【正文】 用戶信息表用于存儲用戶的注冊信息，包括用戶名、用戶密碼，還有具有唯一性的用戶ID(主鍵)，當(dāng)用戶登錄到本系統(tǒng)的首頁時，系統(tǒng)要求用戶輸入登錄ID和登錄密碼，用戶輸入信息后程序會將該信息與用戶信息表中的userid和password進(jìn)行對比，若相同則登錄成功，若不同則進(jìn)入登錄失敗頁。 MYSQL是SUN公司旗下的一個小型系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，開放源碼，且體積小、速度快、總體擁有成本低，同時具有良好的安全性、穩(wěn)定性和連接性，可以處理大型數(shù)據(jù)庫，支持SQL，非常適合本系統(tǒng)使用。 從端口讀入的數(shù)據(jù)一方面進(jìn)行實(shí)時劃線顯示，一方面?zhèn)髦梁笈_數(shù)據(jù)庫進(jìn)行處理，所以上位機(jī)的智能監(jiān)測處理中心對串口的數(shù)據(jù)處理也分為兩方面。同時在串口通信的整個過程中，都要監(jiān)聽串口，出現(xiàn)了異常的串口要進(jìn)行報警。其次，打開需要通信的串口，進(jìn)行串口通訊參數(shù)配置，包括波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位、奇偶校驗(yàn)位以及數(shù)據(jù)流控制模式等。 ，重要的類和接口很多，本文只介紹在本系統(tǒng)中用到的比較關(guān)鍵的類和接口。5. 4. 2 Java串口通信 SUN的CornmAPI提供了對RS232串行端口通訊的支持。RS232接口可以全雙工通信，同時進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)操作。5. 4串口通信的實(shí)現(xiàn)5. 4. 1串口通信基礎(chǔ) 本系統(tǒng)中，底層的傳感器數(shù)抓采集網(wǎng)絡(luò)和上層的智能監(jiān)測處理中心是通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳和控制指令的發(fā)布的，串行通信接II有不同的標(biāo)準(zhǔn)，本系統(tǒng)使用RS232標(biāo)準(zhǔn)。 本系統(tǒng)采用JFreeChart組件對采集到的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行了不同功能自勺曲線繪制，例如綜合曲線圖可以將多個傳感器節(jié)點(diǎn)的某環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)曲線同時顯示，統(tǒng)計曲線圖可以用不同顏色的曲線顯示一天中每個小時內(nèi)的某個環(huán)境參數(shù)的最小值、最大值和平均值。之后渲染圖表，即生成圖片。其次，建立JFreeChart，創(chuàng)建一個JFreeChart對象來代表要顯示的圖形并將Dataset中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到JFreeChart中。 (2)實(shí)時曲線顯示 JFreeChart是一款開源的Java圖表繪制工具，支持Applications, Applets, Servlets以及JSP等多種顯示方式，可以生成餅圖、柱狀圖、散點(diǎn)圖、時序圖等多種圖表，在C/S,B/S以及實(shí)時環(huán)境中都可以應(yīng)用，是當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的繪圖工具。當(dāng)用戶遞交查詢數(shù)據(jù)的命令后，程序根據(jù)用戶遞交的查詢命令，通過JSP對MYSQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢操作后再將信自、解析給客戶端，用戶就可以看到數(shù)據(jù)的歷史一記錄。程序中，()作為第一次查詢，作用是找出節(jié)點(diǎn)地址，作為第二次查詢即環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)查詢的關(guān)鍵詞。 String temp=(3 )。 rrs=()； while (()){ int id=(1)。} pstmt=(sq12)。 sq12=SELECT id,addr,temp,hum,light,car FROM czdata WHERE addr LIKE?”； try { cone=(DBURL, DBUSER, DBPASS)。 (1)歷史數(shù)據(jù)顯示 無線傳感器數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)上傳的感知數(shù)據(jù)要傳到后臺的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行存儲，這樣就可以方便用戶了解一段時間內(nèi)農(nóng)作物環(huán)境參數(shù)的變化從而分析得到環(huán)境參數(shù)的變化對農(nóng)作物生長的影響。5. 3. 3數(shù)據(jù)管理界面 數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)了本系統(tǒng)最重要的功能，對影響農(nóng)作物生長的溫度、濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等環(huán)境參數(shù)在上位機(jī)進(jìn)行存儲和分析，準(zhǔn)確地為用戶提供農(nóng)作物生長環(huán)境的實(shí)時信息和歷史數(shù)據(jù)，為科學(xué)研究和決策提供全面的參考。數(shù)據(jù)管理/a/h 1 /center ()用于完成頁面的重定向，onClick是Javascript的常用事件，此事件主要是在單擊某一個控件時觸發(fā)。a_data 39。智能監(jiān)測處理中心的用戶管理、參數(shù)管理、節(jié)點(diǎn)管理與數(shù)據(jù)管理功能均在主界面中得到體現(xiàn)，除此之外，主界面中還包括了對本系統(tǒng)的版權(quán)聲明和系統(tǒng)使用說明。如果用戶要完成登錄操作，一定要有一個表單頁，此頁面可以輸入用戶的登錄ID和密碼，然后將這些信息提交到一個驗(yàn)證的JSP頁面上進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的操作驗(yàn)證，如果可以查詢到用戶名和密碼，那么就表示該用戶是合法用戶，則可以跳轉(zhuǎn)到登錄成功頁，顯示歡迎信息、:如果沒有查詢到，則表示該用戶不是合法用戶，應(yīng)該跳轉(zhuǎn)到錯誤頁進(jìn)行提示。根據(jù)功能實(shí)現(xiàn)的不同，本系統(tǒng)的主要界面為登錄界面、主界面和數(shù)據(jù)管理界面。5. 3智能監(jiān)測處理中心前臺界面設(shè)計 系統(tǒng)的前臺界面是用戶與系統(tǒng)傳遞和交換信息的媒介，是在B/S (Browser/Server)模式下用戶與系統(tǒng)交互的重要部分，通過界面設(shè)計，不僅能讓用戶明白功能操作，迅速的完成信息輸入、控制操縱和查詢等操作，同時可以將作品本身的信息更加順暢的傳遞給用戶，提高工作效率。同時，為了使用戶更直觀的了解農(nóng)田環(huán)境參數(shù)變化對農(nóng)作物生長的影響，為科學(xué)種植提供依據(jù)，智能監(jiān)測處理中心對傳感器上傳的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行了不同功能的曲線繪制，用戶不僅可以對不同位置、不同時刻的傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測到的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行查詢，還可以通過與闌值曲線的對比了解農(nóng)作物周圍的環(huán)境情況。 (4)數(shù)據(jù)管理 數(shù)據(jù)管理主要包括數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理三部分。不同的季節(jié)，農(nóng)作物的生長有不同的最佳環(huán)境參數(shù)，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果超過設(shè)置的最佳閡值范圍，會有相應(yīng)的報警提示，農(nóng)戶需要進(jìn)行相應(yīng)處理。智能監(jiān)測處理中心中設(shè)計了多個為用戶服務(wù)的模塊，具體介紹如下: (1)用戶管理 為了便于多個用戶進(jìn)行系統(tǒng)查詢，在Web客戶端添加用戶管理模塊，可以增加刪除用戶，并對原有用戶的密碼進(jìn)行修改。5. 2智能監(jiān)測處理中心總體設(shè)計 智能監(jiān)測處理中心是系統(tǒng)的核心部分。MyLclipse是Eclipse的插件集合，主要用來開發(fā)Java和Java EE。JSP是一種動態(tài)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),JSP頁面由 HTML代碼和嵌入其中的Java代碼所組成，實(shí)現(xiàn)了Html語法中的Java的擴(kuò)張，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫操作、網(wǎng)頁的重新定向和發(fā)送E mail等功能，具備建立動態(tài)網(wǎng)站所需要的全部功能。HTML(超義本標(biāo)記語占)是B/s架構(gòu)卜網(wǎng)絡(luò)web語言的基礎(chǔ)，通過嵌入代碼或標(biāo)記來表明義本格式，可以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建顯示W(wǎng)eb頁和創(chuàng)建表單web等基礎(chǔ)操作，并可以輕松實(shí)現(xiàn)與Javascript的互操作。初始化完成以后，當(dāng)有數(shù)據(jù)收發(fā)任務(wù)時，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)就可以執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)或接收上位機(jī)發(fā)出的控制指令。 (4)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī) 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過UART與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)和控制指令的交互。 (3)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù) ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)或者路由器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)層必須保證無論什么時候接收機(jī)總是處于接收狀態(tài)。 (2)路由節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù) 當(dāng)路由節(jié)點(diǎn)接收到一個數(shù)據(jù)包以后，該數(shù)據(jù)包首先要經(jīng)過MAC層和NWK層的解析以確定該包的目的地址，解析出的目標(biāo)地址決定路由節(jié)點(diǎn)的下一步操作，如果解析出的目的地址與該路由節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)地址相同，路由節(jié)點(diǎn)會將數(shù)據(jù)包打開進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 數(shù)據(jù)能夠高效的傳輸是網(wǎng)絡(luò)程廠獷開發(fā)的緞終}1的木系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)從被采集到址終被傳至土位機(jī)，數(shù)據(jù)的傳輸經(jīng)歷了如下四個過程:（1） 終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù) 終端節(jié)點(diǎn)采集到數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合以后，就要發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)時，首要按照協(xié)議中規(guī)定的幀形式構(gòu)建幀數(shù)據(jù)，幀數(shù)據(jù)包括幀頭和幀內(nèi)容，其中幀頭包括幀類型、源地址、目的地址、PAN, CLUSTERID等信息，幀內(nèi)容包括環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)和電池電壓值等。 (2)路山器和終端設(shè)各加入網(wǎng)絡(luò) 路由器和終端節(jié)點(diǎn)上電并完成系統(tǒng)初始化后，同樣要執(zhí)行信道掃描，通過信道掃描發(fā)現(xiàn)信道中存在的網(wǎng)絡(luò)，并接收包含YAN ID在內(nèi)的信標(biāo)幀，信標(biāo)幀信息包括信標(biāo)設(shè)備的地址、是否允許連接以及信標(biāo)凈載荷，如果信標(biāo)凈載荷域里的協(xié)議與自己的協(xié)議ID相同，設(shè)備會將匹配的信標(biāo)幀的相關(guān)信息保存。選定PAN ID后，網(wǎng)絡(luò)管理實(shí)體會為協(xié)調(diào)器選擇16位的網(wǎng)絡(luò)地址。如果掃描到合適的信道，協(xié)調(diào)器需要配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。滿足條件的節(jié)點(diǎn)會執(zhí)行信道掃描，信道掃描包括能量掃描和主動掃描兩個過程，用戶首先對指定的物理層所有默認(rèn)的信道進(jìn)行能量掃描，獲得每一個信道的能量值，按照能量值由小到大的順序?qū)⑦@些信道排列，能量值超出允許范圍的信道被棄用，接著對允許范圍內(nèi)的信道執(zhí)行主動掃描，找到可以組建新網(wǎng)絡(luò)的信道，該信道通常是當(dāng)前時刻存在網(wǎng)絡(luò)數(shù)目最少的信道。協(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò)必須滿足如下條件:節(jié)點(diǎn)具有ZigBee協(xié)調(diào)器功能且沒有加入到其他網(wǎng)絡(luò)中。ZigBee終端設(shè)備負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和簡單的控制，本系統(tǒng)中的終端節(jié)點(diǎn)只能完成數(shù)據(jù)采集和返回數(shù)據(jù)的工作，一個網(wǎng)絡(luò)中可以有多個終端設(shè)備。ZigBee協(xié)調(diào)器是啟動和配置網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，同時協(xié)調(diào)器可以與網(wǎng)絡(luò)以外的設(shè)備進(jìn)行通信，起到網(wǎng)關(guān)的作用，一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)只允許有一個協(xié)調(diào)器。ZStack協(xié)議棧由多個文件夾中的內(nèi)容組成，每個文件夾中內(nèi)容的功能不同且各個文件夾屬于不同的層次。IAR EW對不同的微處理器提供一樣的直觀用戶界面，目前己支持35種以上的8位、16位和32位ARM的微處理器機(jī)構(gòu)IAR 。從機(jī)的SFD, FIFO, FIFOP和CCA 4個引腳表示數(shù)據(jù)的收發(fā)狀態(tài)，主機(jī)通過CSn片選引腳控制數(shù)據(jù)收發(fā)的同步性，采取識別從機(jī)FIFO等管腳狀態(tài)的方式完成數(shù)據(jù)的收發(fā)操作，從機(jī)中含有各種功能的寄存器，主機(jī)對這些寄存器的操作可以完成從機(jī)工作狀態(tài)的設(shè)置。 MSP430F5438微處理器與射頻芯片CC2520是以主從控制模式工作的。 CC2591含有PA(功率放大器)、LNA、開關(guān)、射頻匹配和不平衡變壓器，可以與TI所有的射頻收發(fā)器和片上系統(tǒng)解決方案相結(jié)合。 CC2520是被業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用的射頻收發(fā)器，也是TI公司旗下非常著名的產(chǎn)品，可以提供最先進(jìn)的工業(yè)級應(yīng)用，CC2520可以在一400C至+125 0C溫度范圍內(nèi)正常工作，具有非常優(yōu)秀的接受靈敏度和共存性能，有極好的連接性能和非常優(yōu)越的鏈路估計，可低電壓工作。GSSCZOSK紅外二氧化碳(C02)。 (3) GSSCZOSK紅外二氧化碳(C02)傳感器 GSSCZOSK是一種采用了NDIR紅外技術(shù)的固態(tài)光電傳感器，在進(jìn)行二氧化碳濃度采集的同時還可以進(jìn)行溫度補(bǔ)償，非常適用于溫度和二氧化碳同時測量的環(huán)境。 (2) TSL2560光照強(qiáng)度傳感器 TSL2560是TAGS公司推出的支持串行總線接口SMBus的光照強(qiáng)度傳感器，是一種光一數(shù)字轉(zhuǎn)換器，內(nèi)含光電探測器和A/D轉(zhuǎn)換器，能將光強(qiáng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，具有高速、低功耗、寬量程、可編程靈活配置的特點(diǎn)。 (1) SHT10溫濕度傳感器 SHT10是瑞士Sensirion公司推出的一款數(shù)字溫濕度傳感器芯片，具有高度集成、超低功耗、高精度、尺寸小、測量范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。從量程、精度、供電電壓以及功耗等方面綜合考慮，在外部傳感器模塊中，我們選擇SHT10溫濕度傳感器進(jìn)行環(huán)境溫度和濕度的采集，選擇TSL2560光照強(qiáng)度傳感器進(jìn)行環(huán)境光照強(qiáng)度的采集，選擇GSSCZOSK紅外二氧化碳(C02)傳感器進(jìn)行環(huán)境中二氧化碳濃度的采集。除集成各種智能外，各種高性能模擬與數(shù)字外設(shè)可以大幅度減少CPU的工作量?？撮T狗可以產(chǎn)生復(fù)位信號保證程序的正常運(yùn)行，同時CPU中含有16個寄存器和常數(shù)發(fā)生器，有效的保證了處理器的代碼效率。的CPU，擁有高達(dá)120KB的程序存儲器、16KB RAM存儲容量、:通道直按存儲器存取(DMA).具有豐富的尋址指令，27條內(nèi)核指令，能以極少的代碼量實(shí)現(xiàn)多種新型應(yīng)用。高靈活的時一鐘系統(tǒng)，可以顯著的延長電池使用壽命。從成本低、外形小、集成度高、功耗低、運(yùn)行速度快等方面綜合考慮，本系統(tǒng)選擇TI公司的以低功耗著稱的MSP430F5438作為處理器芯片。 本系統(tǒng)中的終端節(jié)點(diǎn)和路由器節(jié)點(diǎn)包括外部傳感器模塊、處理器模塊、按鍵模塊、LED模塊、JTAG接口、供電模塊和無線通信模塊，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)在此基礎(chǔ)上添加了MAX3232串行通信功能。MAX3232串行通信，直接通過串口線連接計算機(jī)，完成數(shù)據(jù)由傳感器節(jié)點(diǎn)向上位機(jī)的傳遞。按鍵模塊和LED模塊協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對節(jié)點(diǎn)的操作控制以及工作狀態(tài)顯示的功能。外部傳感器模塊包括各種傳感器芯片，實(shí)現(xiàn)了對農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)的感知?；谝陨衔妩c(diǎn)要求。所以，在保證節(jié)點(diǎn)性能的前提下應(yīng)該盡可能的降低單個節(jié)點(diǎn)的成本能夠有效的降低整個系統(tǒng)的成本。 (3)微型化 傳感器節(jié)點(diǎn)在監(jiān)測區(qū)域要大量部署，為了對目標(biāo)系統(tǒng)本身的特性不構(gòu)成影響并且方便部署，傳感器節(jié)點(diǎn)的體積要盡可能的小。因此，節(jié)點(diǎn)間通信距離也是限制無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的重要原因。因此，如何減少節(jié)點(diǎn)的功耗，延長節(jié)點(diǎn)的壽命，對于整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運(yùn)行是至關(guān)重要的。傳感器節(jié)點(diǎn)大量分布在田間，節(jié)點(diǎn)間有一定的距離，采集到的數(shù)據(jù)以無線傳輸?shù)姆绞絺鬟f，如何保證傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以最低的丟包率進(jìn)行傳輸是需要考慮的重要問題，同時對于數(shù)量龐大且分布廣泛的傳感器節(jié)點(diǎn)，如何延長傳感器電池的使用時間也是亞需解決的問題。4. 2傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計4. 2. 1硬件設(shè)計方案 本文設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)，目標(biāo)是準(zhǔn)確實(shí)時的獲取農(nóng)作物生長的環(huán)境信息，通過分析得到環(huán)境變化對農(nóng)作物生長狀況影響的規(guī)律，為科學(xué)研究提供全面的參考，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的精準(zhǔn)操作，滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化、智能化的需求。其次，負(fù)責(zé)對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、顯示、將數(shù)據(jù)繪制成動態(tài)曲線進(jìn)行分析，并對環(huán)境參數(shù)進(jìn)行闌值設(shè)置，當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)不在設(shè)置范圍內(nèi)的時候進(jìn)行報警提示，從而實(shí)現(xiàn)對農(nóng)作物生長環(huán)境的實(shí)時監(jiān)測。 智能監(jiān)測處理中心由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和中央計算機(jī)兩部分組成，實(shí)現(xiàn)了最后的應(yīng)用。傳感器節(jié)點(diǎn)又分為終端節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。第四章 傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)4. 1系統(tǒng)總體設(shè)計 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)由無線傳感器數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)和智能監(jiān)測處理中心組成。將經(jīng)過閡值限定計算的數(shù)