农田数据采集（共7篇）
农田数据采集 篇1
1 市级基本农田数据库建设意义
建设市级基本农田数据库, 对提高全市基本农田数据服务能力和国土资源信息化水平具有重要的意义。具体表现在以下几方面:
(1) 提高数据服务能力, 提供政府决策依据。在城市规划、经济社会建设、基本农田占用与补划等涉及土地开发利用决策过程中, 往往需要大量的土地信息数据。建成市级数据库后, 就可以通过该数据库统计我市基本农田占用补划情况, 快速制作出各种所需图件报表, 为领导层决策提供科学依据。
(2) 建设市级基本农田数据库是建设国土资源“一张图”的重要基础, 也是建立国土资源综合信息化的重要组成部分。2009年, 徐绍史部长在全国信息化工作会议上明确要求将土地调查、土地利用规划、基本农田数据库集中管理, 建立国土资源“一张图”核心基础数据库, 建设国土资源信息化工作, 为国土资源管理提供服务。
(3) 提供科学化手段, 提升政府职能部门的公众服务形象。通过汇总建设基本农田数据库, 将基本农田分布信息、责任人等信息进行信息发布, 提供公众信息查询服务, 做到透明化管理、公众监督, 提升政府职能部门的公众服务形象。
(4) 建设基本农田数据库及信息化系统, 可以为政府其他相关部门如农业部门提供参考。
2 市级基本农田数据库建设内容
2.1 县级基本农田数据库建设
县级基本农田数据库是基本农田保护指标、保护责任、质量信息的具体落实。
县级基本农田划定建库。把当地土地使用现实情况的调查成果作为建库基础, 并进一步结合总体土地规划成果和实地勘察, 来对确定的基本农田规划成果进行认定;综合确定基本农田保护片 (块) 边界, 对其进行编号、记录;提取基本农田保护片 (块) 所对应的地类图斑现状信息;依据农用地分等成果, 获取基本农田质量等级信息;依规范要求录入基本农田保护片 (块) 与基本农田图斑属性;建立数据库;落实保护责任, 设立保护标志;编制基本农田划定成果。
2.2 县级基本农田数据库质检
建设完成的基本农田数据库严格按照部下发的成果组织目录, 提交县级成果包。
下载基本农田质量检查软件, 对汇交数据进行数据完整性、空间数学基础与数据格式正确性、标准符合性、空间拓扑、图数一致性等方面的质量检查, 确保数据成果符合部要求。
2.3 汇总整合市级基本农田数据库
在完成全市各县基本农田数据库上报汇总后, 以县级基本农田划定成果为数据基础, 根据国家标准的基本农田数据库结构和管理的需要设计市级基本农田汇总数据库结构。将各县基本农田划定后生成的基本农田矢量保护片 (块) 、边界, 基本农田保护标志牌、界桩, 基本农田土地质量信息, 基本农田保护责任信息, 基本农田保护图件, 基本农田保护责任一览表, 基本农田划定平衡表等划定过程中的影像文档资料汇总到市级基本农田数据库。
市级基本农田数据库建设流程:
3 数据更新维护和扩展应用
3.1 数据更新
在建立基本农田数据库及管理系统的基础上, 建立长效的数据更新与上报机制, 数据内容发生变化的, 数据库相关信息要及时更新。要控制好有关建设用地审批, 对基本农田要第一时间补划到位, 以保证基本农田的数量和质量。对非农业建设农地要严格加以控制, 认真把相关规章制度执行到位, 切实做好有关基本农田的补划工作。以各县域 (乡镇) 基本农田年度占用补划成果为数据基础, 对已经建库的县级基本农田数据成果进行实时更新, 更新上报市级库, 要切实保证有关基本农田数据的实用性, 全方位对基本农田的变化趋势进行及时把控。
提供三种数据更新方式: (1) 以县级提供年度的划定成果为数据基础, 对基本农田数据整体覆盖更新, 并保存历史年度数据。 (2) 以县级提供年度的占用补划更新成果为数据基础, 对县级基本农田数据进行增量更新, 并保存历史年度数据。 (3) 以占用补划项目提供的成果数据包为数据基础, 对县级基本农田数据进行增量更新, 并保存占用补划项目。针对市级数据库更新, 可采用输出县级的占用补划成果包, 单个或批量导入市级库, 进行增量式更新, 保证县市基本农田数据的一致性及现势性。对更新好的基本农田数据, 可统计年度内基本农田占用补划情况信息, 并输出统计表格, 以便查看基本农田变化趋势。
3.2 数据扩展应用
基本农田保护数据是国家及国土部门重要的业务数据, 在满足本业务部门的需求外, 还可为遥感监测“一张图”服务, 提供数据支撑与共享。
数据共享:将遥感影像、基本农田保护、土地利用现状、土地利用动态遥感监测以及基础地理等多源信息集合到统一的地图上, 并与国土资源的计划、审批、供应、补充、开发、执法等行政监管系统叠加, 一起构建一个共享的国土资源平台。
摘要：当前, 全国新一轮土地利用总体规划修编工作已经结束, 市、县、乡级土地利用总体规划编制规程已经颁布。为严格执行有关耕地的保护政策, 尤其是落实上级规划下达的基本农田保护目标任务, 根据有关法律法规, 需要对现状基本农田进行局部调整。为推进基本农田管理科学化、规范化、精细化, 提升管理效能, 国土资源部办公厅也下发了关于加快开展基本农田数据库建设的通知 (国土资发【2013】38号) 。要求适应基本农田数据的日常维护、年度更新以及动态管理的需要, 衔接第二次全国土地利用调查基本农田上图、土地利用变更调查和土地利用总体规划数据库建设等相关规定, 遵循《基本农田划定技术规程》 (TD/T 1032-2011) 基本要求, 进行市级基本农田数据库建设。
关键词：市级,基本农田,数据库建设
参考文献
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[4]杨振虎.我市农业信息数据库建设启动[N].邯郸日报, 2007-08-22.
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农田数据采集 篇2
精细农业思想在20世纪末传入我国后,已愈来愈受到国内各方面的认可和重视。在精细农业中进行田间作业时,需要同时采集GPS数据和传感器模拟数据等多路不同类型的数据。笔者设计了一种基于USB 2.0的多通道高速数据采集系统,该系统在田间作业时脱离PC机,可以独立采集多路串行信号和模拟信号,并存储在闪存中;在室内作业时,可以与上位机通过USB2.0接口连接,进行实时控制操作。
本系统使用CYPRESS公司的EZ-USB FX2系列芯片为核心处理芯片设计完成。EZ -USB FX2系列芯片是针对USB2.0规范的高速传输控制芯片,提供了对USB2.0的完整解决方案,可完成从多路高速数据采集到与上位机通过USB2.0接口进行高速传输的多重功能。本系统采用FX2系列芯片中的cy7c68013作为主控芯片,其中主控芯片与采集外设使用GPIF方式连接。通用可编程接口(GPIF)是该主控芯片最引人注目的一项新技术,正是通过这种机制,它才能够实现采集系统主控芯片与外设实现高速数据采集传输。本文详细阐述了该系统中高速数据采集子模块中基于GPIF的硬件及固件程序设计方法和实现原理,并通过具体设计加以说明。
1 GPIF介绍
通用可编程接口控制器GPIF已整合到了FX2内核中,由硬件来提供底层支持,并有配套的GPIF编程工具软件,配有良好的集成开发环境[1],其结构原理图如图1所示。
GPIF的接口线路描述如下:
1) FD[15:0]为16根双向FIFO数据线;
2) IFCLK为时钟线,可以使用外接时钟或使用内部48MHz或30MHz时钟周期;
3) GPIFADR[8:0]为9根地址输出线,具有自动增益功能,以便在进行GPIF数据传送时可对寄存器进行连续读写;
4) CTL[5:0]为可编程Control输出信号,通常用作选通信号、非总线输出信号和产生简单的脉冲信号;
5) RDY[5:0]为GPIF可连续采样Ready输入信号,通常用来等待指定信号的某个状态出现,以确定GPIF下一步动作;
6) GSTATE[2:0]为当前GPIF状态,用来调试GPIF的波形描述符[2]。
GPIF的程序存储区间为0xE400-0xE47F,用于存储GPIF指令,可存储4组波形的程序代码(即波形描述符Waveform Descriptors)。该波形描述符用来定义GPIF的操作过程。
每个GPIF波形描述符都由7段组成,state0～state6(简称S0～S6)。执行完S0～S6的动作后,都进人idle状态(S7),即空闲状态,以准备启动下一次GPIF动作。每个state可定义为无判断不转移态(NDP)或是判断转移态(DP)。当某个state定义为NDP时,这个state动作的执行只是简单地延时(用来确定产生指定电平的延续时间);当某个state定义为DP时,它将根据RDY0～RDY5上的输人信号状态以及内部FIFO的可编程标志和内部自定义的Ready标志,将这些信号进行逻辑“与”、“或”、“异或”运算,并根据得到的逻辑结果在S0～S6中选择下一个即将执行的state。在每个state执行时,都可指定CTL0～CTL5输出用户指定的状态。通过RDY、CTL以及内部一些标志位的组合,能完成各种复杂时序电路的控制。
2 EZ-USB FX2固件程序框架
EZ-USB FX2的固件程序负责处理PC机发来的各种USB设备请求,并与外围电路进行数据传输。CYPRESS公司提供了一个固件程序的框架,用户可以根据自己的需要任意添加自己的程序代码。CYPRESS公司提供的固件程序主要包括:FX2regs.h、FX2regs.inc、 FX2header.h 、FX2dly.h 、dscrptr.a51 、delayms.a51、jumptable.a51 、main.c和function.c。其中,头文件FX2regs.h和FX2regs.inc对EZ-USB FX2中的各种功能寄存器进行定义;FX2header.h定义了通用的FX2常量、数据类型和宏;FX2dly.h定义了FX2中某些寄存器所需的同步延时宏;dscrptr.a51定义了系统所使用的各种USB描述符;delayms.a51中包含延时1ms子程序和芯片挂起处理子程序;jumptable.a51文件定义了FX2中INT2和INT4的中断跳转表;fw.c是固件运行的主程序文件,负责处理各种USB设备请求,主要通过对fw.c的程序代码的添加和编写,来实现自己所需要实现的功能。同时,由于采用GPIF的传输方式,还必须编写一个gpif.c一起编译。以上这些固件程序开发所使用的语言为德国Keil公司的C51编译器,集成运行环境为uVision2。
3 GPIF设计举例
对于GPIF方式,CYPRESS公司提供了一个可视化的编程工具—GPIF DESIGNER。它可将具体的GPIF方式下的电路时序控制等电路设计输入DESIGNER中,并可根据DESIGENER提供的波形编辑器和条件判断编辑框来编辑波形及输出条件。系统自动生成程序文件gpif.c。在这个自动生成的文件中,主要包括gpifinit()函数,用来解决输出时钟频率及与gpif相关的寄存器初始化问题、gpif波形描述的c语言形式和各关键点的判断条件等。本高速采集系统中的EZ-USB FX2与FIFO芯片(CY7C4265)硬件连接部分说明GPIF设计过程。
1) 启动GPIF DESIGNER,进入Block Diagram画面,如图2所示。在此界面下,设置所需FX2芯片类型和与之相连的外围接口芯片(这里是CY7C4265-15AC),并设计输出时钟频率、数据传输位数、控制信号和反馈信号等。在本系统中,将输出时钟频率设为30MHz,控制信号用CTL0、CTL1控制FIFO的读使能信号和片选信号,FIFO的缓冲器空信号由FX2的RDY脚判断[3]。
2) 将画面转至FIFORD应用界面,可直观根据实际需要编写数据位、控制位、状态位和选通位的时序配合。如图3所示,GPIF将读写过程分为7个阶段,分别是S1～S7。本系统中,只使用了从S1～S3的4种状态。其中,S3称为关键状态,是数据读状态,REN和OE配合读操作。Status状态用于编辑进入关键状态时的逻辑判断条件。
3) 对关键状态决定点的判断条件进行编辑。本系统通过判断块传输的读操作计数来选择是否退出S3状态(即数据读传输),如图4所示。
4) 最后,需要在固件程序中加入初始化代码完成GPIF的启动和控制工作。这里,在fw.c中加入TD_Poll函数完成该功能。该函数程序代码如下:
4 结束语
本文详细介绍了基于USB 2.0的农田数据采集系统中采用GPIF方式的EZ-USB FX2固件程序开发原理、方法及步骤,并通过实例加以说明。测试表明,该系统在农田数据采集中应用良好,为田间信息的采集提供了有效的应用手段,并可为今后的USB技术在农业数据采集领域提供了一个很好的设计参考。
摘要：介绍了基于USB2.0的农田数据采集系统中主控芯片EZ-USB FX2利用可编程控制接口GPIF,与外设进行高速数据传输的基本机制和软配置波形描述符的实现原理;详细阐述了EZ-USB FX2固件程序开发框架;最后,给出了据此进行基于GPIF的固件设计基本方法和实例。
关键词：农田数据采集系统,USB20,EZ-USB FX2,GPIF,固件
参考文献
[1]萧世文.USB2.0硬件设计[M].北京:清华大学出版社,2003:2-5.
[2]王成儒,李英伟.USB2.0原理与工程开发[M].北京:国防工业出版社,2004:10-11.
[3]夏益民,王广君.基于USB的高速数据采集系统[J].国上电子元器件,2003(10):20-23.
农田数据采集 篇3
我国是一个以农业为基础的国家。目前从国外引进的土壤快速水分测量仪功能单一,只能测量土壤的含水率,不能反映测量点的位置信息。基于GPS、GPRS技术建立农情监测系统,进行田间作业管理等研究越来越深入[1]。在节水农业领域中,利用3S技术建立旱情监测系统,不仅可以对土壤墒情进行监管,更有利于按作物需水量进行精确灌溉[2]。本采用SHT11进行农田土壤的实时温湿度采集,采用GPS模块采集农田的经纬度信息,并通过GPRS模块与PC机进行通信,在PC端上位机中显示采集信息,从而达到实时采集、无线传输与在线监控的目的。
1 系统结构和工作原理
本系统实物图由图1所示。采集系统由STM32单片机、温湿度传感器SHT11、GPS模块、电源模块,以及GPRS通信模块组成。由温湿度传感器SHT11分别对温湿度进行实时采集,由GPS模块采集经纬度信息,采集的数字信号经过主控芯片STM32单片机的处理,经过GPRS模块进行通信使数据进入PC机,由MFC上位机存储相应数据至数据库中,并实时在上位机界面中显示。
2 上位机
系统采用VS2013中的MFC作为上位机开发软件。温湿度数据、经纬度数据经过STM32单片机的解析后,通过GPRS模块传送给PC上位机,上位机将数据存储到数据库中并实时显示采集信息。
编译上位机程序,测试功能的运行情况。上位机可实现监测指定经纬度农田土壤水分、环境温湿度的空间分布的功能。
3 系统测试
打开采集系统电源,等待系统采集到稳定数据,观察上位机中显示。
4 结论
试验结果表明,基于STM32的农田土壤信息采集系统,具有采集数据稳定可靠,操作方便,结构简单,且无线接收,可大幅降低成本,能够基本满足采集要求,具有较好的应用前景。
摘要：系统以STM32单片机作为控制器的核心部件,采用数字温湿度传感器SHT11进行农田土壤的实时温湿度采集,采用GPS模块采集农田的经纬度信息,并通过GPRS模块与PC机进行通信,在PC端上位机中存储并实时显示采集信息。该系统具有实用性强、稳定可靠的优点。
关键词：STM32,温湿度,上位机
参考文献
[1]周国祥,周俊,苗玉彬,等.基于GSM的数字农业远程监控系统研究与应用[J].农业工程学报,2005(6):87-92.
农田数据采集 篇4
农业信息数据传输具有需要数据采集和监控的网点多、要求传输的数据量不大、要求设备成本低、数据传输可靠性高、安全性高、设备体积很小、不便放置较大的充电电池或者电源模块、用电池供电、地形复杂、监测点多及需要较大的网络覆盖等特点。另外,由于现有移动网络存在覆盖盲区,使得现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统效果差或成本太高。因此,要选择一种合适的传输标准,实现并得到最好性价比的无线传输系统[1]。Zigbee技术具有低功耗、通信可靠、网络容量大和数据安全等优点,它在这些方面提供了较完美的解决方案。
1 Zigbee技术简介
Zigbee是一种新兴的短距离和低速率的无线网络技术,它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。2004年12月14日确定了Zigbee的正式版规格,它此前被称作"Home RFLite”或“Fire Fly”无线技术,主要用于近距离无线连接。Zigbee的基础是IEEE 802.15.4,它是IEEE无线个人区域网PAN(Personal Area Network)工作组的一项标准。IEEE 802.15.4仅处理低级MAC层和物理层协议[2],因此Zigbee技术联盟对其网络层协议和API进行了标准化,并且负责Zigbee技术的高层应用及市场推广工作。
Zigbee技术具备了强大的设备联网功能,它支持星型结构、网状结构(Mesh)和簇状结构(Cluster tree)等3种主要的自组织无线网络类型。特别是网状结构,它具有很强的网络健壮性和系统可靠性[3]。Zigbee采用了CSMA-CA的碰撞避免机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输机制,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信急。Zigbee采用的是直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)技术,可使用的频段有3个,分别是2.4GHz的ISM频段、欧洲的868MHz频段及美国的915MHz频段。不同频段可使用的信道数分别是16个、10个和1个。Zigbee的传输速率介于20∽250kbps之间,具有低速率、低功耗、高链接数和传输距离远等优点[4]。因此,将Zigbee技术应用在传感器网络(Sensor Network)上,具有相当大的优势。
2 无线农田采集控制系统的构成
无线农田采集控制系统的原理架构图如图1所示。该系统由采集控制主机和采集控制子机组成。通过将子机放置在需要测量的区域和被控设备附近,实现对该区域内各个农业参数的实时数据采集和测量,以及对被控设备的实时控制。操作人员可以通过与采集控制主机相连的上位机来实现对各个子机工作的控制。
该系统可监控子机数目最多可达254个,采集控制范围可以覆盖整个农田。子机在一节普通锂电池供电下可工作60d以上。
3 工作原理及软硬件设计
3.1 采集控制主机和子机的具体功能
系统的采集控制主机和采集控制子机的电路设计完全相同,即采集控制主机在完成其功能的同时,又可兼具子机的各种功能;采集控制子机在被写入主机的程序后,也可完成主机的功能,一机两用。
3.1.1 采集控制主机的功能
1)通过上位机的控制界面,可以对正在请求增加的子机做出判断,允许或者禁止其加入,也可以删除已加入到网络中的子机。
2)对已经加入的各子机实施监控,如果某一子机发生工作异常(如子机电压过低等),则主机发出相应的报警信息,显示在上位机的相应界面中。
3)对各个子机进行编号,可选则不同编号的子机进行数据的监测,并对被控设备进行控制。
4)可根据需要完成子机的相应功能。
3.1.2 采集控制子机的功能
1)定时联络。子机每10s向座机发送一个正常存在命令帧,用以确定该子机还处于主机的监控范围内。
2)子机低电压报警。如果子机电压低于正常的工作电压时,则向主机发出请求更换电池的信号。
3)子机丢失报警。如果子机脱离座机监控范围并且超过一定时间,则主机就认为子机已经丢失,主机就会发出报警,通知相关人员进行处理,确保重要设备的正常工作。
4)自动唤醒自动测量所需环境参数。可通过实时时钟设定测量时间,完成在一定时间间隔内的数据采集和测量。
5)数据保存和备份。可通过内部大容量存储器对所采集的数据进行保存,以便主机或其他设备对其读取。
6)实现对现场设备进行远距离控制。
3.2 采集控制主机和子机的软硬件设计
采集控制主机和子机的电路设计都由MCU和Zigbee模块、时钟电路模块、存储电路模块、驱动控制输出模块、模拟处理电路、通讯接口电路模块与电源处理模块共同组成,其结构框图如图2所示。
3.2.1 MCU和Zigbee模块
采用由Jennic出产的兼容于IEEE802.15.4的低功耗、低成本无线微型控制器JN5121-M02模块。该模块内置一款32位的RISC处理器,并集成有2.4GHz频段的IEEE802.15.4标准的无线收发器。
JN5121微控制器是一个具有16MHz主频的32位RISC处理器,在功耗(3MIPS/m A)、代码效率和代码大小方面高度优化,其内置的64k的ROM存储集成了点对点通讯与网状网通讯的完整协议栈,96k的RAM存储可以支持网络路由和控制器功能而不需要外部扩展任何的存储空间。此外,还有4路12位的模拟量输入、2路11位的模拟量输出、2个比较器、2个应用程序定时器、3个系统定时器、2个UART异步串口、SPI接口以及2线串行接口。
JN5121无线收发器工作在2.4GHz频段,并兼容于IEEE802.15.4标准,其内部有128位AES加密的安全处理器。硬件处理MAC地址加速和报文地址检查,提升通讯报文的产生速度,硬件处理报文自动确认,报文的CRC生成和定时工作。此外,内部集成电源管理芯片和晶振休眠可降低协同功耗,在休眠模式下功耗小于5u A,报文接收电流小于50m A,报文发送电流小于40m A,接收灵敏度为-93d Bm,发射功率为+1d Bm[5]。
3.2.2 实时时钟模块
采用实时时钟芯片PCF8563为系统提供了时间基准,可以跟据设置值采集数据,并定时存入数据存储器,同时也能唤醒微控制器进行自动采集。
3.2.3 数据存储模块
采用铁存储器FM25L256,实现了高速的数据存储,功耗低,高达亿次的可擦写次数,用以完成采集数据的保存备份功能。
3.2.4 驱动控制输出模块
采用步进电机桥式驱动芯片L298,用以实现对现场设备的控制。
3.2.5 模拟处理电路
由多路模拟开关ISL43640IR和运算放大器OPA357AIDBVT组成。通过通用模拟接口接入的不同传感器的模拟信号,经过多路开关切换后进入,经运算放大器放大数倍后送入微控制器的A/D转换输入口,完成数据的采集与转换。
3.2.6 通讯接口电路模块
采用RS232,RS485和Ir DA红外接口,以实现与上位机进行通讯。通过红外设备进行设置,完成定时或其它方式的自动协调工作。
3.2.7 电源处理模块
采用1节锂电池供电,正常情况下电池可以工作60d以上。如果电池电压过低,主机将向相关人员发出报警信息,以提醒工作人员给子机充电或者更换子机电池。
JN5121-M02模块的软件开发环境是Jennic公司的Jennic Code Blocks环境。采用Jennic公司已经编写好的MAC层软件,通过C语言编程完成应用层的开发,主机和子机的软件流程图如图3所示。
4 无线农田采集控制系统的优点
无线农田采集控制系统利用Zigbee技术传送测量数据和控制信息,它具有以下优点:
1)距离远。采用Jennic公司出产的JN5121-M02模块,具有一个电源放大器和LNA,可以加大通讯距离,使传输距离达到1000m以上。组成Zigbee网络后,通信面积可以达到数百公顷,完全能够覆盖整个农田。
2)功耗低。Zigbee的传输速率低,虽然JN5121-M02模块使用高发射功率,但由于采用了休眠模式,该Zigbee设备非常省电。
3)时延短。通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延为30ms,休眠激活的时延是15ms,活动设备信道接入的时延为15ms。因此,该系统子机能快速加入到主机的网络中,并快速对主机的命令做出响应。
4)网络容量大。该无线防盗系统最多可以容纳254个从设备和1个主设备,而且网络组成灵活,这是其它无线设备所达不到的。
5)安全。Zigbee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证,采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。因此,可以确保该系统的无线采集控制信息不被破解。
5 结束语
使用Zigbee技术的系统充分利用了无线传输的特点,采用成本低和耗能低的设备,解决了现有的有线传输带来成本过高、布线复杂、维护麻烦、灵活性和扩展性差以及在布线时对农作物造成伤害等一系列问题,既节省了人力资源,又方便了信息的管理,因此必将在未来广阔的应用领域中得到更多地运用。
参考文献
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农田数据采集 篇5
精准农业是目前世界农业发展的趋势, 也是未来农业的发展方向。我国的国情是人多地少, 而且随着城市化进程的不断加快, 可耕地也在逐渐地减少。因此, 要在有限的土地上生产出更多的粮食才能保证我国的粮食安全, 这就要求必须要提高农田的单位生产效率。目前, 我国正在大力提倡农业的现代化, 要求搞精细化农业, 而快速发展的物联网为实现农业的精细化耕种提供了可能。在我国的“十二五”规划和“863计划”中, 已经把“农业物联网”纳入到现代农业技术领域的战略中。2010年1月5日, 受国家发改委的委托, “精细农牧业物联网发展战略规划”列入了由中国工程院牵头的重大咨询研究专项计划中 (14个专项之一) , 为我国农业物联网的发展指明了方向, 给予了政策支撑, 促进了农业物联网的快速发展。
实施精准农业的一个重要环节就是农田信息数据的采集。但是, 当前对农田信息采集技术的研究远远滞后于支撑精准农业的其他技术的要求, 成为阻碍精准农业推广的主要障碍之一, 目前很多专家学者针对农田信息的采集提出了很多种不同的方法和手段。经查阅文献资料后发现, 大部分方法都是基于Zig Bee技术的。例如, 孙玉文等[1]提出了一套基于嵌入式Zig Bee技术的农田信息服务系统, 结合基于ARM9和DSP的嵌入式移动终端和Web GIS农田信息管理系统来获得各种农田信息。李贯峰等[2]提出了一种基于Zig Bee技术的信息监测系统, 其硬件平台基于AT-megal28和CC1101射频芯片, 软件平台利用nes C语言实现传感器节点和汇聚节点的开发。郭家等[3]提出了一种基于Zig Bee协议, 由ARM+LINUX模块、Zig Bee和上位机信息管理系统构成的农田环境监测网络系统。孟志军等[4]提出基于时间阈值的数字照片自动空间位置标识方法和基于空间位置的数字照片索引及热链接方法来实现对精准农业多源信息采集管理的应用。该文献实现了基于掌上电脑的基本GIS功能和GPS通讯及数据解析功能, 并在嵌入式农田信息采集系统中成功地实现了对基于GPS的空间位置数据和属性数据的采集和管理。张淑娟等[5]提出了基于PDA/GPS/GIS的田间信息采集方法。该文献介绍了数据转换与处理方法, 以及如何实现PDA、GIS数据到桌面GIS数据的转换与共享。
虚拟仪器技术借助个人计算机的高速性能, 把采集的数据进行处理、分析、存储并传输, 并依托灵活高效的虚拟面板将测量结果实时显示, 用编程的方式实现仪器的功能。相比传统仪器, 其具有功能强、灵活、扩展性好、人机交换界面 (UI) 良好等特点。
为了加快我国精准农业的信息化技术的发展, 根据我国农业的发展状况和特点, 本文结合虚拟仪器和嵌入式技术, 设计了一种基于Arduino控制板和VI的农田信息无线采集系统。研究和设计的主要内容包括农田信息的采集处理模块、无线传输模块、上位机显示, 以及对数据的分析和决策模块。
该系统将采集上来的农田信息 (如土壤的温度和湿度、空气的温度和湿度、光照度等) 通过AVR单片机进行处理后, 再经过无线传输模块将该块农田的信息传给上位机, 在LV编写的显示界面上进行实时显示;并将接收的数据生成数据库, 方便进行后期的数据分析, 为农田的生产和管理提供决策依据。该套系统具有低成本、工作稳定及灵敏度高等特点。
1 系统整体设计
系统由Arduino、土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器、光照度转换模块和无线串口发送模块组成。其中, Arduino单片机是系统的控制中心, 负责把采集上来的数据按照自定义的通信格式变成相应的帧格式发送给上位机。数据主要包括土壤环境的温湿度、空气环境的温湿度和光照度等。系统框图如图1所示。
2 系统硬件设计
2.1 Arduino控制板
Arduino是一种近几年非常流行的一个开源硬件控制平台, 具有自己的集成开发环境 (IDE) 。该IDE是基于C语言开发的, 完全免费, 并且是免安装的, 任何人都可以从官网上下载使用, 且具有简单高效的特点, 很容易使用。其硬件包括原理图和印制电路板 (PCB) , 都是公开免费的, 官方仅仅保留其Arduino的商标所有权。很多厂商也基于官方的文件开发了多种多样的Arduino外围功能电路可供选择, 包括电机驱动、无线通信、音乐播放及各种传感器 (压力、温度、速度、倾角等) 。
本系统使用的Arduino单元为Arduino UNO R3, 是Arduino USB接口系列的最新版本, 核心处理器是ATmega328, 具有14路数字输入/输出口 (6路可作为PWM输出) 、6路模拟输入, 支持I2C和SPI通信协议。
2.2 光照度模块单元
光照度单元采用数字光强度检测模块GY-30。该模块采用ROHM原装BH1750FVI芯片, 内置16bit AD转换器, 光照度范围0~65 535lx, 具有接近于视觉灵敏度的分光特性, 光源的依赖性不大, 直接数字输出省略了复杂的计算及标定;对亮度进行1勒克斯 (lx) 的高精度测定;带有SDA和SCL管脚, 支持I2C通信协议。模块内部具有通信的电平转换功能, 可与5V单片机IO口直接连接, 无需任何外部, 模块如图2所示, 模块引脚表示如表1所示。
2.3 空气温湿度数据采集模块
空气温湿度数据采集模块采用DHT21, 输出的温湿度包含已校准的数字信号, 应用专用数字模块采集技术, 内部由电容式感湿元件及NTC测温元件, 有很高的可靠性和稳定性;具有体积小、低功耗、传输距离远、性价比高及抗干扰能力强等特点;可以和单片机的IO口直接连接, 无需额外布线就能连接到系统中, 使用非常方便。其和控制板的连接图如图3所示。
2.4 土壤温湿度数据采集
土壤湿度数据采集模块采用FC-28模块。该模块的比较器使用工作稳定的LM393芯片, 适用于对土壤的湿度检测;通过电位器来调节土壤湿度控制的阈值, 可以大范围地控制土壤湿度。当湿度高于设定值时, 输出低电平;低于设定值时, 输出高电平。
土壤温度数据采集模块采用经过防水、防潮、防生锈的优质不锈钢管封的DS18B20模块。该传感器具有9~12位可调分辨率, 感温范围在-55~+125℃之间, 足够用来对土壤的温度进行采集。其连接图如图4所示。
2.5 无线串口数据收发模块
采用APC220作为无线串口数据收发模块, 采用高性能基频晶振, 符合工业环境的使用要求;内有256Byte的缓冲区, 一次可以最大传输256Byte的数据;工作在ISM公用频段, 无需申请频率使用许可证;使用RF-Magic设置软件可以设置其RF输出功率 (0~25d Bm) , 串口速率可设置为1.2~38.4kbps多种速率、产品ID、工作频率等。设置界面如图所示5所示。
模块提供了TTL/RS232两种接口选择, 方便用户便捷的使用。模块和系统连接示意图如图6所示。
3 系统软件设计
3.1 底层软件设计
底层软件设计使用官方提供的免费IDE。该开发环境是基于C语言开发, 上手容易, 且方便使用, 因为大部分的参数设置都已经被函数化了, 只需要具有简单的C语言概念就可以很快使用它。
下位机程序主要包括主循环、空气和土壤温湿度转换子程序、光照度转换子程序、数据处理子程序及串口发送子程序等。发送数据的时间间隔为1.5s, 采用自定义数据帧格式, 每帧以0x FB开头, 0x FE结束。控制板主程序流程图如图7所示。
3.2 上位机软件设计
上位机的系统控制台软件采用Lab VIEW编写, 通过Arduino控制板将采集上来的传感器数据按照自定义的通信协议组成数据帧格式, 经由无线串口发送模块APC220发给上位机, 再经过数据接收和处理由相应的显示控件进行实时显示, 同时把接收的下位机数据存入数据库。上位机显示主界面如图8所示, 串口设置界面如图9所示, 数据库设置界面如图10所示。同时, 在显示窗口中可以选择显示相关数据的实时曲线, 设置方法如下:在主界面下方点击右键, 然后根据弹出的界面进行选择, 其设置如图11所示。土壤温度数据采集波形图如图12所示。
4 结论
农田数据采集 篇6
1 农田环境信息采集器硬件设计
农田信息采集器工作时的基本原理：系统第一次启动时，首先对ARM9微处理器、GPS模块、GPRS模块、传感器模块、LCD显示模块，驱动电路等模块进行初始化配置，当需要进行农田环境信息数据采集时，根据具体的采集信号，启动相对应的模块采集对应的地理信息和农田环境属性信息(如温度、湿度等),并存储到相应的数据存储单元。需要传输农田环境信息数据时，采集器把对应环境信息数据用TCP/IP协议打包，并通过GPRS模块(MC35i)把环境信息数据传输至远程监控中心。监控中心通过Internet网络向信息采集器发送相应的控制命令，从而对采集器中的各模块和系统运行时参数进行修改与设置。
农田信息采集传输器硬件电路包括：ARM9微处理器及其外围辅助电路，扩展的数据和程序存储器模块、实现农田采样点准确定位的GPS模块GSU-36、通信GPRS模块MC35i、各种传感器、调理电路、电源模块和时钟电路等。其电路结构如图1所示。
1.1 ARM9嵌入式处理器S3C2410X
S3C2410X是一款由samsung公司为手持便携设备设计的低功耗、高集成度的基于ARM920T核的微处理器，这款芯片还集成了以下外围部件：16KB指令Cache、16KB数据Cache、MMU、外部存储器控制器、LCD控制器、NAND FLASH控制器、4个DMA通道、3个UART通道、1个IIC总线控制器、1个IIS总线控制器、4个PWM定时器、1个内部定时器、通用IO口、实时时钟、8通道10位ADC和触摸屏接口、USB主、USB从、SD/MMC卡接口等。由于S3C2410X所具有的丰富外围接口电路，使得系统设计时结构紧凑，减少了系统的复杂度。在农田环境信息采集器硬件设计中用到了S3C2410X的相应功能模块，如8路10位ADC,LCD控制器，3路UART、4路DMA等。
1.2 数据采集模块
GPS模块采用摩托罗拉公司开发的SiRF StarIII芯片，用来实时采集经度、纬度等地理信息，其具有18个接收通道，数据输出格式默认为NMEA-0183，通讯速率为4800baud(NMEA-0183)/9600(KODEN Binary)，外接电源为2.3～3.6V DC，接收和发送的数据为反相CMOS电平[2],通过反相器与S3C2410X相连。第一次数据采集需大约50秒对接收到的数据进行累计计算后，才能完成第一次定位，以后每次定位时间小于11秒。
GPS采集的地理信息数据和农田环境属性数据信息量较大，为便于存储临时数据，将片外数据存储器扩展为128K 6264存储器。S3C2410X通过其内部的8通道10位ADC转换模块直接与各传感器模块相连接。其中传感器模块选择输出0～5伏标准信号的专业传感器SWR-2水分传感器、光纤PH值传感器。
1.3 GPRS通信模型
GPRS模块采用SIEMENS公司研制的工业级的移动台设备MC35进行GPRS通信[3,4]，内含SIEMENS移动引擎(Cellular Engine)电路模块，支持包括GPRS数据、语音、传真和短消息在内的所有移动台功能[2]。电源电压为3.3～4.8V DC,MC35支持AT指令集(ITU-T V.25)、GPRS07.07AT指令集。工作频段为EGSM900和GSM1800，兼容GSM Phase2/2+标准，支持3V SIM卡，其串行、并行接口采用Anydata CDMA命令通过CMOS电平向双向总线传输控制命令和农田信息数据。
1.4 人机交互通道
人机交互模块的设计本着使用最简化的原则，系统设计时采用液晶显示模块和4×4矩阵键盘的相组合形式,如图2所示。
显示屏采用图形点阵液晶显示器FM12864E，它主要采用动态驱动原理由行驱动控制器和列驱动器控制器两部分组成了4(列×4(行)的全点阵液晶显示。它的工作电压为+5V±10%，可自带驱动LCD所需要的负电压;全屏幕点阵，点阵数为4(列)×4(行)，可显示4(列)×2(行)个(2×2点阵)汉字，也可完成图形，字符的显示;与S3C2410X接口采用4条位控制总线和8位并行数据总线输入输出。由于液晶模块的工作电压是5V,S3C2410X的I/O口电压是3.3V，系统在S3C2410X和FM12864E之间加一片总线收发器74LVC4245。74LVC4245是一种双电源的总线收发器，同时可以工作在两种电源方式下：3.3V电源的VCCA作为A端口，接3.3V器件的数字逻辑电路;B端用5V电源的VCCA作为B端口，接5V器件的数字逻辑电路;DIR引脚控制总线的传输方向。这样利用74LVC4245就可以方便地实现3.3V和5V系统之间的逻辑电平转换。从图2可以看出，当S3C2410X对液晶模块FM12864E进行操作时，用S3C2410X端口PA0来控制数据总线的传输方向。另外，为了利于液晶模块节能省电的需要，系统设有自动背光功能。
按键采用4×4的矩阵键盘接口，采用节省口线的“行扫描法”方法来检测所按键，这样系统只需要8根口线。这里选取S3C2410X的PF口作为检测按键用端口，并设定PF0-PF3为输出扫描的端口，PF4-PF7作为键盘读入口。
1.5 电源功能模块
GPS模块和GPRS模块供电电压选为3.3VDC，电源输出的为5V电压，需经转换为3.3V，其5V转换3.3V电路如图3所示。
2 农田环境信息采集器软件设计
系统软件设计采用嵌入式实时操作系统[5]，并且使用ARM和Thumb指令集混合编译来优化软件代码密度。首先将实时操作系统移植到S3C2410X嵌入式微处理器上，将软件所要完成的功能分为几个核心功能，由进行功能模块的实时调度与管理，从而实现多功能模块的并行执行，系统软件的可靠性和实时性能得到大幅提升。按软件所要实现的功能，整个系统软件被划分为几个并行存在的功能模块。操作系统对功能的调度和管理按优先权的高低进行的，本文将系统软件的所要完成的功能按其优先级从高到低顺序依次是：系统软件监视、键盘实时扫描、农田环境信息数据显示和GPRS网络通信。为了提高软件系统的实时性能，将农田信息采集部分放到定时器中断程序中执行，按设置好的时间周期不停的采集采集经度、纬度等地理信息，存储在相应的存储器单元并实时更新地理信息缓冲区的内容，接着采集农田环境信息数据(温度、湿度、光照、风速等环境属性信息)，将其存储在相应的存储器单元中并实时更新环境属性信息缓冲区的内容，最后把地理方位信息、环境属性信息和时间一起按顺序存在非易失性数据存储器FRAM中。图4为系统软件的运行流程图。图5为系统软硬件原理图。
按照功能划分，系统软件监视模块用来监视其他功能模块的运行状况。当被监视功能模块在系统运行过程中出现问题时，系统软件监视模块按照预先设定的处理方式对其进行调度和处理，使出错的功能恢复正常，从而提高系统软件运行的可靠性。当系统正常启动后，首先先进行初始化操作，初始化S3C2410X所有数据结构、驱动控制电路参数、定时器计数器、堆栈空间，接着依次对GPS模块、GPRS模块进行初始化配置，然后开启定时器，建立各功能模块之间的通信信号量或消息队列，进行功能模块建立及分配各功能模块的优先权。此时所有功能模块被置为就绪状态，系统软件程序从优先权最高的功能模块开始执行。
农田信息显示子程序可实时在LCD显示屏幕上显示各种农田环境信息数据，并根据系统软件主菜单上选择显示相应的画面。如选择设置子菜单，则显示系统软件可设置的各种参数(时间、密码等);如选择地理方位子菜单，则显示当前采集器所处的经度、纬度等地理信息;如选择农田环境属性参数子菜单，则显示当前最新的温度、湿度、风速等农田属性信息;如选择通迅子菜单，则可进行手动和自动方式设置，进行通迅方式选择。
GPRS通信子程序可通过Internet网络把采集到的农田环境信息数据(经度、纬度、温度、湿度、风速等)传到远程监控中心。如在传输的时候选择手动，则可把一段时间内采集到的环境信息数据一起传到监控中心;如设置为自动传送，则在当前农田环境信息数据采集后，直接把环境信息数据传到监控中心。信息数据传输时，首先要把采集到的环境信息数据按TCP/IP协议进行打包，然后设置信息传输的波特率发送控制指令：IPR+AT=9600，把波特率设置为9600b/s，同时还要测试GPRS服务是否开通，向监控中心发送控制指令：CGATT+AT=1，如返回OK，则说明GPRS成功连接，如返回ERROR，则连接GPRS失败并重新进行连接;接着设置接入网络关口，定义后台服务器和链接类型的接入点名称，发送控制指令：AT+CGDCONT=1,IP，“CMNET”;接着设置PPP协议数据的传输状态，发送控制指侌：AT+CGDATA=1，如果成功则开始发送环境信息数据;数据发送完毕后，发送+++把模块从数据模式或在线PPP模式转换为命令模式，发送指令ATH0结束连接状态[3,4,5]。其数据传输示意图如图6所示。
3 结论
本文根据我国精细化农业的发展情况，设计开发了一款了基于ARM9内核的农田环境信息数据采集器，介绍了采集器的硬件组成和工作原理，它集成了对多种农田信息进行采集的功能，满足了信息化农业对农田环境信息的实时性采集传输要求，具有携带方便、使用灵活等优点。硬件设计中本着低功耗、低成本、小体积和实时性的设计准则，采用了S3C2410X嵌入式微处器，建立了基于S3C2410X的嵌入式平台，实现了农田环境信息数据的实时采集、显示、通信等功能，使采集器的整体性能有了很大的提高。并利用GPRS网络的数据传输能力进行远程信息传输，此网络覆盖面广、在线时间长、信息传输按流量收费、设备投入成本低、数据传输成本低、资金投入少，因此所设计的农田环境采集器性能优良、简单实用，可广泛的应用于精细化农业开发中。
参考文献
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农田数据采集 篇7
我国是农业大国, 农业的发展对国民经济的发展具有重要作用。农业生产依赖于环境因素的影响, 因此及时检测农业生产环境, 准确的检测数据是现代化农业生产的重要研究内容。随着信息技术的蓬勃发展, 无线传感器网络技术的引入, 为农业生产数据的检测提供了有效手段。
无线传感器网络融合了微电子、嵌入式计算、分布式信息通信及处理等先进技术, 在智能家居、环境监测、大型建筑和设备维护等众多领域中有很高的应用价值。无线传感器网络技术应用于农田环境监测中, 可以弥补传统农田中获取数据难度大、传输不及时、资源投入高等缺点。借助无线传感器网络, 工作人员能够实时对农田地面信息 (光照强度、CO2浓度等) 、土壤信息 (土壤温湿度、墒情等) 、营养信息 (氮、磷、钾、PH值、离子浓度等) 等生长参数进行监控, 使设施农田的空间立体化信息监控网络得以实现。传感器网络由传感器和汇聚节点构成。传感器节点的能量十分有限, 一旦部署, 难以再次进行能量的补充。而由于农田面积大、分布不规则等原因, 设施农田中无线传感器网络的布局需要合理安排, 此外还要考虑农田的水塘、土坡、碎石和过度密集植被等区域中无法放置传感器节点的问题。当无线传感器网络中的节点需要将获取到的感测数据传送到诊断决策中心时, 我们需要考虑如何能够快速绕过障碍物、高效的寻找到一条最优的路径实现无线传感器网络节点中信息向诊断决策中心传输, 这一问题已经成为现代设施农田无线传感器网络研究领域要解决的重要问题之一。
1 改进的蚁群路由算法
1.1 蚁群算法简介
蚁群算法ACA (Ant Colony Algorithm) 是根据蚂蚁群体的智能觅食行为得到的一种仿生优化算法, 具有多样性和正反馈的特点。蚁群移动的路径主要由两点之间的信息素和距离决定。蚂蚁在经过的路径上会加强信息素, 后面的蚂蚁会根据残留信息素的强弱逐渐找出一条最优路径, 所以蚁群算法在解决无线传感器网络的路径寻找问题中有其优越性。
1.2 改进的蚁群路由算法
基本蚁群路由算法ACR (Ant Colony Routing) 解决的是寻找最优路径问题。在无线传感器网络中, 传感器节点造价高昂、节点能量补充困难、信号强度易受障碍物影响。由于基本蚁群路由算法只考虑寻找最优路径, 而没有考虑传感器节点的能耗问题, 所以这种算法在农田无线传感器布局中应用会导致多条传输路径向一条路径上汇聚, 这条路径被称为“热路径”。“热路径”不仅会因为传输大量的数据包而导致网络传输延迟, 而且也会由于路径上节点耗能过多造成网络中出现空白区域, 此时传感器网络中的大多数节点虽然依旧能够工作, 但是网络已经无法满足一些必要的需求, 甚至最终会造成整个网络崩溃。改进的蚁群路由算法在基本蚁群路由算法的概率选择公式中加入了限制参量。一旦一条最优路径被选中, 依靠限制参量该算法可以降低此路径下一次被选中的几率, 使多条传输路径不在汇聚于一条“热路径”上, 即使有发生汇聚的现象, 也尽量减少“热路径”的长度。
1.3 改进的概率选择公式
ρij (t) :t时刻蚂蚁从节点i选择节点j的概率。α:信息素对选择路径的影响参数。β:距离对选择路径的影响程度参数。τij (t) :t时刻节点i到节点j的路径上的信息素浓度。
dij:节点i到节点j的距离。dij越小, ηij (t) 越大, ρij (t) 越大。
οij (t) :t时刻节点i选择节点j为下一跳的概率。θ:节点i和节点j如果存在于最优路径上, 那么下一次被选中的概率是θ。
1.4 信息素更新
最优路径的距离越短, 两点之间的信息素增值越大。ρ:最优路径上信息素的挥发系数。τopt:最优路径上的信息素浓度。dopt:最优路径的距离。
1.5 算法流程图
改进蚁群路由算法流程图如图1。
1.6 算法实现过程
(1) 确定农田中障碍物区域、传感器节点和诊断决策中心的位置, 初始化传感器节点之间的信息素浓度, 限制参量和其他影响参数的默认值, 找出每个节点的可通讯节点。 (2) 将蚁群放置在需要获取数据信息的位置。 (3) 蚁群中的蚂蚁逐个被放出, 根据公式 (1) 搜寻下一跳的节点, 直到到达诊断决策中心的位置。当m个蚂蚁被全部释放后, 选出优秀路径, 根据公式 (4) 更新信息素。 (4) 重新执行步骤 (2) 、 (3) 的过程直到迭代结束。 (5) 从优秀路径中选出一条最优的路径, 利用限制参量降低最优路径上的信息素浓度。 (6) 将蚁群放置在另一个需要获取信息的位置。重复执行 (2) 、 (3) 、 (5) 的过程, 直到将所有需要的信息获取后结束。
2 仿真实验
在改进蚁群路由算法中空间距离和障碍物都会对传输路径产生影响, 因此, 仿真中会参考实际的网络情况构建一些障碍物, 设定一些无法放置传感器节点的禁区, 来模拟实际农田中的一些水池、山坡等的地理位置, 这些区域都会对蚁群中蚂蚁的通过造成阻碍。为了使网络的监控数据具有一定的精度和足够的连通度, 传感器节点的覆盖采取了确定式的部署方式, 在非障碍物的区域都放置了传感器节点, 这些节点既负责信息的监控工作也承担数据的传输工作。当监控区域需要上报感测数据时, 区域内的传感器执行改进蚁群路由算法, 找出一条到诊断决策中心的最优路径。
2.1 仿真模型
利用matlab对算法进行仿真实验, 仿真环境建立在32*32的网格范围内, 每个格子由左至右, 从上到下进行编号, 编号设定为1号、2号直到1023号、1024号。设置四个需要获取信息的位置, 编号分别是63号、70号、86号、897号, 诊断决策中心的编号是1024号:α=1, β=20, θ=0.7。
格子内的传感器节点只能与其相邻和对角的节点进行通信, 如图2所示。
节点1的可通信节点是节点2、节点4和节点5。节点2的可通信节点是节点1、节点3、节点4、节点5和节点6。节点5的可通信节点是节点1、节点2、节点3、节点4、节点6、节点7、节点8和节点9。
2.2 仿真效果
黑色区域为障碍物, ⊙表示诊断决策中心位置, ·表示蚁群路由算法找到的优化路径。
3 结果比较
仿真结果中可以看出“热路径”只集中需要获取信息的63号和86号的路径上, 所以只对这两条路径上的“热路径”进行分析和比较。通过比较, 基本蚁群路由算法中的“热路径”由768号、800号、832号、864号、896号、928号、960号和992号组成, 长度是8个单位。改进蚁群路由算法中“热路径”由960号和992号组成, 长度是2个单位。仿真12次的统计结果如表1。
4 结论
本文针对设施农田无线传感器网络的特点, 提出了一种改进的蚁群路由算法。通过在概率选择公式中引入限制参量, 降低了蚁群路由算法下最优路径的信息素浓度, 最终避免了多条传输路径的汇聚。仿真结果表明:改进的蚁群路由算法能够有效的缩短热路径的长度, 动态优化的选择无线传感器信息传输路径。算法增强了设施农田监测网络的传输可靠性, 延长了无线传感器网络的生存时间。
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