一、实验目的
1. 了解农业土壤调节系统的设计原理。
2. 了解农业土壤调节系统的底层开发框架。
3. 掌握农业土壤调节系统的 Android 应用于 Web 应用开发设计。
二、实验内容
1. 系统设计分析
1.1 项目背景
原始农业生态系统的物质能量主要依靠太阳能以及天然有机物质和矿物质的再利用，除人的劳动外，几乎没有补充投入，因而系统生产力极低。农业土壤调节系统是一个多传感器的采集反馈与控制系统，通过土壤水分温度传感器对土壤水分温度的检测，并将监测到的数据上传到云平台，通过客户端可以浏览到这些信息，从而实时的监测土壤的水分温度参数，判断土壤含水量。在低于设定值时操作水泵 对土壤补水，当补充水分达到设定水分峰值时关闭水泵，停止补水。
1.2系统设计
业土壤调节系统功能设计分两个大模块：设备采集和控制、系统设置。
设备采集和控制功能模块：分为温湿度传感器数据采集，继电器的控制。
系统设置功能模块：服务器 ID、IDKey、服务器地址参数设置与连接；传感器 MAC 地址获取与设置；系统软件版本查询与显示。
1.3 系统架构
农业土壤调节系统采用物联网项目架构进行设计，由感知层、网络层、平台层和应用层组成，如图所示。
3. 移动端应用设计
3.1 智云接口
针 对 Android 移动应用程序开发 ， 智云平台提供应用接口库 ： libWsnDroid-20230206.jar
（app\libs\libWsnDroid-20230206.jar），用户只需要在编写 Android 应用程序时，先导入该 jar 包，然后
在代码中调用相应的方法即可。
具体接口介绍可参考实验 5 智云 Android 应用接口。
4. Web 端应用设计
4.1 智云接口
针对 Web 应用开发，智云平台提供 JavaScript 接口库（js\WSN 文件夹），用户直接调用相应的接口即可完成简单 Web 应用的开发。
具体接口介绍可参考实验 4 智云 Web 应用接口。
4.2 工程框架
Web 应用默认显示运营首页，首页上设计有注册用户显示模块、刷卡记录显示模块、门禁 ID 显示模块、门锁控制模块四个模块实现智能门禁管理，如图所示。
历史数据页面可以查询显示光照强度的历史数据，如下图所示：
三、实验步骤
1. 实验部署
本实验基于 xLab 实验平台来构建一套农业土壤调节系统，需要准备以下设备（可通过硬件物元仿真平台软件创建虚拟的硬件，也可以使用 xLab 实验平台真实的硬件）：
1）采集类节点（Sensor-A）：采集类传感器包括温湿度、光强、空气质量、气压高度、三轴、距离。2）控制类节点（Sensor-B）：控制类传感器包括风扇、步进电机、蜂鸣器、LED、RGB、继电器。
2. 原型搭建
2.1 创建项目
可参考实验 7 的原型仿真步骤来创建项目。
2.2 运行项目
可参考实验 7 的原型仿真步骤来运行项目。
根据本实验的要求开启 Sensor-A 和 Sensor-B,大约 15s 后传感器数据开始上传并更新。
传感器打开成功：
3. 系统应用程序运行
3.1 Android 应用程序运行
1）Android Studio 模拟器
用 Android Studio 软件打开本实验目录下的工程“SoilRegulation-as”，然后在模拟器上运行。
打开主界面显示如下
这时系统设备的右上角状态显示为“离线”，需要通过“更多信息”界面设置服务器 ID 与 IDkey 连接智云服务器。这里使用智云 ID 与 IDkey 进行连接，需同智云服务配置工具中使用配置一致。
传感器节点 MAC 设置，手动输入对应无线节点的 MAC 信息，并保存。
连接服务器成功后切换到系统主界面可看到设备状态更新为“在线”,可以在界面选择切换模式：
a. 自动模式：可以通过滑动湿度阈值控制水泵。
b. 手动模式：可以通过按钮控制水泵开关。
切换到历史数据界面可以查看温度和湿度的历史数据信息：
2）Android 手机
将本实验目录下的“SoilRegulation.apk”下载到手机，之后在文件管理中找到需要安装的 apk 文件。然后点击进去，进入 apk 文件界面之后点击“继续安装”继续安装即可。
打开主界面显示如下:
3.2 Web 应用程序运行
农业土壤调节系统的 Web 端应用无需安装，打开本实验目录下的工程“SoilRegulation-web”，将其中的 index.html 文件在 Chrome 浏览器上运行显示
主界面显示如下：
连接服务器成功后切换到系统主界面可看到设备状态更新为“在线”,可以在界面选择切换模式：
a. 自动模式：可以通过滑动湿度阈值控制水泵。
b. 手动模式：可以通过按钮控制水泵开关。
切换到历史数据界面可以查看温度和湿度的历史数据信息：