开放智慧农业共享平台的设计与实现(附件)
开放智慧农业共享平台是为响应农户对于设施（温室大棚）生产实时监测和智能控制的共同需求而设计开发的公共的管理平台。本文对开放智慧农业共享平台建设的设计与开发提出了一个较为全面详细的设计方案，系统结合WEB技术，采用基于J2EE的B/S多层体系结构，将业务逻辑、数据操作及用户交互分离，使用MySQL构建数据库，JSP/JS/JAVA语言进行开发。平台可为用户提供实时环境监测数据的展示与报警检测、各类数据的查询与分析等功能，并能通过多种设备控制方式有效调整温室环境。该平台的实现有助于弥补现今设施生产公共管理平台的缺失，为不同地区的设施生产用户提供数据的统一、规范化的管理，具备良好的应用价值。
目录
摘要 1
关键词 1
ABSTRACT 1
KEY WORDS 1
1．引言 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究状况 2
1.2.1 国内研究状况 2
1.2.2 国外研究状况 2
1.3 研究内容 3
2 需求分析 3
2.1 系统的功能性需求分析 3
2.2 系统的非功能性需求分析 4
3 概要设计 5
3.1 开发模式及工具 5
3.2 系统的功能架构 7
4 系统的详细设计 7
4.1 系统的功能设计 7
4.1.1 用户登录 7
4.1.2 用户注册 8
4.1.3 集成界面地理数据筛选展示 9
4.1.4 实时监测数据展示及报警检测 9
4.1.5 历史监测数据查询与分析 10
4.1.6 报警记录查询及分析 11
4.1.7 历史产量查询及分析 12
4.1.8 温室产量预测及分析 13
4.1.9 设备控制 14
4.1.10 用户管理 15
4.2 系统的数据库设计 16
4.2.1 数据库概念结构设计（ER图） 16
4.2.2 数据库逻辑结构设计 17
4.2.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
数据库各分表详情 17
5 温室集成监管平台的实现 20
5.1 平台的实现 20
5.2 平台的测试与维护 31
6 总结 34
致谢 34
参考文献 34
开放智慧农业共享平台的设计与实现
引言
1．引言
1.1 研究背景与意义
目前，我国农业发展主要依靠机械化管理耕种、大量使用化肥以及作物品种改进等措施，但是，随着环境状况不断恶化以及耕地面积的减少，农业增产已经有限，未来我国农业主要以智慧农业体系和模式为发展方向，走现代化农业的道路。[1]而温室大棚则是发展智慧农业的重要载体。
如何实现对生产过程中环境参量的及时监测与有效调控是现代农业生产中非常重要的一个环节。例如：空气的温度、湿度、光照强度、CO2浓度、土壤的含水率等。在自然这种大气候环境下，这些因素往往是不可控的，一旦外部环境发生大幅度变化而作物无法适应，就会导致农作物产量降低等结果。而在温室这种小气候环境下，作物的生长环境能得到较为科学的检测与控制。通过对检测数据进行分析，并结合作物在生长期的不同阶段所需的适宜环境参数，调控温室设备以达到平稳环境参量的效果，使作物保持在较为适宜的环境中生长，有利于提高作物的产量，并获得较为可观的经济效益。
但是，如果使用人工监管温室环境与调试设备的方式，会不可避免地产生测控精度低、调试不及时、劳动强度高等弊端，从而造成人力成本的增加，也无法达到预期的成果。智慧农业即使用机械代替人力劳动，利用现代计算机技术和互联网平台实现数据采集、传输、分析处理的一体化流程，有效地节省了人力成本。[1]但是，目前很多设施生产基地采用的是自开发的一套管理平台，且管理控制水平参差不齐，缺少统一、规范的数据管理。
因而本文设计实现的开放智慧农业共享平台相对于其他温室平台，主要具备平台共享的特点。用户可申请加入本平台，使用平台统一的数据管理体系来实现对于个体生产基地的生产信息管理。使用该平台有利于人力资源的节省以及实现高效农业生产的科学化与集约化。
1.2 国内外研究状况
1.2.1 国内研究状况
我国的温室发展可起源于2000多年前，前人开始学会使用保护设施覆盖于蔬菜生长区域上，以期达到保温的效果。但是直至20世纪60年代，我国的设施农业一直未能得到阶段性的发展，一直处于低水平、小规模的状态。直到70年代初期地膜覆盖技术被引入中国，这种技术能有效提升地面的积温量，且防旱防涝防养分流失，得到了非常大面积的推广。[2] [3]在70~80年代这段时期，塑料大棚和日光温室相继出现。[2]到了80年代中期，人们全面改进了原有的日光温室的栽培技术、环境调控技术和建筑结构，实现了即使在非常寒冷的条件下，仍能完全不加热或者极少加热温室来生产喜温的国菜。[3]
直到90年代，我国主要采取国外先进技术引进与自主开发相结合的方式进行研究。通过对国外技术的吸收与技术创新，国内研究人员进行了配套设备、设施栽培、品种培育及温室中温湿度、光照强度和CO2等环境因素综合调控技术的研究与攻关，一大批科技成果相继诞生，我国的设施农业逐渐向着集约化、规模化的方向发展。但是，仍存在很多的问题。[4]
其一，商品化温室普及率低，大部分商品化温室被一些农场、机关单位和科研单位等采用，而个体及一般的农户主要采用的是自行搭建的简易的拱棚来生产作物，这种类型的温室约占到我国温室总量的60%左右。[2]
其二，日光温室群智能化监控系统难以适配各地方的情况，相关的研究较少。即使有此类的研究，也大多是针对单因素的监控，针对多因素的复合监控较少且难以大面积进行推广。 [4]
1.2.2 国外研究状况
20世纪70年代以来，国外在设施生产上大量投入与补贴，温室生产一时发展迅速，特别是以荷兰、美国等为代表的部分欧美发达国家实现了机械化。由于当时技术水平有限，因而采用单因子控制的方法控制生态环境。即对光照强度、温湿度和CO2浓度等进行单独分别控制的方法，主要是控制温度，其次是湿度。但是，温室内小气候环境是会受到外界气候影响的，并且温室内的各控制变量之间会产生相互的影响，单靠人工指令随时进行相应的改变很困难，人力耗费较大，过程较为复杂。[2]
目录
摘要 1
关键词 1
ABSTRACT 1
KEY WORDS 1
1．引言 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究状况 2
1.2.1 国内研究状况 2
1.2.2 国外研究状况 2
1.3 研究内容 3
2 需求分析 3
2.1 系统的功能性需求分析 3
2.2 系统的非功能性需求分析 4
3 概要设计 5
3.1 开发模式及工具 5
3.2 系统的功能架构 7
4 系统的详细设计 7
4.1 系统的功能设计 7
4.1.1 用户登录 7
4.1.2 用户注册 8
4.1.3 集成界面地理数据筛选展示 9
4.1.4 实时监测数据展示及报警检测 9
4.1.5 历史监测数据查询与分析 10
4.1.6 报警记录查询及分析 11
4.1.7 历史产量查询及分析 12
4.1.8 温室产量预测及分析 13
4.1.9 设备控制 14
4.1.10 用户管理 15
4.2 系统的数据库设计 16
4.2.1 数据库概念结构设计（ER图） 16
4.2.2 数据库逻辑结构设计 17
4.2.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
数据库各分表详情 17
5 温室集成监管平台的实现 20
5.1 平台的实现 20
5.2 平台的测试与维护 31
6 总结 34
致谢 34
参考文献 34
开放智慧农业共享平台的设计与实现
引言
1．引言
1.1 研究背景与意义
目前，我国农业发展主要依靠机械化管理耕种、大量使用化肥以及作物品种改进等措施，但是，随着环境状况不断恶化以及耕地面积的减少，农业增产已经有限，未来我国农业主要以智慧农业体系和模式为发展方向，走现代化农业的道路。[1]而温室大棚则是发展智慧农业的重要载体。
如何实现对生产过程中环境参量的及时监测与有效调控是现代农业生产中非常重要的一个环节。例如：空气的温度、湿度、光照强度、CO2浓度、土壤的含水率等。在自然这种大气候环境下，这些因素往往是不可控的，一旦外部环境发生大幅度变化而作物无法适应，就会导致农作物产量降低等结果。而在温室这种小气候环境下，作物的生长环境能得到较为科学的检测与控制。通过对检测数据进行分析，并结合作物在生长期的不同阶段所需的适宜环境参数，调控温室设备以达到平稳环境参量的效果，使作物保持在较为适宜的环境中生长，有利于提高作物的产量，并获得较为可观的经济效益。
但是，如果使用人工监管温室环境与调试设备的方式，会不可避免地产生测控精度低、调试不及时、劳动强度高等弊端，从而造成人力成本的增加，也无法达到预期的成果。智慧农业即使用机械代替人力劳动，利用现代计算机技术和互联网平台实现数据采集、传输、分析处理的一体化流程，有效地节省了人力成本。[1]但是，目前很多设施生产基地采用的是自开发的一套管理平台，且管理控制水平参差不齐，缺少统一、规范的数据管理。
因而本文设计实现的开放智慧农业共享平台相对于其他温室平台，主要具备平台共享的特点。用户可申请加入本平台，使用平台统一的数据管理体系来实现对于个体生产基地的生产信息管理。使用该平台有利于人力资源的节省以及实现高效农业生产的科学化与集约化。
1.2 国内外研究状况
1.2.1 国内研究状况
我国的温室发展可起源于2000多年前，前人开始学会使用保护设施覆盖于蔬菜生长区域上，以期达到保温的效果。但是直至20世纪60年代，我国的设施农业一直未能得到阶段性的发展，一直处于低水平、小规模的状态。直到70年代初期地膜覆盖技术被引入中国，这种技术能有效提升地面的积温量，且防旱防涝防养分流失，得到了非常大面积的推广。[2] [3]在70~80年代这段时期，塑料大棚和日光温室相继出现。[2]到了80年代中期，人们全面改进了原有的日光温室的栽培技术、环境调控技术和建筑结构，实现了即使在非常寒冷的条件下，仍能完全不加热或者极少加热温室来生产喜温的国菜。[3]
直到90年代，我国主要采取国外先进技术引进与自主开发相结合的方式进行研究。通过对国外技术的吸收与技术创新，国内研究人员进行了配套设备、设施栽培、品种培育及温室中温湿度、光照强度和CO2等环境因素综合调控技术的研究与攻关，一大批科技成果相继诞生，我国的设施农业逐渐向着集约化、规模化的方向发展。但是，仍存在很多的问题。[4]
其一，商品化温室普及率低，大部分商品化温室被一些农场、机关单位和科研单位等采用，而个体及一般的农户主要采用的是自行搭建的简易的拱棚来生产作物，这种类型的温室约占到我国温室总量的60%左右。[2]
其二，日光温室群智能化监控系统难以适配各地方的情况，相关的研究较少。即使有此类的研究，也大多是针对单因素的监控，针对多因素的复合监控较少且难以大面积进行推广。 [4]
1.2.2 国外研究状况
20世纪70年代以来，国外在设施生产上大量投入与补贴，温室生产一时发展迅速，特别是以荷兰、美国等为代表的部分欧美发达国家实现了机械化。由于当时技术水平有限，因而采用单因子控制的方法控制生态环境。即对光照强度、温湿度和CO2浓度等进行单独分别控制的方法，主要是控制温度，其次是湿度。但是，温室内小气候环境是会受到外界气候影响的，并且温室内的各控制变量之间会产生相互的影响，单靠人工指令随时进行相应的改变很困难，人力耗费较大，过程较为复杂。[2]
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