面向物联网的农田数据传输中间件的研究与设计

【摘要】物联网技术和农业信息化息息相关,为实现现代农业集约高产、智能管控、预测分析等提供了坚实的基础。本论文面向物联网,针对农业现场数据传输的特点,研究设计了农田数据传输中间件,具有良好的农业数据传输应用价值和广泛的应用领域。本论文依托上海市某农业公司的中间件项目,通过采集上海崇明某实验农场的农业环境信息和农作物生长信息数据作为数据源,研究建立了针对农业数据的传输中间件模型,对于模型的每层结构做了具体的研究,最后进行系统实现并展示了实时多源异构数据的接收和人机交互界面。本文主要实现了以下几个方面：设计了面向物联网的农田数据传输中间件模型,实现了屏蔽底层不同硬件,通信接口,数据格式,通讯协议等功能,为应用层提供了统一的农业数据展示和查询功能,同时提高了农业数据传输的效率,降低了传输的误码率。中间件模型包括智能网关层,数据处理层和传输管理层。智能网关层包括通信及协议接口,统一协议转换,接口驱动；数据处理层包括数据压缩,传输差错控制,数据类型处理,规则引擎；传输管理层包括通信服务接口,数据分类及发送,通信协议转换,通信接口。仿真验证了数据处理层的数据压缩和差错控制技术,分别应用哈弗曼编码和卷积码理论,使传输的误码率下降到原来的20%,同时传输速率上升了7%。定义了中间件的统一传输数据格式和传输协议格式。实际应用于中间件系统后表明可以正确采集接收农业多源异构采集设备的数据并实时显示。同时引入传输效率评价函数,为中间件实际应用效果提供评价标准。结果表明传输效果和评价函数结果基本一致,证明加入中间件的传输系统的传输效率比传统农业传输方式有明显提高。实现了中间件的人机交互界面,包括实时数据显示和以天为单位的农业数据曲线图展示。采集到的数据和真实数据一致并且经过曲线图表的展示使数据更通俗易懂,能够形象的展示如大气温度湿度,土壤温度湿度以及二氧化碳含量等信息在一天中的变化情况。为应用层之后的数据挖掘,统计分析和预测提供了良好的基础。最后,对全文进行了总结和展望。
【作者】周静怡；
【导师】郝矿荣；王健；
【作者基本信息】东华大学，控制工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】农业物联网；中间件；数据传输；

【参考文献】
[1]何伯萍.调节奶牛乳腺上皮细胞乳脂乳蛋白合成的细胞因子筛选及作用研究[D].吉林大学,预防兽医学,2013,硕士.
[2]白海军,孙赞东,王学军.基于波前构建法的TTI介质射线追踪[J].石油地球物理勘探,2011,S1:1-6+163+166.
[3]韩妍妍.现代物流企业的知识管理[D].天津师范大学,2004.
[4]韩邦军.行政执法过程中执法主体的道德情感问题研究[D].曲阜师范大学,伦理学,2013,硕士.
[5]桂林.蛋白核小球藻培养方式的比较及其叶黄素的提取检测[D].华中农业大学,农产品加工与贮藏工程,2001,硕士.
[6]冯俊生,许晓锋,赵丽华.纳米复合脱氮剂/气动超声吹脱高浓度氨氮废水[J].环境工程学报,2015,01:177-182.
[7]武伟,谢少军,汤雨,许津铭.基于Buck交—交斩波器的无功补偿器拓扑与控制方法设计[J].电力系统自动化,2013,05:124-129.
[8]赵晋泉,杨友栋,高宗和.基于局部相量量测的电压稳定评估方法评述[J].电力系统自动化,2010,20:1-6.
[9]刘颖.天津C工程咨询公司竞争战略研究[D].天津大学,工业工程,2013,硕士.
[10]张富强.人大代表影响政府政策的路径和效果研究[D].上海交通大学,公共管理,2013,硕士.
[11]曾真.谷崎润一郎唯美主义文学论[D].湘潭大学,比较文学与世界文学,2003,硕士.
[12]马莹.基于SERVQUAL模型的边缘社区公共服务质量问题研究[D].河北经贸大学,行政管理,2014,硕士.
[13]刘学军,翟翠萍,李丹,李丽纳.壳聚糖修饰的金纳米复合粒子的制备与表征[J].河南大学学报(自然科学版),2014,05:542-545.
[14]王贤保,吕美娇,张长安,林晶晶.石墨烯的功能化修饰及其电化学性能的应用研究[A].中国化学会.中国化学会第29届学术年会摘要集——第16分会：π-共轭材料[C].中国化学会:,2014:2.
[15]贾晓.离心泵浮动叶轮泵腔内液体压力分布的实验研究[D].兰州理工大学,动力工程,2014,硕士.
[16]杨霄.甜高粱渣木塑复合材料的加工与性能研究[D].北京化工大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[17]张又.抑制星形胶质细胞活性对氯胺酮作用下大鼠皮层S1区神经元自发电活动的影响[D].遵义医学院,麻醉学,2014,硕士.
[18]韩文静.重大突发事件中省级党报媒体微博的舆论引导策略研究[D].河北大学,新闻与传播,2014,硕士.
[19]周带娣.农业科技创新与文献信息开发利用的机制分析[J].湖南农业大学学报(社会科学版),2003,01:88-90.
[20]程娅.大型房地产企业盈利模式及其评价体系研究[D].湖北大学,土地资源管理,2012,硕士.
[21]张一君.关于Cristobal Balenciage设计的研究[D].北京服装学院,设计艺术学,2012,硕士.
[22]刘婷.辜鸿铭《论语》英译本中的主体间性研究[D].宁波大学,英语语言文学,2014,硕士.
[23]薛美东,赵波,张雪松,高小淇,江全元.基于分布式控制的独立型光储水柴微网调度策略[J].电力系统自动化,2014,04:1-7.
[24]申丽萍.对城市社区服务体系建设的思考[D].山西师范大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[25]解兵.非对称微分算子的谱问题[D].山东大学,基础数学,2014,博士.
[26]魏静.异构无线传感器网络节点调度算法研究[D].南京邮电大学,计算机技术（专业学位）,2013,硕士.
[27]陈姗姗.山东省区域软实力对区域经济发展的影响分析[D].山东财经大学,技术经济及管理,2013,硕士.
[28]黎涛.碰撞与徘徊：打工潮背景下的民族村寨婚变[D].华中师范大学,政治学理论,2014,硕士.
[29]邱荣海.宏观审慎政策框架下的金融监管研究[D].辽宁大学,经济思想史,2012,硕士.
[30]韩俊,刘洪,葛少云,刘阳.面向供电能力提升的主变压器站间联络结构优化建模[J].电力系统自动化,2013,07:42-47.
[31]滕征凯.论世选制与辽代皇位继承[D].辽宁大学,中国古代史,2012,硕士.
[32]任飞.hAMSC_S向肝样细胞分化及联合硫普罗宁移植治疗小鼠急性肝损伤[D].遵义医学院,药理学,2012,硕士.
[33]胡勇,郭子健,刘奇峰,唐明.基于IEC61970/61850的电动汽车充电站监控系统建模方案[J].电力系统自动化,2013,02:91-96.
[34]李燕.地方政府推进现代设施农业对策研究[D].内蒙古大学,公共管理,2014,硕士.
[35]夏志林.电子束蒸发制备AZO薄膜的光电性能研究[D].武汉理工大学,材料加工工程,2004,硕士.
[36]戈亚光.基于权限机制的Android应用分析[J].保密科学技术,2015,03:46-52.
[37]李锦江.浮光掠影六十春秋——昆钢炼铁生产技术的简略回顾[J].炼铁.2002(S1)
[38]朱培军.中等职业学校校园文化建设研究[D].河北师范大学,教育管理,2013,硕士.
[39]朱华.浅谈网络信息资源采集技术[J].国家图书馆学刊,2004,02:38-40.
[40]卜庆为.新桥矿厚泥岩顶板回采巷道锚杆支护技术研究[D].内蒙古科技大学,采矿工程,2014,硕士.
[41]陈丹丹.评价理论视角下的英语香水广告研究[D].安徽大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[42]邵瑞祥.对采集系统引起的信号延迟时的分析[J].石油地球物理勘探,1997,S2:153-155+190.
[43]梅翠松.基于蓝牙通讯的便携式心电监测仪的设计与实现[D].西安工业大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[44]周金宵.经痛愈舒颗粒对子宫内膜异位症大鼠MMP-9表达的影响[D].黑龙江中医药大学,中医妇科学,2014,硕士.
[45]刘蔚.“90后”医学大学生思想政治教育问题与对策研究[D].山东大学,思想政治教育,2012,硕士.
[46]宋贤玲.尼龙1212/功能化弹性体反应性共混材料流变特性与力学性能相关性研究[D].郑州大学,包装材料与工程,2013,硕士.
[47]刘彩云.CdTe量子点-Ru(bpy)_3~(2+)电致化学发光体系在分析化学中的应用研究[D].西北师范大学,分析化学,2013,硕士.
[48]乐云飞.基于MCP的入侵检测系统研究[D].南京理工大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[49]杨博.Tizen操作系统持续集成平台的设计与实现[D].北京交通大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[50]王翚.应变对钙钛矿型单相多铁材料作用的第一性原理研究[D].复旦大学,凝聚态物理,2013,博士.