AgriNex - 农业物联网数据管理平台

Note

This is an course-design project for 2025 Spring Comprehensive Training on Programming by student ID: 547a1ec97aff5d1cc4d5c510fcd126a8, 7f7948923fe752064204c07ee5e6524e, 4772800f9c548b59f5e738f3af046459, c7ca6a04c927df019ffb5e48374635f7 (MD5 Hash).

基于 Flask + Vue.js + MCP 的农业物联网数据采集与可视化平台，支持传感器数据收集、实时监控、智能告警和数据分析。

主要特性：

📡 统一的传感器数据采集与存储
🤖 基于 GPT 的 AI 分析与智能建议
🛰 实时监控与灵活告警规则
🌐 前后端分离的 Web 界面和 API

🚀 快速启动

方式一：Docker 容器启动（推荐）

1. 启动完整系统

# 启动所有服务（MySQL、Redis、MQTT、MinIO、Backend）
docker-compose up -d

# 查看服务状态
docker-compose ps

2. 启动开发模式

# 使用 fish shell 脚本
./start_dev.fish

# 或者手动启动
./start_complete_system.sh

3. 访问服务

后端API: http://localhost/api
前端界面: http://localhost
MinIO对象存储: http://localhost:9001
MQTT服务: localhost:1883
Redis: localhost:6379
MySQL: localhost:3307

🌱 模拟设备管理

AgriNex 支持通过脚本快速添加虚拟设备进行测试和演示。

添加模拟设备

使用 scripts/start_simulator_device.sh 脚本可以快速启动虚拟设备容器：

# 基本用法 - 启动土壤传感器
./scripts/start_simulator_device.sh --device-id SIM_001 --type soil_sensor

# 启动气象站
./scripts/start_simulator_device.sh --device-id SIM_002 --type weather_station

# 启动灌溉控制器并自定义参数
./scripts/start_simulator_device.sh \
  --device-id SIM_003 \
  --type irrigation_controller \
  --port 30003 \
  --interval 15

支持的设备类型

soil_sensor: 土壤传感器 - 监测土壤湿度、温度、pH值
weather_station: 气象站 - 监测气温、湿度、气压、风速
irrigation_controller: 灌溉控制器 - 控制水泵、阀门状态

脚本参数说明

参数	简写	说明	默认值
`--device-id`	`-i`	设备唯一ID（必需）	-
`--type`	`-t`	设备类型	`soil_sensor`
`--port`	`-p`	HTTP端口号	自动分配（从30001开始）
`--mqtt-host`	`-m`	MQTT主机地址	`mosquitto`
`--interval`	`-n`	数据发送间隔（秒）	`30`
`--help`	`-h`	显示帮助信息	-

设备容器管理

AgriNex 的 scripts/start_simulator_device.sh 脚本现在集成了完整的设备管理功能：

查看和状态管理：

# 查看所有设备状态
./scripts/start_simulator_device.sh list

# 查看系统状态（包括端口使用情况）
./scripts/start_simulator_device.sh status

# 查看设备日志
./scripts/start_simulator_device.sh logs SIM_001

# 检查设备健康状态
./scripts/start_simulator_device.sh health SIM_001

设备生命周期管理：

# 停止指定设备
./scripts/start_simulator_device.sh stop SIM_001

# 启动已存在的设备
./scripts/start_simulator_device.sh start SIM_001

# 删除设备容器
./scripts/start_simulator_device.sh remove SIM_001

# 停止所有设备
./scripts/start_simulator_device.sh stop-all

# 清理所有停止的容器
./scripts/start_simulator_device.sh clean

手动管理命令（备用）：

# 查看运行的设备容器
docker ps | grep sensor-sim

# 查看设备日志
docker logs sensor-sim-SIM_001

# 停止设备
docker stop sensor-sim-SIM_001

# 删除设备容器
docker rm -f sensor-sim-SIM_001

# 测试设备健康状态
curl http://localhost:30001/health

在前端添加设备

启动模拟设备容器后，访问 AgriNex 前端界面
进入"设备管理"页面
点击"添加设备"
填写设备信息：
- 设备ID: 与脚本中的 --device-id 一致
- 设备名称: 自定义名称
- 设备类型: 选择对应类型
- 设备地址: localhost:端口号（如：localhost:30001）
保存后设备将开始发送模拟数据

批量设备启动示例

# 启动一套完整的农场模拟环境
./scripts/start_simulator_device.sh -i FARM_SOIL_01 -t soil_sensor -p 30001
./scripts/start_simulator_device.sh -i FARM_WEATHER_01 -t weather_station -p 30002
./scripts/start_simulator_device.sh -i FARM_IRRIGATION_01 -t irrigation_controller -p 30003

# 启动多个土壤传感器
for i in {1..5}; do
  ./scripts/start_simulator_device.sh -i "SOIL_$(printf %02d $i)" -t soil_sensor
done

注意事项

确保 AgriNex 主系统已启动（docker-compose up -d）
设备ID必须唯一，重复的ID会导致启动失败
端口号会自动分配，避免冲突
设备容器使用与主系统相同的Docker网络
停止主系统前建议先清理所有设备容器

方式二：本地开发启动

1. 启动依赖服务

# 启动数据库、缓存、消息队列等基础服务
docker-compose up -d mysql redis mosquitto minio

2. 启动后端服务

cd backend
pip install -r requirements.txt
python app.py

3. 启动前端服务

cd frontend
npm install
npm run dev

4. 添加模拟设备（可选）

# 启动虚拟设备进行测试
./scripts/start_simulator_device.sh --device-id TEST_001 --type soil_sensor

📋 系统要求

Python 3.9+
Node.js 16+
Docker & Docker Compose
MySQL 8.0+
Redis 7+
MQTT Broker (Eclipse Mosquitto)

🏗️ 项目架构

AgriNex/
├── backend/                    # Flask后端服务
│   ├── controllers/           # API控制器
│   ├── models/               # 数据模型
│   ├── services/             # 业务逻辑
│   ├── utils/                # 工具类
│   ├── app.py               # 应用入口
│   └── requirements.txt     # Python依赖
├── frontend/                  # Vue.js前端
│   ├── src/
│   │   ├── components/      # 组件
│   │   └── views/           # 页面
│   ├── package.json
│   └── vite.config.ts
├── mcp-server/               # MCP智能助手
│   ├── handlers/            # 消息处理器
│   ├── tools/               # 工具函数
│   └── main.py
├── sensor-client/            # 传感器模拟器
│   ├── main.py              # 模拟器主程序
│   └── requirements.txt
├── scripts/                  # 工具脚本
│   └── start_simulator_device.sh  # 设备启动脚本
├── db/                       # 数据库脚本
│   └── init_db.sql
├── docs/                     # 项目文档
├── storage/                  # 文件存储
└── docker-compose.yml        # 容器编排

🔧 核心功能

1. 设备与传感器管理

设备注册与管理
传感器配置与监控
设备状态实时追踪

2. 数据采集与存储

支持数值、图像、视频数据
MQTT消息队列处理
MinIO对象存储
MySQL关系型数据库

3. 实时监控与告警

自定义告警规则
实时数据监控
多种通知方式（邮件、Webhook）
告警历史记录

4. 数据分析与预测

历史数据分析
趋势预测
智能建议系统

🔔 告警系统

创建告警规则

# 示例：温度超过30度告警
rule = {
    "name": "高温告警",
    "sensor_id": 1,
    "condition": ">",
    "threshold_value": 30.0,
    "severity": "high"
}

告警类型

阈值告警: 数值超过设定阈值
变化率告警: 数值变化速率异常
模式告警: 基于历史数据的异常模式

🧪 测试

运行系统测试

# 测试告警系统
python test_alarm_system.py

# 测试MQTT通信
python test_mqtt_communication.py

# 测试传感器数据流
python test_sensor_data_flow.py

健康检查

# 检查服务状态
curl http://localhost/api/health

# 检查数据库连接
curl http://localhost/api/status

🛠️ 开发指南

环境配置

# 复制环境配置文件
cp .env.example .env

# 编辑配置（数据库、Redis、MQTT等）
vim .env

数据库迁移

# 初始化数据库
docker-compose exec mysql mysql -u root -p agrinex < db/init_db.sql

# 或使用迁移脚本
python backend/migrate_alarm_tables.py

代码规范

使用 Black 格式化 Python 代码
使用 ESLint 格式化 JavaScript/TypeScript 代码
遵循 RESTful API 设计原则

📊 监控与日志

查看服务日志

# 查看后端日志
docker-compose logs backend

# 查看所有服务日志
docker-compose logs -f

性能监控

系统资源使用情况
API响应时间
数据库查询性能
MQTT消息处理速度

🔒 安全

认证与授权

JWT令牌认证
用户权限管理
API访问控制

数据安全

数据库连接加密
敏感信息环境变量管理
文件上传安全检查

🚀 部署

生产环境部署

# 构建生产镜像
docker-compose -f docker-compose.prod.yml build

# 启动生产服务
docker-compose -f docker-compose.prod.yml up -d

环境变量

# 生产环境必需配置
FLASK_ENV=production
MYSQL_HOST=your-db-host
REDIS_HOST=your-redis-host
MQTT_BROKER=your-mqtt-broker
MINIO_ENDPOINT=your-minio-endpoint

📝 API 文档

API文档可通过以下方式查看：

Swagger UI: http://localhost:8000/api/docs
OpenAPI规范: openapi.yaml

🤝 贡献指南

Fork 项目
创建功能分支 (git checkout -b feature/AmazingFeature)
提交修改 (git commit -m 'Add some AmazingFeature')
推送到分支 (git push origin feature/AmazingFeature)
创建 Pull Request

📄 许可证

本项目采用 MIT 许可证 - 查看 LICENSE 文件了解详情。

最后更新: 2025-07-19

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 50 Commits
.idea		.idea
backend		backend
db		db
frontend		frontend
mcp-server		mcp-server
nginx		nginx
scripts		scripts
sensor-client		sensor-client
.env.example		.env.example
.gitignore		.gitignore
Dockerfile		Dockerfile
LICENSE		LICENSE
README.md		README.md
docker-compose.yml		docker-compose.yml
mosquitto.conf		mosquitto.conf
mqtt_diagnosis.py		mqtt_diagnosis.py
openapi.yaml		openapi.yaml
requirements.txt		requirements.txt

License

martin-cao/AgriNex

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