农业生产是我国国民经济的重要支柱，目前虽然农业现代化取得较大的发展，但是农业生产管理方式还是古老的管理方式，采用田间巡视，手工灌水、施肥等，既不科学也不严谨，无法做到较好的管理。另外，农作物也受土地湿度，盐碱度，光照强度等因素影响显著，如果缺乏对这些因素实时检测，会导致植根腐烂，作物缺水，营养不良等多种问题，严重影响作物产量。为了解决这一系列的问题，需要设计一种能够实现现代化土地管理的设备，能够实现土地信息的采集以及部分工作的智能化。基于物联网的现代化农业是发展趋势，在农业生产过程中需要持续的采集分析数据从而帮助作物生长提高作物的产量。基于物联网的农业要做到标准化、数字化以及网络化。对于数据的采集要稳定、高效、广泛。诸如对温度、湿度、天气情况的采集可以在一定程度上帮助农户提高效率以及精准的防灾。
1.系统技术路线
农场作物环境的监测的实现是从硬件到云服务器再到移动端，该系统是一个软硬结合的种植管理技术；一套基于物联网技术的土地管理设备，在土地中使用不同的传感器形成配合，全天候的为检测土地温湿度，盐碱度，光照强度等土地数据并将数据通过无线网络上传至服务器端，并将这些数据传输到农户的移动端提供给农户进行查看，在服务器端加入深度学习算法，通过土地检测设备采集到的数据分析土壤情况，计算作物生长曲线，并提示用户对土地进行处理。同时加入远程控制系统，让用户能够做到远程控制对土地的浇灌，通风，补光等操作。既保证了硬件能够在实地进行采集上传数据又保证了移动端软件可以广泛使用不受区域的限制。从硬件到软件的系统技术路线图如图1所示。主要的组成内容有器件、手机、电、云服务器等。
2.土壤环境监测软件平台设计
软件系统主要是面向移动端用户的系统模块。系统模块包括远程操作模块、用户登录注册模块、天气土壤数据模块、历史操作模块、智能推送模块。如图2所示。软件方面采用的是Rxjava+Retrofit+MVP框架进行设计的。采用了前后端分离的形式进行开发，采用Okhttp实现了通信请求。软件后端开发中采用的是SpringFrameWork框架，Restful接口实现了异步功能，通过异步的方式可以实现数据处理和数据交换，并将处理结果返回到安卓。数据库主要采用MySQL用于据持久化，在后端利用Maybatis的异步接口进行数据交换，即异步IO，缓存采用的是Redis。整体系统的数据流图如图3所示。
3.土壤环境监测硬件平台设计
硬件系统平台主要是对土壤环境监测的系统模块。硬件系统主要提供的是温度湿度数据采集、PH数据采集、时钟模块、Wifi模块、延迟模块等等。硬件结构图如图4所示。各个模块是搭建在STM32单片机上用户通过硬件设备可以采集到土壤中的温度湿度PH值信息，PH值是根据采集到的电压的值进行对应的转换，电压范围是在1000～5000之间对应的PH值是在1～14之间，PH读取到的数值采用DAM通道进行存储数据，采用信道顺序周期性的采样。再通过ESP8266wifi模块的串口对数据传输，其中温度湿度采用的硬件设备是DHT11、采集PH的设备是AASPH复合电极模块，温湿度采集中单片机通过获取5位的数据然后转换为十进制数据，PH值的采集是通过设备检测到的电压值进行相应的转换为PH值，并且做好时钟延迟功能。硬件设备主要包括了温度模块湿度模块Wifi模块PH模块，各个模块是搭载在STM32单片机上。硬件模块实现了实时采集数据周期性采集数据稳定传输数据。STM芯片框架图如图5所示。
4.总结
农场环境监测分析系统从硬件，软件，算法均涉及涵盖，系统集成化高，根据采集消息自动测算土壤信息，规划种植需求以及参数，实现提醒用户进行合理的土地维护，从而提高土壤适合生长程度，为作物提供良好生长环境。利用计算机软件来实现科技与现实技术相结合的手段带动农产业的发展，从而使我国的农业发展的更好，人们更能轻松的管理农作物。
作者:李博越 张慧慧 唐涌清 王星博 林荣 单位:桂林电子科技大学
