基于Android的蔬菜大棚环境监控及对农服务平台构建

孙晓梅 ，马德新，黄金光

(1.青岛农业大学动漫与传媒学院，山东 青岛 266109；2.青岛农业大学植物医学学院，山东 青岛 266109)

基于Android的蔬菜大棚环境监控及对农服务平台构建

孙晓梅1，马德新1，黄金光2

(1.青岛农业大学动漫与传媒学院，山东 青岛 266109；2.青岛农业大学植物医学学院，山东 青岛 266109)

构建了基于Android移动终端的以“环境监控”、“病情咨询”、“科技培训”、“农资超市”和“惠农政策”为主的蔬菜大棚环境监控及农业信息发布及咨询平台。系统通过传感器采集大棚内的土壤湿度以及大棚内外的空气温湿度、风速、光照度等环境信息，然后利用移动通信网络，传输传感器信息至农户手机，农户通过Android 手机上的APP软件随时监控蔬菜大棚内外的环境信息。通过该平台，农户还能获得专家咨询、科技培训、农资信息和惠民政策输送等服务以避免生产和经营的盲目性。该系统应用方便快捷，具有对农服务的现实意义。

Android；蔬菜大棚；环境监测；对农服务；APP软件

我国蔬菜大棚目前已形成规模化和产业化，在生产过程中，通过布置、安装各种传感器，可以实时监测大棚内外的环境信息，如温度、湿度、二氧化碳浓度、光照度等，及时调整设置适合农作物生长的环境参数[1，2]，从而进一步提高农产品的产量和品质。同时，在农户农作过程中，为其实时提供科技、金融、农资、培训、咨询等服务，可以使其及时了解行业信息动态，避免生产和经营的盲目性，有利于提高其经济收益。

随着移动通信网络的普及以及智能手机的发展，移动互联的生活方式给农业带来了新的生机乃至变革。农户只需一部手机就可以对农场进行实时远程监控、在线交流、发布及获取形式多样的信息和资讯[3]。我们构建的基于Android移动终端(手机、平板电脑)的蔬菜大棚环境监控及对农服务平台，利用开发的APP软件，结合快速的移动通信网络和手机系统，可以为农户提供现场式的专家服务，具有便携、实用、图文并茂、人机界面友好以及不受时间和空间限制等特点，是一次农业信息化平台的革新，对指导农业生产、提高农业现代化水平具有重要意义[4]。

1 移动端APP功能结构设计

基于Android移动终端的蔬菜大棚环境监控及对农服务平台包括环境监控、病情咨询、科技培训、农资超市、惠农政策五大主要功能模块，如图1所示。“环境监控”模块可定位到农户自己的蔬菜大棚，随时监控农场的生产状况，并可发送信号控制大棚中的喷滴灌、遮阳、风机、照明等系统各应用子系统的开启和关闭。“病情咨询”设有指定作物提问和指定专家提问两种方式，农户可以针对生产问题进行提问，专家或其他用户可以就问题进行解答和参与讨论。提问和回复的内容汇总后在首页显示，其格式可以是文字，也可以是图片。该功能模块可供专家和农户自由发言、交流和探讨，能及时解决农民在生产过程中遇到的问题。“科技培训”模块能够发布科技培训信息，提供每日农技学习模块，帮助农户了解标准农业技术规程和农业生产实用技术。“农资超市”模块可以提供当下热卖的农用物资讯息，并可对当前位置进行定位，提供附近的农资店位置及联系方式。“惠农政策”模块用以发布有关民生政策、劳动保障、民政优抚、医疗保健、公共卫生、文化娱乐等便民服务信息，并提供农产品市场价格、农产品供求信息、金融政策及招商引资信息等的发布及查询。

图1移动端APP功能结构

2 环境监控模块的开发

基于Android移动终端的蔬菜大棚环境监控模块基于物联网架构进行设计，采用Zigbee技术构建无线传感网络，具体功能构成如图2所示。

图2环境监控系统总体结构

系统通过布置在农业现场的各个无线传感器采集蔬菜大棚内外的空气温湿度、土壤湿度、二氧化碳浓度、光照度等信号，通过协调器完成Zigbee网络构建及无线数据采集收发，并通过串口将数据传送至智能网关处理单元，与系统中预设的参数范围进行比较，若超出安全范围，则同时发布预警信息。监测数据与预警信息利用Socket通信通过IP网络与移动终端APP系统完成通信。在移动端，用户通过点击智能手机或平板电脑上的功能图标，通过IP网络将控制命令传送至智能网关处理单元，通过I/O端口驱动继电器工作，实现传感器采集数据的查询及蔬菜大棚水泵、遮阳、风机、照明等设备的人工控制和自动控制，云终端服务器利用IP网络完成数据的收发、处理和存储。该系统实现了大棚内外环境信息的远程随时随地查看和控制，主要可以实现以下几个方面功能：

(1)采集农业环境信息。实现土壤温湿度、空气温湿度、光照度、二氧化碳等传感器的数据采集，用于全方位实时监测农作物的生长环境。

(2)农作物环境监控。系统可以即时完成数据监测，可以根据农作物的环境变化数据，通过移动终端或设定阈值控制温度系统、光照度系统和灌溉系统，实现农业生长环境的科学调控。

(3)远程监控功能。所有节点传感器采集的数据将上传至云服务平台，通过移动终端设备实时监测温室大棚的环境数据，实现农业物联网的移动端应用。

该系统有效解决了蔬菜大棚种植区域分散、生产人员科技设备应用能力欠缺、传统有线模式组网困难及操作复杂、监控距离受限、数据采集不科学不准确等问题，打破了对农户时间和空间上的限制，应用方便快捷[5-7]。

3 移动端APP前端及后台设计

3.1移动端APP原型界面设计

系统移动端的人机交互界面本着便捷、友好的设计原则，采用简单、人性化的应用和高级控件完成设计开发，并通过加入一些优秀的开源组件提高用户体验[8-10]。

基于Android移动终端的蔬菜大棚环境监控及对农服务平台通过地理信息技术以地图形式显示农场的总体布局，包括大棚作物的分布情况、各个无线传感器的安装位置以及各控制设备的安装位置等。通过点击区域图像按钮，可以调取大棚内外的现场图像进行查看；点击传感器节点按钮可以查看该传感器节点的序号，查询其采集到的温度、湿度等实时数据；点击控制设备按钮可以查看设备的运行状态，及时调整、发送控制指令驱动设备工作或维护修理，保证整个系统运行通畅；点击“病情咨询”按钮，农户可以针对生产过程中遇到的问题进行提问和求解，专家或其他用户可以就问题进行解答和参与讨论，提问和回复的内容格式可以是文字，也可以是图片；点击“农资超市”按钮，手机网络会通过 GPS 自动检索当前地理位置进行定位和标记，并给出附近的农资超市信息。相关移动端原型界面如图3所示。

3.2 APP后台设计

后台是管理整个APP系统的入口，在开发设计过程中，应充分考虑系统的可扩展性及人机界面的友好性。系统后台管理主要包括以下功能模块：

用户管理：查看、修改、删除用户资料及锁定、解锁功能。

栏目管理：可以完成栏目的顺序调整及新增、删除。

新闻管理：对新闻进行大类和小类划分，实现新闻的发布及管理。

a

b

图3移动端原型界面

留言管理：管理信息反馈及用户留言，可在线回复，也可使用在线发信功能给于答复。

调查管理：发布、修改调查。

文件管理：管理用户上传的图片及其他文件。

下载中心：可分类增加各种文件如驱动文件和技术文档等的下载。

友情链接：新增、修改友情链接。

数据库：在线表编辑，添加数据表，编辑数据库，APP管理设置，历史数据查询功能，挂接网站等等。APP管理设置主要是设定大棚环境的阈值，历史数据查询主要是查阅历史监控的大棚环境数据。

系统日志：记录每一步系统操作，以保证系统安全。

4 结论

基于Android的蔬菜大棚环境监控及对农服务平台能够将大棚环境图像、空气温湿度、土壤温湿度、光照度等传感器信号高效传输到手持移动终端设备，实现了监测数据的实时采集、传输及基于移动终端的信息回馈控制，同时在系统中增加了便于农户交流学习和获取资讯政策等信息的功能模块，农户可以不受时空限制随时随地查看和管理大棚环境数据及享用便民服务。随着应用的深入，系统将进一步增加数据的智能分析模块，以期利用监测到的历史数据进行数据挖掘，为农户提供更便捷有效的生产决策服务。

[1] 黄莺．基于Android系统的蔬菜大棚环境参数监控系统[J]．江苏农业科学，2014，42(12):423-425．

[2] 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．

[3] 冷伟锋，马占鸿．小麦条锈病移动端监测平台的构建[J]．中国植保导刊，2015，35(5)：46-49．

[4] 韩曙光，张国鸣，罗川林．加快农作物病虫害监测预警区域站规范化建设构想[J]．中国植保导刊，2015，35(11)：78-79．

[5] 赵继春，刘世洪，乔珠峰．基于Android的智能温室环境测控系统研究与实现[J]．江苏农业科学，2016，44(3)：394-397．

[6] 仇天月，陈旭，马超，等．基于智能手机的农业物联网信息采集和发布系统的研究[J]．上海农业学报，2014，30(2)：6-9．

[7] 陈桂鹏，严志雁，瞿华香，等．基于Android手机的农业环境信息采集系统设计与实现[J]．广东农业科学，2014(13)： 178-181．

[8] 屈赟，陶晡，张文静．基于Android系统手机的苹果病虫害专家诊断系统设计[J]．北方园艺，2015(19)：202-205．

[9] 戴建国，赖军臣．基于图像规则与Android手机的棉花病虫害诊断系统[J]．农业机械学报，2015，46(1)：35-44．

[10] 黄冲，刘万才，张君．马铃薯晚疫病物联网实时监测预警系统平台开发及应用[J]．中国植保导刊，2015，35(12)：45-48．

EstablishmentofVegetableGreenhouseEnvironmentalMonitoringandAgriculturalServicePlatformBasedonAndroid

Sun Xiaomei1, Ma Dexin1,Huang Jinguang2

(1.AnimationandCommunicationCollege,QingdaoAgriculturalUniversity,Qingdao266109,China;2.CollegeofPhytomedicine,QingdaoAgriculturalUniversity,Qingdao266109,China)

An Android-based mobile platform has established for vegetable greenhouse environmental monitoring and agricultural information release and consultation. The system has the functions including environmental monitoring, disease consultation, scientific training, agricultural supermarket and preferential agricultural policy. The soil humidity, air temperature and humidity, wind speed, light and other environmental information can be collected by sensors in greenhouse and sent to the famers’ mobile phone through mobile communication network. By the APP software in Android phones, farmers can monitor the environmental information inside and outside greenhouse. Moreover, the platform provides expert consulting, science and technology training, agricultural information, preferential agricultural policies for farmers in order to avoid the blindness of production and management. The platform is easy to use with the practical significance to agricultural services.

Android; Vegetable greenhouse; Environmental monitoring; Agricultural service; APP software

S126

A

1001-4942(2017)10-0131-04

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.10.028

2016-11-25；

2017-08-26

国家科技基础条件平台子项目“林业微生物资源标准化整理”(2005DKA21207-17)；国家重点研发计划重点专项“黄淮海冬小麦化肥农药减施技术集成研究与示范”(2017YFD0201705)；青岛市民生科技计划项目“智能化设施园艺技术开发及应用示范”(15-9-2-104-nsh)

孙晓梅(1975—)，女，硕士，副教授，研究方向为生物信息学、新媒体技术在对农服务中的应用。 E-mail：xmsun@qau.edu.cn

黄金光(1973—)，男，博士，教授，研究方向为生物信息学、植物病理学。 E-mail：jghuang@qau.edu.cn