基于NB-IoT與智能手機的智慧蔬菜棚室管理系統(tǒng)

　　摘要：NB-IoT低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)有望成為未來農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中海量終端互聯(lián)的主干支撐技術(shù)之一，智能手機方便易用的特點使其有望成為適宜廣大農(nóng)戶日常使用的農(nóng)業(yè)信息終端平臺。為同時滿足傳統(tǒng)棚室農(nóng)業(yè)集總式管理模式與日常棚室生產(chǎn)情境中的分布式管理的需求，基于NB-IoT技術(shù)及智能手機，設(shè)計一套可用于蔬菜棚室的智慧管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有功能伸縮性強、部署便捷、穩(wěn)定可靠、網(wǎng)絡(luò)拓撲簡單、使用方便、成本低廉等優(yōu)點。測試結(jié)果表明，通過所設(shè)計系統(tǒng)可以有效地完成對于蔬菜棚室的種植參數(shù)監(jiān)測與設(shè)備管理等工作，實現(xiàn)面向智慧棚室的遠程集總式管理與現(xiàn)場分布式管理。

　　本文源自現(xiàn)代電子技術(shù),2020,43(12):170-175.《現(xiàn)代電子技術(shù)》雜志，于1977年經(jīng)國家新聞出版總署批準正式創(chuàng)刊，CN:61-1224/TN，本刊在國內(nèi)外有廣泛的覆蓋面，題材新穎，信息量大、時效性強的特點，其中主要欄目有：電子技術(shù)及應(yīng)用、能源與環(huán)境科學(xué)、智能交通與導(dǎo)航等。

　　我國農(nóng)業(yè)棚室生產(chǎn)經(jīng)營者多為以家庭為單位的中小型個體農(nóng)戶，生產(chǎn)管理受到棚室空間位置分散、農(nóng)業(yè)投入受限、信息化知識水平有待提高等因素的影響。而隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中精細化管理的不斷深入，棚室物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模式與終端間數(shù)據(jù)通道需要進一步優(yōu)化[1,2,3]。為適應(yīng)這一現(xiàn)狀，需要實現(xiàn)能夠在較大的空間范圍之內(nèi)支持海量棚室物聯(lián)網(wǎng)終端接入的低成本、低實現(xiàn)復(fù)雜度、高運行可靠性的有效無線互聯(lián)手段[4,5,6]。

　　由LTE技術(shù)發(fā)展而來的NB-IoT技術(shù)可為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域海量終端無線互聯(lián)提供有效的支持。其具有覆蓋性優(yōu)異、終端模組成本低廉、日常維護簡單、支持海量終端接入及能耗較低等優(yōu)勢[7]。農(nóng)業(yè)環(huán)境中數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c也與NB-IoT數(shù)據(jù)傳輸頻次低、時延較高、數(shù)據(jù)量有限等特性相符合。NB-IoT上述優(yōu)點特別適用于在我國廣大農(nóng)村地區(qū)進行廣覆蓋、低成本、海量接入的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需求[8,9]。

　　傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)集總式管理模式與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者日常生產(chǎn)習(xí)慣及農(nóng)業(yè)情境中的分布式管理需求不完全契合[10,11]。如能在保證集總式管理功能的前提下同時實現(xiàn)農(nóng)業(yè)情境中的分布式管理則可在較大的程度上提高農(nóng)業(yè)宏觀管理者與現(xiàn)場作業(yè)人員的管理效能與服務(wù)效果[12,13]。若能依托智能手機等在農(nóng)戶中廣泛使用的移動智能設(shè)備為分布式農(nóng)業(yè)管理提供支持，則可在易用性、建設(shè)與使用成本、分布式支持等方面適應(yīng)我國棚室生產(chǎn)的現(xiàn)狀[14,15,16]。

　　本文提出一種基于NB-IoT與智能手機的智慧蔬菜棚室管理系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)可以實現(xiàn)在較大范圍內(nèi)的蔬菜棚室物聯(lián)網(wǎng)信息終端互聯(lián)互通，同時支持農(nóng)業(yè)棚室經(jīng)營者通過智能手機在各農(nóng)業(yè)情境中進行分布式管理，以及獲得由云端平臺提供的智慧農(nóng)業(yè)信息服務(wù)對較大范圍內(nèi)蔬菜棚室進行集總式中心化管理。

　　1、系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)由基于NB-IoT的現(xiàn)場終端節(jié)點、基于Android的分布式現(xiàn)場服務(wù)APP及適配NB-IoT的云端平臺組成。現(xiàn)場終端節(jié)點用于采集棚室種植環(huán)境中的日常數(shù)據(jù)，并為農(nóng)業(yè)機電設(shè)備提供相應(yīng)的控制信號。現(xiàn)場終端節(jié)點的感知與控制信息通過NB-IoT數(shù)據(jù)通道與蔬菜棚室管理系統(tǒng)的云端平臺服務(wù)器實現(xiàn)有效交互。云端平臺服務(wù)器對通過NB-IoT運營商平臺對應(yīng)接口獲得的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)處理，并將數(shù)據(jù)存儲在部署于云服務(wù)器上的MySQL數(shù)據(jù)庫中，為集總模式下的網(wǎng)頁管理端提供數(shù)據(jù)支持。網(wǎng)頁管理端為核心管理員(如棚室農(nóng)業(yè)園區(qū)管理者或農(nóng)業(yè)管理部門人員)提供用戶管理、節(jié)點管理、實時監(jiān)測、設(shè)備控制、告警管理以及歷史數(shù)據(jù)查詢等功能，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)棚室的集總式管理。該集總式服務(wù)面向農(nóng)業(yè)集總式宏觀管理，不受地塊、區(qū)域限制。

　　為同時滿足蔬菜棚室農(nóng)業(yè)情境下的分布式管理需求，采用Android智能手機APP為農(nóng)業(yè)現(xiàn)場作業(yè)人員(如負責特定棚室的雇工等)提供現(xiàn)場棚室管理服務(wù)。該服務(wù)為局域管理服務(wù)，現(xiàn)場作業(yè)人員可通過該服務(wù)APP實現(xiàn)對周邊棚室蔬菜種植管理所需的終端節(jié)點接入、棚室環(huán)境監(jiān)測、棚室設(shè)備控制以及數(shù)據(jù)管理等功能。該APP還可在NB-IoT網(wǎng)絡(luò)突發(fā)問題時提供應(yīng)急管理操作。上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)同時滿足了集總式管理與現(xiàn)場分布式管理的需求，并通過功能結(jié)構(gòu)劃分不同的管理層次。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

　　2、現(xiàn)場終端節(jié)點

　　為了提高蔬菜棚室中感知終端與執(zhí)行終端密度與精細化程度，實現(xiàn)復(fù)雜農(nóng)業(yè)環(huán)境下終端節(jié)點與遠程控制端及手機APP的可靠通信，設(shè)計了適用于蔬菜棚室中監(jiān)測管理的終端節(jié)點。現(xiàn)場終端節(jié)點的功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　圖2現(xiàn)場終端節(jié)點功能結(jié)構(gòu)

　　2.1傳感器模塊

　　節(jié)點的MCU采用基于ARM32bitCortex™-M3內(nèi)核的STM32F103ZET6芯片。其較高的工作頻率、較低的功耗特性、較寬的工作溫度范圍及豐富的接口為復(fù)雜棚室農(nóng)業(yè)環(huán)境下節(jié)點功能的有效實現(xiàn)提供了有力支持。由于棚室蔬菜種植對溫濕度有較高要求，節(jié)點采用具有較好耐候耐噴淋特性的單總線(1-Wire)數(shù)字式溫濕度傳感器AM2306對棚室內(nèi)外環(huán)境溫度進行采集。該傳感器溫度測量范圍在-40～125℃，誤差在±0.3℃之間，濕度測量范圍在0～99.9%，誤差在±2%之間，可滿足絕大多數(shù)蔬菜棚室種植環(huán)境溫濕度監(jiān)測的需求。為評估日光透射玻璃或大棚薄膜后在棚室內(nèi)的光照分布，節(jié)點通過BH1750FVI光照強度傳感器獲取日光輻照數(shù)據(jù)。BH1750FVI較低的成本有助于在棚室內(nèi)多個位置包括蔬菜的冠層及根部等處布設(shè)多個監(jiān)測點，從而能夠更為可靠地形成對棚室蔬菜光照因素的宏觀觀測。為在棚室遭遇強風時提供告警，節(jié)點采用支持ModBus-RTU協(xié)議的SM5385B和SM5384B風速與風向傳感器監(jiān)測對應(yīng)數(shù)據(jù)。MCU通過采用SP3485構(gòu)建的RS485總線獲得上述傳感器數(shù)據(jù)。土壤水分與溫度傳感器SM2802亦可通過該RS485通路接入MCU。為了對棚室水泵、排風扇等進行可靠控制，當節(jié)點收到云端服務(wù)器或智能手機發(fā)來的指令后，MCU產(chǎn)生邏輯控制信號驅(qū)動對應(yīng)4路使用EL817C光耦隔離的繼電器G5LA-14通路。

　　2.2NB-IoT與藍牙通信模塊

　　節(jié)點采用NB-IoT與低功耗藍牙技術(shù)分別滿足遠程集總式管理與現(xiàn)場分布式管理的數(shù)據(jù)傳輸需求。節(jié)點采集的棚室監(jiān)測數(shù)據(jù)與云端遠程控制信息經(jīng)由NB-IoT數(shù)據(jù)通道進行傳輸。智能手機與節(jié)點的現(xiàn)場通信由藍牙實現(xiàn)。為了便于通信與數(shù)據(jù)處理，棚室監(jiān)測數(shù)據(jù)采集完畢后被封裝成8位字節(jié)數(shù)組的數(shù)據(jù)幀。節(jié)點NB-IoT模組選用基于華為Boudica芯片的WH-NB75-B5。模組與MCU通過波特率為9600b/s的串行接口進行通信。WH-NB75-B5工作于850MHz頻段，適配電信NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)卡。該模組峰值功耗0.3A/3.8V，無數(shù)據(jù)時休眠功耗可低至5μA/3.8V。模組支持UDP/CoAP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。系統(tǒng)中使用基于請求/響應(yīng)模型的CoAP通信協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。CoAP通信協(xié)議以UDP作為傳輸層協(xié)議，通信開銷的顯著減小使其適用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中。使用中擴展不連續(xù)接收模式的取值為5min。上電后，節(jié)點自動實現(xiàn)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)接入。在NB-IoT通信中，周期性采集到的棚室監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)由MCU封裝并結(jié)合CRC-8校驗，通過NB-IoT信息通路上傳到遠程云端服務(wù)器，同時接收云端發(fā)來的控制指令并進行完整性判斷，進而執(zhí)行控制操作。通過上述過程實現(xiàn)終端節(jié)點與云端服務(wù)器的可靠通信。NB-IoT信息交互周期通過MCU定時器設(shè)定。節(jié)點藍牙模組選用基于CC2540芯片、支持藍牙4.0低功耗通信協(xié)議的HC-08無線藍牙通信模組。微控制器通過串口方式與藍牙模組進行通信(波特率為9600b/s)。HC-08工作電壓為3.2～6V，在低功耗模式下休眠電流低至0.4μA，在空曠環(huán)境下?lián)碛凶罡呖蛇_80m的通信距離，滿足節(jié)點長時間工作及智能手機與終端節(jié)點進行高可靠性通信的需求。

　　3、分布式現(xiàn)場服務(wù)APP

　　農(nóng)業(yè)現(xiàn)場作業(yè)人員使用的分布式現(xiàn)場服務(wù)APP基于Android開發(fā)，其可應(yīng)用于Android5.0版本以上的智能手機。主要面向在棚室田間地頭工作的農(nóng)業(yè)現(xiàn)場作業(yè)者，為其提供分布式管理服務(wù)。分布式現(xiàn)場服務(wù)APP的主要功能為手機/節(jié)點間藍牙通信管理、棚室監(jiān)測、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理及用戶UI。APP功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。終端節(jié)點對接APP的流程圖如圖4所示。

　　圖3分布式現(xiàn)場服務(wù)APP功能結(jié)構(gòu)

　　圖4終端節(jié)點對接APP的流程圖

　　3.1藍牙通信管理

　　藍牙通信管理功能用于構(gòu)建智能手機與現(xiàn)場終端節(jié)點間穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)通道。手機/節(jié)點間的低功耗藍牙通信基于GATT協(xié)議。APP啟動后查詢藍牙狀態(tài)，在手機藍牙功能未開啟時執(zhí)行使能操作。在用戶發(fā)出節(jié)點掃描請求后執(zhí)行掃描過程，掃描到節(jié)點設(shè)備后獲取該設(shè)備的物理地址、設(shè)備名稱與信號強度等信息，并添加在藍牙管理頁面的設(shè)備列表中呈現(xiàn)給用戶。用戶可根據(jù)節(jié)點管理需求接入任一合規(guī)節(jié)點。接入后APP對藍牙狀態(tài)進行管理，通過定時查詢接入設(shè)備的信號強度，實現(xiàn)弱連接閾值預(yù)警。如中途斷開則依情況進行重連或提示重新掃描。

　　3.2棚室監(jiān)測與設(shè)備管理

　　棚室監(jiān)測與設(shè)備管理功能包括對棚室環(huán)境種植參數(shù)的實時監(jiān)測，以及向節(jié)點發(fā)送命令對棚室設(shè)備進行控制。APP在智能手機與節(jié)點間建立穩(wěn)定的連接后，根據(jù)用戶指令，向節(jié)點發(fā)送讀取棚室環(huán)境信息的控制命令。當收到來自節(jié)點發(fā)送的完整監(jiān)測數(shù)據(jù)包后，APP根據(jù)預(yù)定格式進行校驗、解析，進而獲得棚室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)。當用戶需要對節(jié)點上連接的設(shè)備進行控制時，通過APP向節(jié)點發(fā)出控制指令，并接收節(jié)點發(fā)回的設(shè)備工作狀態(tài)信息以便確認操作是否成功。APP還對設(shè)備的工作狀態(tài)進行記錄，以便用戶進行查閱。

　　3.3APP數(shù)據(jù)管理

　　在分布式管理中，需要對局部信息數(shù)據(jù)進行分散式存儲，以便支持現(xiàn)場管理者的使用需求。APP對來自終端節(jié)點的采集數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)進行存儲，并提供對已存儲數(shù)據(jù)的條件查詢功能。所有的節(jié)點采集數(shù)據(jù)均已通過NB-IoT上傳至云端服務(wù)器中進行存儲，因此無需在智能手機端存儲大量數(shù)據(jù)，在實現(xiàn)中選擇使用SQLite輕量級數(shù)據(jù)庫，基于AndroidSDK完成數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建、訪問與操作。

　　3.4用戶UI

　　APP的整體用戶界面由導(dǎo)航欄與對應(yīng)標簽頁組成。導(dǎo)航欄中共有三個圖標分別對應(yīng)數(shù)據(jù)管理頁面、實時監(jiān)控頁面與藍牙管理頁面，用戶通過點擊導(dǎo)航欄圖標完成各標簽頁的切換。數(shù)據(jù)管理頁面向用戶展示APP中已存儲信息。實時監(jiān)控頁面向用戶展示監(jiān)測棚室的實時環(huán)境參數(shù)，并提供對已連接節(jié)點設(shè)備的控制管理操作。藍牙管理頁面對終端節(jié)點接入情況及接入成功后手機/節(jié)點之間的藍牙連接進行管理。

　　4、適配NB-IoT的云端平臺

　　云端平臺主要面向農(nóng)業(yè)宏觀管理服務(wù)，其主要由NB-IoT數(shù)據(jù)接口、云端數(shù)據(jù)管理、節(jié)點管理、用戶管理、實時監(jiān)測、設(shè)備控制、告警管理等功能組成。云端平臺的功能結(jié)構(gòu)如圖5所示。終端節(jié)點對接云端平臺的流程如圖6所示。

　　圖5云端平臺功能結(jié)構(gòu)

　　4.1NB-IoT數(shù)據(jù)接口

　　云端平臺利用MQTT協(xié)議通過構(gòu)建在電信云平臺上的第三方云服務(wù)商提供的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)棚室內(nèi)終端節(jié)點與云端平臺間的數(shù)據(jù)傳輸。云端平臺啟動時，完成與MQTT服務(wù)器的連接，并訂閱全部節(jié)點設(shè)備，訂閱成功后可與已成功部署的節(jié)點實現(xiàn)基于NB-IoT的遠程透明數(shù)據(jù)傳輸。MQTT協(xié)議的消息報文由固定頭部、可變頭部以及有效載荷組成。實施中在收到每一個有效MQTT報文后，根據(jù)存儲于可變頭部中的節(jié)點ID對承載于有效載荷中的節(jié)點上傳數(shù)據(jù)進行獨立處理(校驗、解析等)。需要注意的是，在有效載荷中承載的節(jié)點感知信息和控制信息格式與藍牙數(shù)據(jù)容器中承載的相應(yīng)信息格式保持一致。

　　圖6終端節(jié)點對接云端平臺流程圖

　　4.2云端數(shù)據(jù)管理

　　云端平臺的數(shù)據(jù)管理功能面向管理員用戶信息、終端節(jié)點信息、節(jié)點采集環(huán)境信息、節(jié)點設(shè)備操作信息以及告警信息提供存儲管理工作，并為云端平臺其他功能提供數(shù)據(jù)支持。節(jié)點所采集的環(huán)境信息和設(shè)備操作信息根據(jù)節(jié)點ID進行分表存儲。在本系統(tǒng)中使用MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進行分表存儲管理，基于SpringDataJPA框架完成對數(shù)據(jù)庫的訪問與操作。

　　4.3云端網(wǎng)頁管理

　　云端平臺的設(shè)計基于Browser/Server(瀏覽器/服務(wù)器)架構(gòu)，采用網(wǎng)頁作為管理系統(tǒng)的應(yīng)用層軟件。由于平臺架設(shè)在云端，只要有可靠的互聯(lián)網(wǎng)接入手段，棚室集總管理者即可通過電腦或智能手機等設(shè)備遠程訪問云端平臺。管理者可通過云端平臺提供的網(wǎng)頁完成用戶管理、節(jié)點管理、實時監(jiān)測、設(shè)備控制、告警管理與歷史數(shù)據(jù)查詢等操作。

　　用戶管理功能為使用云端平臺的棚室管理員用戶提供賬號注冊、登錄以及資料修改等用戶管理操作。節(jié)點管理功能面向終端節(jié)點完成遠程管理，通過其進行對棚室內(nèi)終端節(jié)點的增刪、屬性設(shè)置等遠程管理操作。實時監(jiān)測功能通過實時繪制環(huán)境信息折線圖展示終端節(jié)點采集的環(huán)境數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對各棚室環(huán)境參數(shù)的遠程監(jiān)測。設(shè)備控制功能面向與終端節(jié)點相連接的棚室設(shè)備，管理員通過其向終端節(jié)點發(fā)送控制命令，完成對設(shè)備的控制操作。告警管理功能實時對現(xiàn)場終端節(jié)點回傳的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，判斷數(shù)據(jù)包中各環(huán)境變量/設(shè)備參數(shù)是否正常，若存在異常則將終端節(jié)點ID、上報時間、異常變量及告警原因記錄并存入數(shù)據(jù)庫中的警報信息表中，在用戶UI發(fā)出告警提示。歷史查詢功能提供對云端數(shù)據(jù)庫中已存儲數(shù)據(jù)的查詢。

　　5、系統(tǒng)測試

　　在位于上海市松江區(qū)的某組棚室內(nèi)模擬蔬菜種植環(huán)境，部署終端節(jié)點，節(jié)點ID為0x00～0x0D。設(shè)定終端節(jié)點的采集周期為5min。云端平臺部署于阿里云服務(wù)器，服務(wù)器系統(tǒng)為Window2012R2版本，配置為單核1GB內(nèi)存以及40GB的SSD云盤。APP測試機型Android版本為9.0，藍牙版本為BT4.2及BT5.0,CPU為驍龍660,HiSiliconKirin970,HiSiliconKirin980。系統(tǒng)測試時長覆蓋番茄發(fā)芽期全程(約14天)。節(jié)點監(jiān)測所得的棚室環(huán)境數(shù)據(jù)如圖7所示。

　　圖7棚室歷史環(huán)境記錄

　　測試中首先對終端節(jié)點蔬菜棚室監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性進行了驗證，通過將節(jié)點采集到的蔬菜種植參數(shù)與人工采集的種植參數(shù)進行比較，二者具有較高的一致性。此外在測試中，未發(fā)現(xiàn)因終端節(jié)點的傳感器數(shù)據(jù)讀取異常以及數(shù)據(jù)傳輸錯誤帶來的異常監(jiān)測記錄。結(jié)果表明通過節(jié)點可以有效對棚室蔬菜種植過程參數(shù)進行監(jiān)測。使用中還驗證了節(jié)點設(shè)備控制的有效性。測試中將節(jié)點設(shè)備控制端口與外部設(shè)備連接，并進行了云端遠程控制及現(xiàn)場手機端控制測試。測試結(jié)果顯示，終端節(jié)點可以有效地受云端或智能手機控制，為外部設(shè)備提供可靠的邏輯控制信號。在測試中，各終端節(jié)點長期工作穩(wěn)定未發(fā)生故障。終端節(jié)點未受到邏輯控制輸出接口所連接棚室機電設(shè)備的電氣干擾。上述測試結(jié)果表明，節(jié)點可長期有效地部署于棚室內(nèi)部，支撐管理者進行遠程或現(xiàn)場的精準管理。

　　終端節(jié)點在部署后，絕大多數(shù)情況下可以在5s內(nèi)完成NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的自動接入，實現(xiàn)云端平臺與終端節(jié)點間的數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸。終端節(jié)點的數(shù)據(jù)包上傳與控制命令的接收均無異常。在網(wǎng)絡(luò)狀況良好時，云端平臺網(wǎng)頁端功能使用正常，可以實現(xiàn)對多棚室的集中式環(huán)境監(jiān)測與設(shè)備控制。測試期間，阿里云服務(wù)器運行狀態(tài)良好，云端平臺數(shù)據(jù)管理功能正常。在數(shù)據(jù)庫存儲超過10萬條記錄時，數(shù)據(jù)庫依舊保持性能良好，查詢速度未有明顯下降。在無明顯遮擋的情況下，手機端APP可以在3s內(nèi)完成與終端節(jié)點的連接，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)包與控制命令的可靠傳輸。APP在不同測試手機中功能使用正常，可以實現(xiàn)對周邊棚室的現(xiàn)場管理。測試時，未出現(xiàn)閃退等異常現(xiàn)象，APP數(shù)據(jù)存儲正常。

　　為評價遠程及現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸效果，以系統(tǒng)中以終端節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸?shù)膩G包率ρ作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性的評價標準，ρ計算公式為：

　　公式1

　　式中：ps是傳輸過程中丟失的數(shù)據(jù)包數(shù)量;pr是終端節(jié)點向云端平臺或手機APP端發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量。在測試過程中，因為各節(jié)點工作狀態(tài)不同，所以各節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)包數(shù)量有所差異。測試中，每個終端節(jié)點通過NB-IoT網(wǎng)絡(luò)最少上傳4000個數(shù)據(jù)包，平均上傳4032個數(shù)據(jù)包，傳輸過程中平均每個節(jié)點丟失4個數(shù)據(jù)包，平均丟包率0.0992%。每個終端節(jié)點通過藍牙最少發(fā)送1000個數(shù)據(jù)包，平均發(fā)送1015個數(shù)據(jù)包，傳輸過程中平均每個節(jié)點丟失3個數(shù)據(jù)包，平均丟包率為0.2955%，滿足了棚室管理系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)傳輸高穩(wěn)定性的要求。

　　針對系統(tǒng)遠程管理者與現(xiàn)場管理者的回訪調(diào)查顯示，云端平臺的管理網(wǎng)頁與手機APP界面布局簡潔，功能豐富。管理網(wǎng)頁在電腦與手機平臺各瀏覽器中支持良好，手機APP在主流機型中正常運行。網(wǎng)頁與APP的操作簡捷，用戶無需長時間使用培訓(xùn)后即可正常操作，并擁有較好的用戶體驗。

　　6、結(jié)論

　　為同時滿足智慧蔬菜棚室種植中集總式遠程管理與分布式現(xiàn)場管理的需求，設(shè)計基于NB-IoT與智能手機的蔬菜棚室智慧管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)由棚室現(xiàn)場終端節(jié)點、適配NB-IoT的云端平臺和基于Android的現(xiàn)場服務(wù)APP組成。通過本系統(tǒng)可以有效對蔬菜棚室種植參數(shù)進行采集，實現(xiàn)對棚室農(nóng)業(yè)機電設(shè)備的控制。利用NB-IoT數(shù)據(jù)通道可以實現(xiàn)從棚室到云端的遠程數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，實現(xiàn)服務(wù)于遠程管理者的云端集總式蔬菜棚室管理。在現(xiàn)場管理中，作業(yè)者可以使用安裝APP的智能手機實現(xiàn)局域環(huán)境內(nèi)的分布式管理功能操作。測試結(jié)果表明，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，可以有效支持智慧農(nóng)業(yè)棚室管理的需求。

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