基于QQ物联平台的农业环境监测系统设计

人物联网技术有限公司的一款5模12频4G模块，支持移动/联通2G、3G、4G和电信4G网络高速接入，即使在偏远的山区，也可以保持通讯链路。模块通过USB 2.0G高速接口连接处理器，内置传输控制协议/因特网互联协议（TCP/IP协议），具有6.25、18.75 MB/s的最大上下行通讯速率。

2.6 视频监控模块设计

终端选用IMX179摄像头模组作为视频监控模块。IMX179是索尼公司的一款最新第3代背照式技术高清摄像头，具有800万像素，优秀的暗光能力，支持免驱协议，支持USB接口。在使用过程中可以在Linux系统中直接插入通用摄像头驱动，通过Linux视频设备驱动（V4L2）接口读取摄像头数据，USB设备连接见图6。

3 嵌入式终端软件设计

终端软件基于Linux 2.6.35.3平台开发，配有厂商提供的USB驱动程序、RS485串口驱动程序、4G模块驱动程序、摄像头驱动程序、TF卡驱动程序等。终端软件主要包括传感器数据采集任务和QQ物联平台通讯任务。

3.1 传感器数据采集设计

环境监测传感器通过RS485总线组网接入终端，终端定时采集传感器数据。当采集周期到来时，终端通过控制继电器输出依次给传感器供电，等待传感器初始化完成，采集传感器数据，关闭传感器电源。采集程序流程见图7。

摄像头监测传感器使用USB免驱摄像头，在Linux系统中可以像访问普通文件一样进行读写等操作，降低了开发难度，提高了系统兼容性。采集程序通过V4L2接口读取摄像头数据。V4L2是Linux系统下针对UVC免驱USB设备的编程框架，为上层应用程序提供一系列的接口函数，可以实现对视频设备的操作，进而完成视频图像的采集[10]，摄像头采集流程见图8。

3.2 QQ物聯平台通讯设计

QQ物联平台开发流程包括以下步骤：（1）建立开发者账号;（2）创建新设备;（3）配置设备后台;（4）创建设备序列号和秘钥;（5）QQ物联设备端功能实现;（6）整体测试。终端硬件软件开发环境搭建好后，到QQ物联官网下载对应版本的SDK，得到Tencent_iot_SDK开发包[11]。SDK主要文件及功能见表1。

环境监测传感器数据通过SDK中datapoint结构体打包后，调用tx_report_data_points函数上报datapoint数据。datapoint结构体成员变量主要包含unsigned int类型的id和char *类型的value，id标识不同类型传感器，便于后台识别，value指向JSON格式字符串，用于传递各种传感器实时数据。

摄像头监测传感器通过V4L2接口读取视频数据，存入共享内存中。SDK内部一个线程负责将数据发送到QQ物联平台，调用tx_set_video_data函数发送每一帧视频数据。摄像头采集数据、网络传输视频数据，功耗大，流量多。摄像头默认不开启，当需要访问视频数据时，可远程开启摄像头，以降低系统功耗，减少流量使用。

4 QQ物联轻APP设计

QQ物联轻APP是用户用手机端操作设备的主控制界面。当用户绑定了环境监测设备后，在“我的设备”列表中，点击该设备，进入的第一个界面即为设备的轻APP。轻APP主要分为公共模板和自定义HTML5等2种形式。公共模板为QQ物联为通用的设备类别官方设计开发的轻APP，通过QQ物联后台配置就可以使用，能够满足基本通用功能。自定义HTML5可以根据QQ物联的设计规范和deciveAPI（JavaScript接口）来实现更加定制化的轻APP，将页面的统一资源定位符（URL）地址提交到QQ物联后台，即可完成在QQ中直接内嵌使用[4]。本系统采用自定义HTML设计，轻APP界面如图9所示。

5 系统应用与总结

本研究设计的系统已成功应用于成都蒲江农场，安装有5个站点，在野外无人值守的恶劣环境下，由太阳能板和蓄电池供电，通过4G网络传输数据，稳定运行2年多时间，为农场生产决策提供了数据支持（图10）。系统接入QQ物联平台，可以通过QQ客户端方便快捷地查看农场各项环境参数和实时视频信息，同时还可以把设备分享给消费者，提高了系统的交互性，增强消费者对农产品质量的安全感[12]。

参考文献：

[1]李国英. “互联网+”背景下我国现代农业产业链及商业模式解构[J]. 农村经济，2015（9）：29-33.

[2]王晓敏，邓春景. 基于“互联网+”背景的我国智慧农业发展策略与路径[J]. 江苏农业科学，2017，45（16）：312-315.

[3]蔡 镔，毕庆生，李福超，等. 基于ZigBee无线传感器网络的农业环境监测系统研究与设计[J]. 江西农业学报，2010，22（11）：153-156.

[4]腾讯公司. QQ物联全解析[J]. 物联网技术，2015，5（5）：5-7.

[5]梁莉娟. 基于Android的农业温室环境远程监测系统[J]. 江苏农业科学，2017，45（15）：206-209.

[6]周立功. 嵌入式Linux开发教程[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2016.

[7]虞日跃，史洪源. RS-485总线的理论与实践[J]. 电子技术应用，2001，27（11）：55-57.

[8]兰 颖，李 刚. iCoupler（R）数字隔离技术及其应用[J]. 电子技术应用，2006，32（11）：89-93.

[9]田 野，张红雨. 一款新型太阳能无线超高频阅读器的设计[J]. 电子技术应用，2013，39（10）：25-28.

[10]徐 家，陈 奇. 基于V4L2的视频设备驱动开发[J]. 计算机工程与设计，2010，31（16）：3569-3572.

[11]邓远钊. 基于嵌入式Linux的QQ物联系统的设计与实现[J]. 电脑知识与技术，2017，13（21）：55-56.

[12]陈 熔，俞 彤. 基于APP的农产品质量安全监管平台的设计与开发[J]. 江苏农业科学，2017，45（12）：171-173.全朋坤，赵 娟，李艳聪，等. 苹果树枝的力学试验与其结构参数的联系[J]. 江苏农业科学，2019，47（5）：192-195.

推荐访问:监测系统 环境 农业 设计 平台