌握住传感器，可以利用人体体温加热，让传感器测量的温度上升;（2）通过物理方式给传感器降温，让传感器测量的温度下降;（3）不停测量温度的变化情况。

5 结论

本文利用树莓派小电脑在温室花卉种植方面进行温湿度的监控，并提出供用户实时监测数据的APP的设计方案。用户通过查看APP界面可以方便地浏览温室当前的温湿度或历史记录值，软件还可以通过历史记录值对未来的温湿度进行预测并为用户提供交流平台，为用户进行温室花卉养殖提供便利。通过在智慧农业工程研究中心的实际使用，该系统的效果良好。

参考文献：

[1] 宋志扬.基于树莓派的温室大棚监控系统设计 [J].电脑知识与技术，2019，15（6）：205-206.

[2] 霍昕泽.基于树莓派的智能监控系统 [J].现代工业经济和信息化，2017，7（11）：105-106.

[3] 李雅婷，史文雅，金红娟，等.基于树莓派的智能加湿器的设计 [J].电子世界，2019（24）：139-140.

[4] 王钢，黄连丽，张松峰，等.基于树莓派的智能家居系统 [J].现代计算机，2019（32）：85-87+100.

作者简介：黄斌（1982.12—），女，汉族，吉林永吉人，系主任，讲师，硕士，研究方向：计算机应用技术;邓雨坤（2000. 02—），男，汉族，吉林延吉人，就读于电气与信息工程学院软件工程系，本科在读，研究方向：软件工程。

作者：黄斌邓雨坤白千一么贺贵

农业工程研究论文篇3：

基于Android平台的温室监控系统设计

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.13.052[HT9.]

摘要：针对温室远程监控的需要，提出一种以Android平台智能设备为终端的温室监控系统设计方案。系统由基于控制器局域网络（controller area network，CAN）总线的嵌入式子系统、温室本地服务器和Android客户端等3部分组成。基于CAN总线的嵌入式系统用于环境数据的采集和设备控制；温室本地服务器采用Java开发的监控主程序来处理、传输温室采集的数据，实现温室的本地监控；Android客户端采用基于Java开发的监控终端程序实现对温室的远程移动监控。结果表明，基于Android平台的温室监控系统能可靠地实现对温室内环境的监控。温室作业人员能够通过本系统实现对温室高效、优质调控。

关键词：温室；智能监控；Android；远程移动

收稿日期：2016-04-05

基金项目：国家自然科学基金（编号：61374094）。

作者简介：赵江武（1990—），男，浙江温州人，硕士研究生，主要从事农业工程研究。E-mail：zhaogghg@126.com。

通信作者：陈教料，博士，副教授，主要从事农业工程研究。E-mail：jlchen@zjut.edu.cn。

[ZK）]

当前，随着国内温室大棚的迅速增多，为提高农作物生产效率，增加经济收入，温室大棚的自动化测量、自动化控制成为实现温室优质、高产的发展方向。为实现低耗、高产、优质的现代温室生产形式，研究对温室内环境的高效调控是非常必要的，这对温室控制技术和理论都提出了更高的要求。

随着传感器技术、计算机控制、网络通信以及嵌入式系统等技术的快速发展，融合上述高新技术的温室监控系统逐渐被应用到温室监控领域[1-3]。马增炜等设计了基于Wi-Fi网络的温室环境远程监控系统[4]。温室环境监控系统是提高温室作物产量、降低温室能耗、减少劳动力成本的关键技术，代表了温室生产的核心竞争力。随着移动互联网技术和通信技术的发展，Android平台已经成为智能手机中用户量最多的操作系统，且能提供良好的人机界面[5]。已有一些研究者将Android系统应用到温室环境的监控中，如陈美镇等利用异构网络来监控温室网关数据[6]及陈大鹏等基于Android平台设计的温室环境远程监控系统[7]等。

本研究设计一种基于Android平台的温室监控系统，该系统能实现温室环境参数的自动采集、实时显示及温室现场设备的控制，并结合Android平台的移动便携性优势，实现温室的远程移动监控。

1温室监控系统方案

本研究的温室监控系统总体上可分为3部分，即基于CAN总线的嵌入式系统、温室本地服务器和Android客户端（图1）。各部分子系统相对独立，温室本地服务器作为系统的中间部分分别与处在系统两端的嵌入式系统和Android客户端交互，依赖聚合性较低，具有良好的可扩展性。

基于CAN总线的嵌入式系统主要负责温室数据（如温度、湿度、风速、光照、土壤水分等温室信息）的采集，并对温室环境各子系统的继电器进行控制，继电器的相应动作控制着温室环境调控设备（风机、天窗、加热器、湿帘等）的启停。嵌入式系统分为4层：（1）各个温室的传感器和控制执行器的设备层，负责温室数据、作物数据的采集和温室的机构控制；（2）设备层节点的CAN接口模块与嵌入式系统连接的CAN总线层，负责将分散在温室各处的传感器和环境控制执行器与嵌入式系统进行通信；（3）嵌入式系统的现场监控层；（4）温室本地服务器的中央监控层。嵌入式系统通过局域网实现与温室群中央服务器的TCP/IP协议通信。温室环境由现场监控层嵌入式系统进行控制，也可以由温室中央监控主机进行跨级监控。

[FK（W16][TPZJW1.tif][FK）]

温室本地服务器主要负责数据的传输和处理。基于CAN总线的嵌入式系统向温室本地服务器发送采集的数据并接受服务器的控制指令。本地服务器将采集的温室数据进行存储并通过网络服务器发送至Android客户端。Android客户端通过移动网络与服务器通信，温室作业人员即可在温室监控系统的Android客户端上实现对温室的远程信息采集、数据查询、设备控制等功能。

[WTHZ]2Android客户端的设计与实现

Android是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，主要用于移动设备，如智能手机和平板电脑。Android系统支持触屏、音频、视频等功能，在众多嵌入式系统领域被广泛应用，如采用Android手机作为机器人操作控制器、飞行器摄像的显示端、智能家居的控制端等[8]。考虑到Android平台的普及性和Android应用人性化的人机交互界面等优点，采用具有Android平台的手机和智能平板电脑作为温室监控系统的远程终端，以实现对温室的远程移动监控。

2.1客户端设计

采用C/S模式设计温室监控系统Android客户端，通过移动网络与服务器建立连接，以实现对温室本地服务器数据库的实时读取和远程控制模块的访问。图2显示了Android客户端登录模块、主界面模块、温室环境数据模块、温室控制模块的主要程序流程。[FL）]

[FK（W25][TPZJW2.tif][FK）]

[FL（2K2]Android客户端的设计逻辑如图3所示。主要分为4个层面。

2.1.1人机交互表层人机交互表层主要负责向用户输出温室状态信息并接受用户输入的控制信息。主要包括：（1）如用户登录、温室监控数据显示、视频监控等的Activity类。（2）Actitity加载的XML布局文件，按钮对应的ButtonView和文本对应的TextView等。（3）自定义控件和重写控件包括列表ListView、彈出窗口Popwindow、自定义适配器Adapter等。

2.1.2逻辑业务层逻辑业务层主要处理输入和输出的信息，处在人机交互表层和数据交换层之间，在数据交换和处理中起承上启下的作用。主要包括：（1）在后台运行的系统服务Service，主要负责收到网络通信时的事件处理。（2）负责在Activity和Service之间发送广播和通知的Broadcast。（3）对人机交互层输入控件的监听，如当用户按下按钮时，监听到输入控制信息并采取相应的逻辑操作。

2.1.3数据访问层主要负责处理用户本身操作产生的控制数据和从服务器获取的远程数据，这些数据需要在Android设备本地存储，数据量大，数据类目多。数据访问层采用关系型数据库MySQL，支持多线程，优化SQL查询方法，有效地提高查询速度。实现用户查找数据表的选择、插入、更新和删除的操作。

2.1.4通信层负责Android客户端与服务器之间的通信，主要包括：（1）Socket套接字通信方式。（2）传输控制协议（transmission control protocol，TCP）与服务器进行长连接指令操作，通过服务器和客户端之间一问一答的形式实现数据交换。（3）无连接的用户数据报协议（user datagram protocol，UDP）用于处理视频、语音等数据包。相较于TCP协议，UDP负载比较小，可以避免流量堵塞。

2.2服务器程序设计

温室本地服务器根据采集到的环境信息和植物的生长需求对环境进行调控，具有对温室数据存储、传输和调控管理功能。

服务器软件采用C/S架构，基于Java和结构化查询语言（structured query language，SQL）开发，适用于Windows XP、Windows 7等操作系统。监控数据和控制指令等数据通过本地SQL Server数据库进行存储，经服务器一同传送至Android客户端。当温室监控系统使用Android作为监测控制端时，Android客户端实时接收来自服务器的温室信息数据，刷新客户端显示。当接收到用户的控制操作时，Android客户端把控制指令和数据通过服务器发送给温室现场设备层，进行具体的温室环境控制，以实现Android端对温室的远程控制。

2.3服务器通信

Android客户端需要显示如温室内外温度、湿度等的温室状态，另外需要向温室服务器发送控制指令，这些功能的实现需要客户端与服务器之间的远程通信。本研究设计的服务器与Android客户端采用Socket通信机制。Socket的主要特点是数据丢失率低、使用简单且易于移植。在双方建立起连接后可以直接进行数据传输，在连接时可实现信息的主动推送，而不需要每次由客户端向服务器发送请求[9]。网络由下往上分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。IP协议对应于网络层，TCP协议对应于传输层（圖4）。而Socket则是对TCP/IP协议的封装和应用，本身并不是协议，而是一个调用接口（API）。服务器程序通过调用Socket把数据通过TCP的面向连接与客户端进行数据交互。

[FK（W8][TPZJW4.tif][FK）]

客户端进程与服务器进程之间通信的Socket的连接过程可以分为4个步骤（图5）。

服务监听：服务器端Socket（）并不连接具体的客户端Socket（），而是处于等待连接、实时监控连接端口的状态。服务器在创建Socket（）后，要指派监听的端口等待客户端请求，因此需要绑定端口号的操作Bind（）。绑定之后，服务器处于监听状态，设置1个监听程序Listen（），等待客户机连接绑定的端口。Accept（）方法用于接收客户端的数据。在没有数据进行接收时处于堵塞状态，一旦接收到客户端的连接请求Connect（）后，即成功建立通信。

客户端请求：由客户端的套接字提出连接请求Connect（），要连接的目标是服务器端的Socket（）。为此，客户端的Socket（）必须先描述它要连接服务器的Socket（），指定服务器端Socket（）的IP地址和端口地址，然后向服务器端套接字提出连接请求Connect（）。

连接确认：当服务器端监听到或者接收到客户端的连接请求Connect时，响应客户端的请求执行Listen（），建立一个新的线程，把服务器端Socket（）的描述发给客户端。一旦客户端确认描述，连接即建立完成。而服务器端Socket（）继续处于监听状态，以接收其他客户端套接字的连接请求。

在成功建立通信后，可以通过Read（）和Write（）进行收发数据的读写。在服务器Read（）后，进行相应的处理，把处理结果Write（）给客户端，客户端Read（）到服务器发送的应答数据，客户端与服务器之间即完成一次通信。继续通信则执行Write（）和Read（）即可，通信结束则执行Close（）断开连接。

[FK（W16][TPZJW5.tif][FK）]

[WTHZ]3Android客户端开发与调试

在Windows系统下利用Eclipse+SDK（Software development kit）+ADT（Android development tools）进行温室监控系统Android客户端的开发，将开发完成生成的APK（Android package）安装到Android手机或平板电脑中。

打开应用，在登录界面（图6-a）输入用户账号、密码和服务器对应的IP地址和端口后，登录成功则界面跳转到图6-b所示的温室监控系统主界面。点击主界面下列的按钮跳转到相应的功能界面，主要的功能有温室环境监控数据的查看、温室远程控制、作物生态信息的实时查看、历史信息回顾和用户个人信息设置等功能。图6-c所示的温室状态信息为温室本地设备层各CAN节点传感器所采集的实时数据，包括室内温度、湿度、CO2浓度、室外温度、风速和光照度等。通过选择勾选节点，客户端会每隔5 min实时刷新该界面或者用户点击刷新按钮手动刷新数据。选中对应的状态数据再点击详情按钮，即会弹出各观测点的详细数据。程序接收到刷新任务，向服务器发送TCP请求，并设置新的等待进程和监听任务。当程序接受到服务的TCP应答返回时，将返回数据进行解析并存储，然后刷新对应的温室环境信息。[FL）]

[FK（W17][TPZJW6.tif；S+2mm][FK）]

[FL（2K2]图6-d所示的是用户实现远程控制的温室远程控制界面，通过选择各CAN节点的开启关闭状态，进行是否远程控制的选擇。详细的控制操作通过点击控制按钮跳转到相应的控制子系统，如灌溉系统、通风系统、光照系统、加热系统、补光系统等。点击查看以往数据按钮，则会跳出历史温室内环境数据等信息。通过历史温室观察数据，用户可以更好地制定温室控制策略，以达到相应的生产指标和经济效应。

4结论

本研究搭建的基于Android平台的温室监控系统，实现了对温室内环境的本地以及远程监控，利用Android移动设备的可移动性和实时数据传输优势，避免了人工管理温室无法实时监控温室的问题。根据监控数据制定相应的温室控制策略，可以实现温室的优质高效调控。

[HS2]参考文献：

[1][ZK（#]韩华峰，杜克明，孙忠富，等. 基于ZigBee网络的温室环境远程监控系统设计与应用[J]. 农业工程学报，2009，25（7）：158-163.

[2]张猛，房俊龙，韩雨. 基于ZigBee和Internet的温室群环境远程监控系统设计[J]. 农业工程学报，2013，29（增刊1）：171-176.[HJ1.93mm]

[3]秦琳琳，陆林箭，石春，等. 基于物联网的温室智能监控系统设计[J]. 农业机械学报，2015，46（3）：261-267.

[4]马增炜，马锦儒，李亚敏. 基于WIFI的智能温室监控系统设计[J]. 农机化研究，2011（2）：154-157，162.

[5]韩剑，莫德清. 基于Android与GSM的温室大棚远程监控系统[J]. 江苏农业科学，2015，43（4）：397-399.

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