基于物联网的粮食仓库远程监测系统设计

冯超，徐艳蕾,

（1. 吉林农业大学信息技术学院，吉林 长春 130118；2. 吉林大学工程仿生教育部重点实验室，吉林 长春 130025）

基于物联网的粮食仓库远程监测系统设计

冯超1，徐艳蕾1,2*

（1. 吉林农业大学信息技术学院，吉林 长春 130118；2. 吉林大学工程仿生教育部重点实验室，吉林 长春 130025）

为了解决粮食仓库监测与预警系统存在的监测信息不足、预警不及时以及缺乏远程监测与管理问题，设计了基于物联网的粮食仓库远程监测预警系统。该系统以ZigBee芯片CC2530作为核心处理器实现仓库环境温湿度、粮食内部温湿度等数据信息的采集，利用火焰传感器R2868作为仓库明火探测器，应用多组对射型光电传感器作为粮仓的粮位检测元件并采用“竖直—等间距—平行”安装方式实现粮仓储量的实时监测；同时，系统通过GPRS（General Packet Radio Service）技术的应用和远程监测软件的设计，实现粮食仓库数据信息的远程实时监测与预警报警功能。试验结果表明，在远程数据传输过程中，系统的丢包率小于5%；系统对明火的报警响应时间为1.8 s；远程监测软件满足设计要求，能够有效地实现粮食仓库的远程监测与预警功能。

物联网；粮食仓库监测；CC2530；GPRS；火焰传感器；远程监测软件

粮食是特殊的战略物资，是国民经济进一步发展的基础，能够影响国计民生等问题，其存储量、存储质量、存储安全可关系到国家经济的发展以及社会的安稳，因此，建立并完善我国粮食储备设施和粮情监控系统具有重大战略意义[1-2]。

随着微控制技术、传感技术和无线传输技术等的发展，尤其是物联网技术的广泛应用，我国在粮情监控管理正在逐步走向智能化、自动化管理的过程。国内许多研究学者更是开发了不少的粮情监控系统[3-6]。刘国红[7]应用ZigBee技术设计了一套智能粮情监控系统，能够实现粮仓基本参数的采集分析；孙康岭[8]分别以C8051F040和DS80C400单片机作为测控分机和通信分机的核心，结合CAN总线通信协议设计了一套满足粮食储备企业管控一体化的控制系统；熊双桥[9]结合ZigBee和GPRS技术设计一套远程无线仓库温湿度智能监测系统。但是这些监控系统均缺乏粮仓明火监测、粮食仓库储量监测等，无法完全保证粮食仓库的存储安全以及监测信息的完整性等。

针对上述问题，本文利用ZigBee芯片CC2530作为粮库监测节点核心控制芯片，实现仓库的环境温湿度、粮食内部温湿度以及仓库明火状况等数据信息采集，并通过应用GPRS技术实现粮食仓库的远程监测与预警。

1 系统设计

1.1 系统总体结构

系统包含多个监测节点，其中一个粮库监测节点（ZigBee节点0）由一个温度传感器、一个湿度传感器和一个火焰监测传感器组成，负责监测粮库的温度、湿度和明火状况等基本信息；其余的监测节点（ZigBee节点1-N）则均由一个温度传感器、一个湿度传感器和一套粮位测量仪组成，可独立负责监测一个粮仓的粮情状况。各个ZigBee节点通过无线组网方式与ZigBee-GPRS网关节点通信，可将监测到粮库、粮仓数据信息发送至ZigBee-GPRS网关节点，再由该网关节点通过GPRS网络将数据信息间接地传输至远程服务器，之后，由监控主机予以实时监控。系统在粮食仓库的部署结构框图如图1所示。1.2 ZigBee技术

图1 系统部署结构框图Fig. 1 Structural diagram of System deployment

ZigBee技术是一种近距离无线网络通信技术，在控制网络和低速率传感器中广泛应用，具有功耗低、速率低等特点，提供了一组标准规范协议，实现了低复杂度、低资源使用的要求[10-12]。该技术能够较好地用于测控预警系统中，有利于降低应用成本[13]。本文设计的系统选用ZigBee芯片CC2530F256作为节点核心处理器，其容量比CC2430F128系列芯片的Flash增大了一倍，能够应用ZigBeePro/2007复杂协议栈；内部设置了射频前端CC2520，极大地增强了RF模块的发射功率，最大输出功率可达4.5 dBm。ZigBee无线网络具有星型、树型和网状型等多种组网方式。在粮食仓库监测中，本文设置所有的CC2530F256芯片按照星型网络组网通信，如图2所示。

图2 ZigBee星型网络Fig. 2 Zigbee star network

在该组网网络中，所有ZigBee监测节点（0-N），将采集的粮库、粮仓监测数据传输到ZigBee-GPRS网关节点，各个ZigBee节点之间不进行相互通信。此种设计没有使用中继设备节点，有利于加快数据的传输速率。

1.3 ZigBee-GPRS网关设计

为实现粮食仓库中ZigBee网络与远程监控主机之间的通信，本文设计了一套ZigBee-GPRS网关。该网关由ZigBee网关节点、串行通信模块和GPRS DTU模块组成。ZigBee网关节点的主控芯片CC2530通过串行通信模块与GPRS DTU模块通信，将转换后的ZigBee网络数据传输至GPRS DTU模块，再由GPRS DTU模块将处理后的GPRS分组数据发送至GSM基站，进而由服务GPRS支持节点（SGSN）对数据进行封装，之后，再将之传输到GPRS网络中，GPRS网络中的数据经网关GPRS支持节点（GGSN）处理后被进一步的传输到Internet网络，最终监控主机可从Internet网络上获取相关数据信息[14-15]（图3）。

图3 数据传输原理图Fig. 3 Schematic of data transmission

ZigBee-GPRS网关设计中，所用GPRS DTU模块型号为LQ1001，其提供了RS232、RS485和USB接口三种串行接口，可以与串口设备进行通信，本文采用的是RS232串行通信功能。因此，在串行通信模块的设计中采用RS232通信协议，具体的功能由MAX232芯片及其外围电路实现，相关电路见图4。图中输入端口TX和RX分别与网关节点芯片CC2530的串行引脚TX、RX相连，DB 9为串行通信接口可以直接连接GPRS DTU模块。

图4 串行通信模块电路Fig. 4 Serial communication module circuit

1.4 火焰检测传感器

本文采用火焰监测传感器R2868作为粮库明火探测传感器。该传感器利用紫外线通过金属的光电效果和电子繁流理论来发现火星源，对185-260 nm的狭窄光谱的探测灵敏度很高。其对可见光不响应，无需滤出任何可见光[16-17]。R2868火焰传感器在探测到火源时，会产生锯齿形的模拟信号，鉴于控制芯片CC2530无法处理这种锯齿形信号，因此我们采用驱动电路模块C10807对火焰传感器的输出信号进行处理。该驱动模块包括恒压电路、高压DC-DC转换器和信号处理器等（图5）。其中恒压电路可分别为高压DC-DC转换器和信号处理器提供稳定的输入电压和工作电压；高压DC-DC转换器可将稳定后低压直流电压转换成高压直流电压进而为R2868火焰传感器提供一个高压工作电压；信号处理器可将锯齿形传感信号转换成高电平（由Vh触点输出）或低电平（由Vl触点输出）。

图5 C10807驱动电路模块原理图Fig. 5 Diagram of C10807 driving circuit

为测试传感器的检测效果，将R2868火焰传感器的正、负极分别连接到C10807驱动电路模块的A、K端，并用开关电源给C10807驱动电路模块提供24 V直流输入电压，在Vh端用示波器检测输出信号，如图6所示。从示波器上检测结果可以看到，当无火焰时，其输出为低电平；当出现明火时，输出的信号为高电平。

图6 火焰检测测试Fig. 6 Flame detection test

1.5 粮位测量仪设计

粮仓粮位高度是判断粮食存储量的重要依据。为了有效、实时地监控各个粮仓粮食存储量的变化，以STC12C5A60S2单片机为微处理器、应用对射型光电传感器作为粮仓的粮位检测元件并采用“竖直—等间距—平行”的安装方式设计了一套粮位测量仪。其中，对射型光电传感器，又称对射型光电开关，由投光器和受光器组成。投光器负责投射红外线，当受光器接收到投光器发射过来的红外线后相应的会输出高电平或低电平。具体设计过程是在粮仓的一侧内壁安装一列等间距的红外投光器，在其对立一侧内壁则相应地安装一列红外受光器，各个红外受光器的输出信号均通过独立的I/O与STC12C5A60S2单片机相连，为了减小实际应用中因I/O口布线复杂混乱而造成监测不准确的现象，采用同轴信号线将单片机的I/O口和红外接收管相连（图7）。红外投光器发出红外光线，在无粮食遮挡的情况下，红外光线会被与其相同水平高度的红外受光器所接收，进而通过导线输出到STC12C5A60S2单片机中，单片机通过实时扫描各个相应的I/O口的电平状态可以断判出粮仓内粮食的粮位高度。之后，单片机可通过串口引脚Rx和Tx将计算出的粮位高度值传输到ZigBee监测节点。

图7 粮位测量仪设计图Fig. 7 Design of grain level measuring instrument

具体设计中，采用美国Banner公司生产的对射型光电传感器，其型号为S18SP6R，检测距离可达20 m，受光器为NPN输出（即收到红外光线时输出低电平信号），能够很好地满足设计需求。

2 系统硬件设计

系统硬件设计主要包括粮库监测节点（ZigBee节点0）、粮仓监测节点（ZigBee节点1-N）和网关节点三大部分的电路设计。

粮库监测节点电路（图8）。采用CC2530作为主控芯片，应用单总线数字温度传感器DS18B20采集粮库温度，其与主控芯片CC2530通过I/O口P1_0相连；应用单总线数字湿度传感器AM2305采集粮库湿度，其信号输出端通过I/O口P1_1与主控芯片相连；将火焰检测传感器的输出信号处理端与主控芯片CC2530的I/O引脚P1_2相连。

图8 粮库监测节点电路原理图Fig. 8 Schematic circuit diagram of monitoring node

所有粮仓监测节点（ZigBee节点1-N）电路均相同，且所采用的温湿度传感器及其电路连接方式均与ZigBee节点0相同；粮位测量仪的输出信号端通过串口通信方式接入ZigBee节点，即将粮位测量仪的Rx与ZigBee节点主控芯片CC2530的P0_3引脚（协议栈程序默认配置P0_3为Tx引脚）相连，Tx则连接在CC2530的P0_2引脚（协议栈程序默认配置P0_2为Rx引脚）上。

网关节点的设计在本文1.3小节中已经详细介绍过，这里不再赘述。

3 系统软件设计

系统软件设计主要包括监测节点程序设计、网关节点程序设计和远程监测软件设计。监测节点和网关节点程序均在IAR Embedded Workbench开发环境下采用TI公司推出的ZigBee 2007协议栈进行开发，并将监测节点作为终端节点，将网关节点设置为协调器节点。远程监测软件主要实现粮库、粮仓基本参数的远程监测与管理，具有数据存储、查询、统计分析与报警设置等功能。3.1 节点程序设计

粮库和粮仓监测节点的程序设计流程基本相似，都是通过先对系统进行初始化，包括操作系统初始化、任务初始化、自定义任务初始化和串口初始化等。之后，通过搜索网关节点所建立的ZigBee网络并自动加入该网络，然后按照设定的时间间隔采集相关传感数据，最后调用ZigBee协议栈中的数据发送函数AF_DataRequest( )将采集的数据发送出去，具体工作流程见图9。

图9 监测节点程序流程图Fig. 9 Program flow chart of monitoring

网关节点的程序设计流程见图10。网关节点上电开始工作时，会进行相应的初始化操作，包括组网配置、系统初始化、任务初始化和串口初始化等。接着建立ZigBee无线网络，以便各监测节点能够自动加入。然后，循环扫描接收各节点所发送的数据包；当接收到数据包后，则通过串口将数据发送至GPRS DTU模块，由GPRS DTU模块将数据发送至远程服务器。

图10 网关节点程序流程图Fig. 10 Program flow chart of Gateway node

3.2 远程监测软件设计

远程监测软件可在监控主机上运行，要求功能强大且提供友好的人机交互界面。远程监测软件采用Visual Basic 6.0进行开发，其是由微软公司提供的一种基于事件驱动的编程开发环境，具有技术成熟、操作稳定简单等特点，且提供了DAO、RDO、ADO等多种访问数据库的技术[18-19]。鉴于本文系统需要存储的信息量不大，但信息的一致性和完整性要求较高，所以选用Microsoft Access 2007作为开发数据库。本设计中访问Access数据库采用的是ADO技术，其相关链接语句为：

通过上述语句即可建立远程监测软件与数据库的信息交流，实现监测软件对数据库的读写操作，进而完成传感数据在数据库的存储与调取。另外，上述语句中DataManage.mdb为Access数据管理库，存放在电脑D盘的根目录下，该管理库内包含了多个信息表，主要用于存储所监测传感数据等信息。

所开发的远程监测软件具有实时监测、预警设置、历史数据查看和节点数据分析等功能，其主功能界面如图11所示。

图11 远程监测软件功能界面Fig. 11 Function interface of remote monitoring

4 测试试验与结果分析

为测试系统的通信质量，于2016年9月12日在吉林省长春市双阳区的一个试验测试区内对系统进行了测试。该试验测试区具有一个粮库，粮库内包含了3个粮仓，且粮仓在粮库内呈线性等间距布置。试验时，ZigBee星型网络中包括1个安装在粮库内的粮库监测节点（编号为节点0）、3个安装在粮仓内的粮仓监测节点（分别编号为节点1-3）和1个安装在粮库内的网关节点。网络中各个节点的通信信道均设置为12，对应的通信频率为2 410 MHz。所有监测节点的发射功率均设置为0 dBm，发射数据包均为1 000个，发射时间间隔设置为0.5 s。试验过程中，粮仓监测节点所包含的温度传感器和湿度传感器被安置在粮仓的中部位置。试验开始后，可在远程监测软件上比对其所接收到的各个节点的数据包数量（表1），丢包率等于发送数据包数量减去接收数据包数量再除以发送数据包数量。

表1 试验结果Table 1 The test results

从表1中数据可以看出，监测软件所接收的数据包少于监测节点所发送的数据包，节点0至节点3的丢包率分别为 1.3%，2.6%，4.9%和0.7%（表1），说明数据在传输过程中存在丢包现象。这种现象很大原因是由于低功耗模块通信链路具有很大的不规则性引起的[20]。各个节点的丢包率均小于5%，表明系统的通信质量基本满足实际应用需求。

于2016年9月14日，在试验环境下对ZigBee节点0进行监测所得。该监测软件可以实时监测各个ZigBee节点的工作状况，并能将监测到的粮仓、粮库温湿度信息以曲线形式显示（图12）。图中分别以实线和虚线来表示监测到的温度和湿度。

图12 实时监测界面Fig.12 Real-time monitoring interface

2016年9月14日，在上述试验测试区，对系统的火灾预警功能进行了测试。首先，让试验员在粮库节点附近点亮打火机，并记录其点火时刻的时间，之后将该时间与远程监测软件的监测报警时刻做对比。通过多次试验后，得出系统对明火的报警响应时间为1.8 s。

综上所述，系统的通信质量满足设计要求，能够实现火灾预警报警功能；远程监测软件能够功能正常工作，可实现监测数据的远程接收、监测、存储和管理。

5 结论

本文设计了基于物联网的粮食仓库远程监测预警系统，系统采用ZigBee芯片CC2530作为监测节点的核心处理器，采用火焰检测传感器R2868来实现粮库明火报警功能，采用STC12C5A60S2单片机和光电传感器设计了一套用于实时测量粮仓存储量的粮位测量仪，并采用星型通信网络来实现传感数据到网关节点的传输。设计了ZigBee-GPRS网关节点，以实现传感数据的远程传输与监测预警功能，远程监测软件的设计可用来实现传感数据的存储、查询、统计分析和预警报警等功能。

试验测试结果表明，系统监测节点的传感数据到远程监测软件的传输丢包率小于5%，能够满足系统通信质量要求；系统性能稳定、可靠，对明火的预警响应时间为1.8 s，能够有效地预防粮库火灾的发生；远程监测软件运行正常，能达到粮库、粮仓监测数据的远程接收、监测、存储和管理的目的。

[1] 张月金, 谭军. 国内粮情测控系统现状及发展趋势[J]. 农业装备技术, 2009, 35(4): 4-7. Zhang Y J, Tan J. The current status and development trend of grain condition monitoring system in China[J]. Agricultural Equipment and Technology, 2009, 35(4): 4-7.

[2] 王锋, 孔李军, 艾英山. 粮情测控系统中多传感器信息融合技术的应用[J]. 农机化研究, 2010, 32(2): 166-169. Wang F, Kong L J, Ai Y S. Aplication of multi-sensor information fusion on monitoring and controlling system of stored-grain condition[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2010, 32(2): 166-169.

[3] 陈中孝, 蒋军胜. 基于Web的粮情测控系统的设计及实现[J].现代电子技术, 2012, 35(12): 72-74. Chen Z X, Jiang J S. Design of grain situation detection and control system based on Web[J]. Modern Electronics Technique, 2012, 35(12): 72-74．

[4] 姜辉, 甄彤, 王锋. 基于ARM/ZigBee 的远程粮情监控系统的研究与设计[J]. 中国农机化学报, 2015, 36(2): 99-103, 98. Jiang H, Zhen T, Wang F. Research and design of the remote grain monitoring system based on ARM/ZigBee[J]. Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2015, 36(2): 99-103, 98.

[5] 王树森, 王希杰, 刘秋菊, 等. 嵌入式Web远程粮情监控系统的研究与实现[J]. 自动化仪表, 2013, 34(10): 43-47. Wang S S, Wang X J, Liu Q J, et al. Research and implementation of remote grain condition monitoring system based on embedded Web[J]. Process Automation Instrumentation, 2013, 34(10): 43-47.

[6] 李志俊, 曾光, 沈克宇, 等. 基于RS-485总线的粮仓监控系统设计[J]. 微计算机信息, 2009(11): 111-112, 238.Li Z J, Zeng G, Shen K N, et al. Design of granary monitor system based on RS-485 Bus[J]. Microcomputer Information, 2009(11): 111-112, 238.

[7] 刘国红. 基于ZigBee的智能粮仓监控系统设计[J]. 江苏农业科学, 2014, 42(7): 420-423. Liu G H. Design of intelligent granary monitor system based on ZigBee[J]. Jiangsu Agricultural Sciences, 2014, 42(7): 420-423.

[8] 孙康玲. 基于CAN总线与以太网的粮情测控系统[J]. 农机化研究, 2011(9): 201-204. Sun K L. The grain situation measurement and control system based on CAN and Ethernet[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2011(9): 201-204.

[9] 熊双桥. 基于ZigBee的远程无线仓库温湿度环境智能监测系统设计[D]. 成都: 西华大学, 2013. Xiong S Q. A design of remote wireless warehouse tempretura and humidity environment intelligent monitoring system based on ZigBee[D]. Chengdu: Xihua University, 2013.

[10] 张贝贝, 周祖荣. 基于ZigBee技术的智能水浸系统设计[J].计算机工程与设计, 2016, 37(11): 3130-3135. Zhang B B, Zhou Z R. Design of intelligent water logging system based on ZigBee technology[J]. Computer Engineering and Design, 2016, 37(11): 3130-3135.

[11] 蔡卓淮, 万玲玉. 基于ZigBee技术的多信号源控制系统[J].计算机应用, 2015, 35(S1): 11-13. Cai Z H, Wan L Y. Control system of multi-signal source based on ZigBee technology[J]. Journal of Computer Applications, 2015, 35(S1): 11-13.

[12] 植宇, 潘理虎, 杨晓梅, 等. 基于ZigBee技术的孤立点入网算法研究[J]. 计算机应用研究, 2016, 33(1): 189-193. Zhi Y, Pan L H, Yang X M, et al. Network algorithm of isolated nodes based on ZigBee technology[J]. Application Research of Computers, 2016, 33(1): 189-193.

[13] 张猛, 房俊龙, 韩雨. 基于ZigBee和Internet的温室群环境远程监控系统设计[J]. 农业工程学报, 2013, 29(Z1): 171-176. Zhang M, Fang J L, Han Y. Design on remote monitoring and control system for greenhouse group based on ZigBee and internet[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Engineering, 2013, 29(Z1): 171-176.

[14] 黄东岩, 朱龙图, 贾洪雷, 等. 基于GPS和GPRS的远程玉米排种质量监测系统[J]．农业工程学报, 2016, 32(6): 172-178. Huang D Y, Zhu L T, Jia H L, et al. Remote quality monitoring system for corn seeding based on GPS and GPRS[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2016, 32(6): 172-178.

[15] 于婷婷, 朱龙图, 李名伟, 等. 基于GPRS和GSM的水稻智能灌溉系统[J]. 农业现代化研究, 2016, 37(5): 988-994. Yu T T, Zhu L T, Li M W, et al. Intelligent irrigation system for rice based on GPRS and GSM[J]. Research of Agricultural Modernization, 2016, 37(5): 988-994.

[16] 王洋洋, 高国强, 张进明. 基于C8051F120的紫外型火焰探测器设计[J]. 传感器与微系统, 2013, 32(9): 89-92. Wang Y Y, Gao G Q, Zhang J M. Design of ultraviolet flame detector based on C8051F120[J]. Transducer and Microsystem Technologies, 2013, 32(9): 89-92.

[17] 杜林, 崔婷, 孙才新. UVTRONR2862型紫外传感器检测交流电晕放电[J]. 高电压技术, 2009, 35(2): 272-276. Du L, Cui T, Sun C X. Detecting AC corona discharges with the UVTRONR2862-Type ultraviolet sensor[J]. High Voltage Engineering, 2009, 35(2): 272-276.

[18] 杨得亮, 崔松涛. 基于VB与Access数据库的电缆快速设计系统[J]. 计算机工程与设计, 2011, 32(12): 4282-4285. Yang D L, Cui S T. Rapid design system for cable based on VB and Access database[J]. Computer Engineering and Design, 2011, 32(12): 4282-4285.

[19] 李骏. VB+Access在煤炭物流信息系统中的设计与应用[J]. 煤炭技术, 2012, 31(9): 272-273. Li J. Design and application of VB+Access in coal logistics information system[J]. Coal Technology, 2012, 31(9): 272-273.

[20] 李燕君, 王智, 孙优贤. 无线传感器网络的链路分析与建模[J].传感技术学报, 2007, 20(8): 1846-1851. Li Y J, Wang Z, Sun Y X. Analyzing and modeling of the wireless link for sensor network[J]. Chinese Journal of Sensors and Actuators, 2007, 20(8): 1864-1851.

（责任编辑：童成立）

Design of remote monitoring system for granary based on internet of things

FENG Chao1, XU Yan-lei1,2
（1. College of Information, Jilin Agricultural University, Changchun, Jilin 130118, China; 2. Key Laboratory of Bionics Engineering, Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, Jilin 130025, China）

In order to solve the problems of the insuffcient monitoring information, the untimely early warning, and the lack of remote monitoring and management in the food warehouse monitoring and warning system, this paper designs a grain warehouse remote monitoring and warning system based on internet of things. The system utilizes ZigBee chip - CC2530 as the core processor to realize the collection of data information for the environmental temperature and humidity, and the internal temperature and humidity of grain. Moreover, in this system, a fame sensor R2868 is used as the warehouse fre detector, and the multi-groups photoelectric sensors are used as the granary detection components with “vertical-equidistant-parallel” installation method to realize real-time monitoring of grain storage. At the same time, through the application of GPRS (General Packet Radio Service) technology and the design of remote monitoring software, the remote real-time monitoring and early warning and alarm function of grain warehouse can be realized. Test results show, the packet loss rate of the system is less than 5% and the fre alarm response time of the system is 1.8 s in the process of remote data transmission. Moreover, the remote monitoring software can meet the design requirements, so as to effectively achieve the remote monitoring and early warning function for the food warehouse.

internet of things, granary monitoring, CC2530, GPRS, fame sensor, remote monitor software

XU Yan-lei, E-mail: yanleixu@jlau.edu.cn.

S232.2

A

1000-0275（2017）02-0328-07

10.13872/j.1000-0275.2017.0005

冯超, 徐艳蕾. 基于物联网的粮食仓库远程监测系统设计[J]. 农业现代化研究, 2017, 38(2): 328-334.

Feng C, Xu Y L. Design of remote monitoring system for granary based on internet of things[J]. Research of Agricultural Modernization, 2017, 38(2): 328-334.

吉林省科技攻关项目（20150204007NY）；吉林省教育厅科学技术研究项目（2016187）；国家科技支撑计划（2014BAD06B03）。作者简介：冯超（1989-），男，吉林长春人，硕士生，计算机应用技术专业，E-mail: 920762695@qq.com；通信作者：徐艳蕾（1979-），女，博士，副教授，硕士生导师，主要从事农业信息化研究，E-mail: yanleixu@jlau.edu.cn。

2016-10-27，接受日期：2017-01-18

Foundation item: Key Science and Technology Project of Jilin Province (20150204007NY); Science and Technology Research Project of Education Department of Jilin Province (2016187); National Science and Technology Support Program of China (2014BAD06B03).

Received 27 October, 2016; Accepted 18 January, 2017