設計智慧農業系統任務三設計智慧農業方案CONTENTS目錄任務描述01任務分析02任務實施03知識鏈接04思考與練習05任務描述基于現代農業大棚應用場景，設計一個典型農業物聯網系統，系統通過傳感器實時采集室內溫度和土壤溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照等環境參數，經由無線信號收發模塊傳輸數據，根據用戶需求，實現對大棚的遠程智能控制。該系統還可推廣到園林園藝、畜牧養殖等相關農業領域，為實現對環境進行自動控制、智能管理，對農業綜合生態信息自動監測提供科學依據。本任務主要目的是掌握如何分析典型農業物聯網項目需求，掌握編寫項目需求分析報告、總體設計方案。01任務分析設計一個智慧農業方案，首先需要進行需求分析，需求是多層次的，包括功能需求，用戶需求和系統需求，這3個不同層次的需求從目標到具體，從整體到局部，從概念到細節，具體設計部分包括硬件設計、軟件設計兩個部分，最后要編制需求分析報告和系統設計方案書。另外在編寫響應文檔過程中，需要繪制功能框圖、思維圖、流程圖等，一般采用OfficeVisio軟件進行繪制。02任務實施03典型農業物聯網項目需求分析任務實施03設計的系統所實現的功能如下：（1）實時監測功能。通過底層采集節點實時采集溫室里的環境參數，將數據通過無線網絡傳輸給服務器，以直觀的圖表方式顯示并提供報警信息，同時安裝視頻監控系統對農業環境和農作物生長進行觀察。（2）多種控制方式。系統將采集到的數據進行分析，當數據超出預先設定的值時便進行自動調節和控制；或采取手動的方式對電磁閥和風扇進行控制。（3）數據查詢與警告功能。系統可以實時查詢溫室內的各項環境參數、歷史數據，分析農作物生長環境變化趨勢，作出正確的農業生產決策。警告功能可預先設定適合農作物生長條件傳感器數據的上限值和下限值，當某個數據超出范圍值時，系統會提示警告信息及遠程短信通知。（4）遠程查詢與控制功能。系統可以通過手機連接到灌溉控制器，用手機方便地查看溫室的各項環境數據以及能夠方便地遠程控制各個中斷控制節點的工作。任務實施03

農業物聯網系統分為三個層次，分別為信息感知層、信息傳輸層和應用層，整體框架如圖所示。信息感知層的硬件設施主要為各種傳感器設備，信息網絡節點等，主要負責對大棚內作物信息的采集；信息傳輸層為信息采集卡，無線MESH網絡，負責采集到對信息的傳輸；應用層為控制器和執行器，只要負責對數據的云端呈現以及結果的反饋等。任務實施03因農業環境特殊性和系統經濟性，設備連接采用有線傳輸和無線傳輸相結合方式。傳感器數據通過有線連接傳至網絡節點，網絡節點通過無線MESH網絡傳至控制器，控制器與云平臺通過網絡連接；數據處理分析后，結果通過有線方式由網絡節點傳至執行器進行工作。根據三層結構可以繪制網絡拓撲結構，如圖所示任務實施032.農業物聯網系統硬件設計

系統硬件部分的主要作用是通過傳感器采集農田信息和通過數據采集節點將數據發送到云端服務器。在本系統中，所需要采集的數據包括農業種植環境的溫度、光照、CO?濃度、土壤濕度以及空氣濕度。因此，本系統的硬件連線圖如下圖所示。主要包括測量溫度、光照、CO?濃度、土壤濕度以及空氣濕度所對應的傳感器，網絡節點，無線MESH模塊，網關等。任務實施033.農業物聯網系統軟件設計

農業物聯網系統軟件部分主要包括信息采集、數據傳輸、數據處理三部分。信息采集部分可以將傳感器采集的信息發送到信息采集節點；數據傳輸部分負責將信息打包傳輸到控制器和服務器，然后由控制器和服務器進行數據處理。數據處理之后還涉及到數據下行傳輸，對執行器發命令。因此，本系統軟件架構如圖所示。任務實施034.項目需求分析報告編寫

需求分析是指理解用戶需求，就系統功能與客戶達成一致，估計系統風險和評估項目代價，最終形成開發計劃的一個復雜過程。

需求分析階段的工作,可以分為四個方面:問題識別,分析與綜合,制訂規格說明,評審.任務實施03項目需求分析書基本編制要求

農業物聯網工程需求說明書的編制應遵循以下要求：正確描述需要做的工作項目說明必須包括項目外部約束條件規格說明必須容許不完備性并允許擴充說明書必須明確用戶具體需求，并給出用戶需求報告用戶需求報告以業務流程為主線，以需求分析任務為中心，功能、性能、接口、設計約束為基本點規格說明書以用戶需求報告為基本，按照規定的格式編制需求說明書任務實施035.農業物聯網項目總體設計方案編寫

總體方案設計主要是指在系統分析的基礎上，指根據可行性論證和用戶需求對整個系統的劃分（子系統）、機器設備（包括軟、硬設備）的配置、數據的存貯規模以及整個系統實現規劃等方面進行合理的安排，從而實現對系統進行整體設計，為系統確定整體框架結構。總體方案設計書基本編制要求先進性實用性要求標準化要求可靠性要求可維護性要求可擴展性要求成熟性原則系統安全性原則系統易用性和友好性原則兼容性原則知識鏈接

圖1-3504Visio畫圖軟件使用 OfficeVisio是office軟件系列中的負責繪制流程圖和示意圖的軟件，是一款便于IT和商務人員就復雜信息、系統和流程進行可視化處理、分析和交流的軟件。使用具有專業外觀的OfficeVisio圖表，可以促進對系統和流程的了解，深入了解復雜信息并利用這些知識做出更好的業務決策。創建模板繪制窗口知識鏈接

圖1-3504圖1-43三種基本結構

三種基本結構流程圖標準符號知識鏈接

圖1-3504

流程圖標準符號知識鏈接

圖1-3504農業物聯網應用范圍 物聯網技術在現代農業領域的應用很多,如農業生產環境信息的監測與調控,農產品質量的安全溯源,動、植物的遠程診斷,農業信息化,農業大棚標準化生產監控,農業自動化節水灌溉等。農業生產環境信息監測與調控

農業大棚、養殖池及養殖場內設置了溫度、濕度、pH值、CO?濃度等無線傳感器及其他智能控制系統,這些系統利用無線傳感器網絡實時監測溫度、濕度等變化來獲得作物、動物生長的最佳條件,為大棚、養殖場精確調控參數提供科學依據。知識鏈接

圖1-3504農產品質量安全溯源 農產品質量安全事關人民健康和生命安全,事關經濟發展和社會穩定,為品的質量安全和溯源已成為農產品生產中一個廣受關注的熱點。農業生產應用聯網技術可加強對農產品整個生產流程的監管,將食品安全隱患降至最低,為品安全保駕護航。知識鏈接

圖1-3504農業信息化 農業生產智能管理系統在各個農作物領域應用傳感器,比如土壤水肥含量傳感器、動物養殖芯片、農產品質量追溯標簽、農村社區動態監控等,自動采集數據,為生產者的科學預測和管理提供依據。知識鏈接

圖1-3504動、植物遠程診斷 農村偏遠山區普遍存在種養殖分散、作物病蟲害及畜禽病害發生頻繁、基層植保及畜牧專家隊伍少、現場診治不方便等問題,而物聯網技術的出現可解決上述難題。知識鏈接

圖1-3504農產品儲運 在農產品的儲運過程中,儲運環境(溫度、濕度等)與農產品的品質變化出切相關。研究表明:我國水果、蔬菜等農副產品在采摘、運輸、儲存等物流壞上的損失率為25%~30%,而發達國家的果、