【摘 要】本文以智能TV为平台，结合现代农业技术，设计了一套新型的远程农业环境监测系统。该系统由无线传感网络、基于PC的网络中心和智能TV的监测终端三个部分组成，同传统的环境监测系统相比，具备了极大的便利性，且简化了农户的生产模式。
【关键词】智能TV 无线传感器网络 PC 环境监测
一、引言
监测系统是指具有数据采集、传输和监测功能的计算机系统[1]。农业环境监测系统即是指通过对农作物生长情况（如图像）及环境性状（如温度、湿度、光照强度、土壤温湿度、土壤PH值等）进行科学监测，从而帮助农民抗灾、减灾，并通过改善农田环境，营造农作物的最佳生长环境以提高农业综合效益[2]的监测系统。
智能TV则是指具有开放式平台，搭载了操作系统，且能实现持续对功能进行扩充和升级的新电视产品。作为一种新的智能设备，TV正成为继计算机、手机之后的第三种信息访问终端，在此基础上所设计的远程农业环境监测系统，借助智能TV平台平台优势，极大地简化了农户的生产模式。
二、系统总体结构
如下图1，此系统主要由远程监测系统、PC网络服务中心及智能TV终端3部分组成。远程监测系统由无线传感网络实现，网络中的传感器节点将自身采集到的各类监测数据经由无线传感网络发送至基站，并由该基站将数据传输至所连接的PC机服务器，服务器将接收到的数据进行解析并存入数据库中，智能TV终端则通过Internet网络访问服务器中数据，并通过相应表格或图形进行显示，同时TV端发出相应配置信息，经由Internet和 zigbee网络对传感器中各节点的工作进行控制。
三、远程监测系统
本文无线传感网络采用ZigBee技术以星型结构组建，配有温度、湿度、CO2浓度、光照强度等四种传感器，节点间通过ZigBee模块进行自组网和数据传输，并自身信息收集和处理，同时将采集到的数据按照设定的上传周期发送至汇聚节点（即基站），基站不采集传感数据，只负责在收到各节点的采集数据之后，通过Internet实时地将数据传送给PC服务器，同时将PC服务器中发送的配置指令发送给指定节点。详见下图2：
作为整个系统的基础部分，无线传感器网络主要负责采集目标区域多环境因素的数据。每个末梢感知节点都有一个节点地址（节点地址各不相同），在系统上电，节点初始化之后，就开始按照默认配置进行传感数据的采集和发送。若接收到网络中心的数据，节点则对数据进行解析处理，按照该指令要求修改相关配置，并按照此配置工作。比如按照设定的上传周期将采集数据发送给基站，而基站则负责传感节点与网络中心的数据传输；同时监听ZigBee模块，若收到数据，则将数据通过另一个模块发送出去。
四、PC网络服务中心
网络中心平台采用x86的PC机，该部分负责通过串口从基站获取无线传感网络所采集的所有数据，并进行解析进而存储到数据库中；同时，采用UDP SOCKET的通信方式，实现与智能TV端的数据通信，并为其提供实时、历史数据查询、传感设备参数配置及信息报警等功能。详见下图3：
作为整个系统的数据交换中心，主要完成两项工作。一是将从传感器网络中采集到的数据进行解析并写入数据库中，此时程序会创建一个数据库，每天监测到的传感器数据都存储在以当天日期为名的表中；二是处理来自于TV端的命令，服务器模块负责监听socket端口，一旦有TV端服务请求，经验证后，首先检测是否存在警报数据，如有，立即发送给TV端；如是查询请求，则调用数据库接口，执行相应的SQL语句进行数据查询；如是配置请求，则将配置信息存入数据库或写入串口设备；最后将查询结果或者反馈信息发送给TV端。
五、智能TV终端
作为整个系统的监测终端，主要完成配置命令的发送及数据的监测显示。本设计针对智能TV，为方便在家方便监测和控制，农户可通过实时查询，历史查询等多种方式查看服务器中的监测数据，同时通过发送配置命令来控制传感器的工作方式。下图4为TV端功能结构图：
TV端功能主要由数据通信、数据处理及人机接口3部分组成。人机接口部分是本文设计的重点，它提供操作界面供用户进行相关的设置，用户可对需要查询的节点、传感器类型、时间等参数等进行设置并发送，同时还可以对每个节点的报警阈值、上传周期等参数进行配置，通过表格和曲线两种形式的数据表示，用户可以动态、全面的监测到监测区域的实时以及历史的状态；数据通信模块负责将数据查询请求指令和配置指令发送给网络中心上，并接收服务反馈的信息；数据处理模块会将接收的数据包进行解析，并进行相应处理。详细程序流程如下图5：
六、结束语
作为一套新型的远程农业环境监测系统的设计，本文简单地阐述了对农业环境量的监测实现，以后还可以根据农户自身需求做进一步的扩充和完善。如控制方式，除图形界面显示外，还可加入语音操控；同时还可加入远程控制系统等。另外，通过该系统不仅能实现较为方便的实时监测和便捷操作，也将农户的作业范围从农田扩大至了家里，极大的简化了农户的作业模式，相信伴随着信息技术、传感技术及智能TV的进一步发展，该系统也一定会有进一步的突破和发展。
参考文献：
[1]Dong-Joo Kang， Jong-Joo Lee， Seog-Joo Kim. Analysis on cyber threats to SCADA systems[C]. Transmission & Distribution Conference & Exposition， Asia and Pacific， 26-30 Oct. 2009： 1-4.
[2]姚世凤， 冯春贵， 贺园园， 祝诗平. 物联网在农业领域的应用[J]. 农机化研究. 2011， （07）： 190-193.
作者简介：
陈慧敏（1977-），女，湖北人，创维集团海外研究院，副主任工程师，研究方向：智能TV
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