物联网的古树名木巡更系统设计(附件)

摘 要摘 要古树名木是人类历史发展过程中具有悠久历史和重要历史文化价值的树木,但由于土壤环境的恶化、人为破坏、自然灾害等原因发生,古树名木呈现生长衰老或濒危等现象。因此,开展古树名木的生态变化与衰老特性的养护与管理具有重要的意义。本文综合运用嵌入式系统、传感、无线通信、Android开发等先进技术,设计了一套基于物联网的古树名木巡更系统。本文首先简要介绍了系统的相关技术,然后在需求分析的基础上给出系统功能定义和总体设计,其次详细阐述了系统模块的设计过程并建立了古树名木养护模型系统利用传感技术感知古树名木根部土壤墒情及古树名木周围温湿度和古树名木的位置;采用射频识别NFC技术获取古树名木的身份,实现简便的巡更签到;通过蓝牙无线通信技术实现无线互联;利用Android应用开发,实现巡更终端的巡更、信息显示处理和报警等功能。最后介绍了系统的特点和应用前景。经测试,系统达到了设计目标,能够对获取的信息进行智能分析与处理,实现古树名木的有效监测及巡更的有效监管,并实现了古树名木养护模型的建立。关键词古树名木,巡更,养护模型,土壤墒情,NFC
目 录
第一章 绪论 1
1.1 本课题研究背景 1
1.2 国内外现状分析 3
1.3 本论文研究思路和所做的主要工作 4
第二章 相关技术 5
2.1 嵌入式系统技术 5
2.2 传感器技术 5
2.3 NFC技术 6
2.4 蓝牙技术 7
2.5 Android技术 7
第三章 系统总体设计 9
3.1 功能定义 9
3.2 系统架构 9
3.3 林木终端模块 10
3.4 巡更终端模块 11
3.5 信息中心 12
3.6 本章小结 13
第四章 系统详细设计 14
4.1 林木终端模块设计 14
4.1.1 硬件设计 14
4.1.2 环境信息采集 15
4.1.3 外观设计 16
4.2 巡更终端模块设计 17
4.2.1 基于NFC的巡更签到设计 17 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });

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4.2.2 巡更信息采集 19
4.2.3 界面设计 19
4.3 信息中心设计 21
4.3.1 巡更信息处理 21
4.3.2 古树名木养护模型设计 22
4.3.3 界面设计 25
4.4 通信协议设计 26
4.4.1 林木终端模块通信协议设计 26
4.4.2 信息中心通信协议设计 28
4.5 本章小结 29
第五章 系统测试与展望 30
5.1 运行环境 30
5.2 系统测试 30
5.3 系统特点 32
5.4 应用前景 33
结 论 34
致 谢 35
参考文献 36
绪论
1.1 本课题研究背景
古树名木是自然和祖先留下的宝贵遗产,是森林资源的宝库,具有重要的历史、文化、生态、科学研究价值和较高的经济价值[1]。树龄在100岁以上的树木称为古树,而具有重要的历史、文化、景观和科学价值,并具有重要的纪念意义的树木称为名木。《全国古树名木普查建档技术规定》中规定,古树级别分为国家1、2、3级,其中1级为树龄500年以上,2级为树龄300499年,3级为树龄100299年[2],国家级名木不分级,不受年龄局限,每一棵古树名木都是自然界和祖先留下的珍贵遗产,不可替代不可再生。由于古树名木的存在,珍贵的物种资源得以保存,大自然的历史变迁得以记录,人类发展的历史文化得以传承,自然绝美的生态奇观得以孕育,广大人民群众的乡愁情思得以承载。古树名木既代表了时代经济文化的发展,也是一个时代的象征,其记录着一个地区的气候环境变迁信息。古树名木保护,便是本地文化遗产保护,同时也标志着经济的良性发展。古树名木保护力度的增强,有利于保护自然,有利于保护社会发展历史,有利于弘扬先进生态文化,对于推进生态文明建设具有十分重要的意义。
据不完全统计,我国古树名木大约为30多万棵,其中绝大多数都是稀有树种。与过去相较,数量已大为减少。造成古树名木衰老的原因有多种:
土壤环境恶化
因为古树名木的观赏率高,地面土壤受到大量踩踏,引起土壤板结,导致土壤密实度高,严重影响树木根系生长[3];古树名木周围采用现代铺张材料铺装地面,地面里外的气体交换受到影响,导致古树名木根系所处的环境透气性较差;由于人类活动的增加,污染物也有所增加,改变了土壤原本的酸碱盐度;以上这些原因都会影响古树名木的正常生长。
人为损害
由于对古树名木养护管理科学知识的缺乏,养护管理人员采取了错误的养护方式,使得古树名木的机械损伤严重;人类活动导致的地下水位降低,古树名木根系获取水分不足;城市在城镇化过程中,不科学的大量移栽古树名木,不注意古树名木的移植条件,造成古树名木的死亡[4]。
自然灾害
植物病虫害的存在影响了古树名木的正常生长,甚至引起了古树名木的死亡;恶劣的天气环境,比如雷击、大风、干旱洪涝以及水土流失等,都会造成古树名木的损伤或死亡[5]。
我国的古树名木保护事业展开发展极不均衡,主要原因如下:
古树名木养护管理投入资金不足
年代长远的古树名木,绝大多数都具有较弱的生长势,对其进行养护管理需要大量资金的投入。很多单位和个人都秉持着“有投入就要有回报”的思想,然而,在非风景名胜区,古树名木养护的资金投入是很难有回报的,甚至完全没有回报,这也导致大多数团体和个人不愿意投入资金去养护管理古树名木。由于资金的限制,古树名木的养护管理也不能完全依赖于政府部门,以南京为例,近年来古树名木的养护管理资金为80万元,虽然走在全国前列,但是南京全市的古树名木总量达到1397棵,平均每株不过几百元。这样的资金投入,完全无法满足喷涂、施肥、灌溉等日常养护管理费用,更不用说科技复壮和土建工程养护等措施了[6]。
缺乏针对性和详细的养护管理措施

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