摘 要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。本文提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并介紹了其主要功能特點(diǎn)及應(yīng)用價(jià)值?；谖锫?lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)將互聯(lián)網(wǎng)從桌面延伸到田野，讓溫室實(shí)時(shí)在線，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大棚與數(shù)據(jù)世界的完美融合，必將引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智慧農(nóng)業(yè)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP391.44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷提高和土地集中化耕種的推行，越來(lái)越多的農(nóng)產(chǎn)品在大棚中培育，傳統(tǒng)的人工控制模式已不能滿足現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的要求[1]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用是當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新潮流[2]，引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，它既能提高農(nóng)業(yè)精細(xì)化水平，又能節(jié)約資源、增產(chǎn)增效，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)目標(biāo)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)采集室內(nèi)溫度和土壤溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照等環(huán)境參數(shù)，經(jīng)由無(wú)線信號(hào)收發(fā)模塊傳輸數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚的遠(yuǎn)程智能控制[3]。

該系統(tǒng)還可推廣到園林園藝、畜牧養(yǎng)殖等相關(guān)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)控制、智能管理，對(duì)農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)提供科學(xué)依據(jù)[4]。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)通過(guò)環(huán)境參數(shù)傳感器和高清視頻攝像頭等組建了一個(gè)可以遠(yuǎn)程感知的數(shù)字大棚，采集的數(shù)據(jù)通過(guò)3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂浦行倪M(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)大棚一體化解決方案。

系統(tǒng)的總體架構(gòu)分為傳感信息采集、無(wú)線傳輸、遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)分析處理四部分[5]。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

傳感信息采集系統(tǒng)：主要負(fù)責(zé)大棚內(nèi)環(huán)境參數(shù)的采集與控制；采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，實(shí)時(shí)拍攝大棚內(nèi)視頻信息。

無(wú)線傳輸系統(tǒng)：將采集的環(huán)境參數(shù)和視頻信息，通過(guò)3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳送到控制中心。

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)：通過(guò)控制設(shè)備和繼電器電路可以自由操控各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備。

數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)：用戶可隨時(shí)隨地通過(guò)電腦或移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢與分析，為用戶提供決策依據(jù)。

圖2 系統(tǒng)組成圖

2 系統(tǒng)功能特點(diǎn)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)，內(nèi)置先進(jìn)的無(wú)線感應(yīng)器，不用布線，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室大棚中的溫、濕度等信息，通過(guò)無(wú)線ZigBee技術(shù)，與相關(guān)設(shè)備連接，當(dāng)室內(nèi)溫、濕度、光照等信息超過(guò)或低于系統(tǒng)設(shè)定范圍時(shí)，可自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉相關(guān)設(shè)備進(jìn)行調(diào)控，營(yíng)造作物適宜生長(zhǎng)環(huán)境。

圖3 系統(tǒng)管理示意圖

主要系統(tǒng)功能特點(diǎn)如下：

（1）系統(tǒng)可實(shí)時(shí)、連續(xù)的采集各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)，以數(shù)字、圖形、圖像等多種方式進(jìn)行記錄和顯示。

（2）系統(tǒng)可對(duì)傳感器采集的溫濕度、光照等數(shù)據(jù)在后臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處理，與設(shè)定閾值比對(duì)，并根據(jù)結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫濕度、光照控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)大棚的全自動(dòng)化管理。

（3）系統(tǒng)可設(shè)定各監(jiān)控點(diǎn)的報(bào)警閥值，當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時(shí)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

（4）無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)備具備豐富的硬件接口，可以提供有線、無(wú)線等多種方式的通訊手段。

3 結(jié)語(yǔ)

相關(guān)資料表明，在智慧農(nóng)業(yè)大棚中，每平方米一季可產(chǎn)番茄30kg-50kg，黃瓜40kg，相當(dāng)于露地栽培產(chǎn)量10倍以上，其他各類作物在這種環(huán)境下的產(chǎn)量也將得到明顯的提升。另外，由于溫、光、水、肥、氣等諸多因素綜合直接協(xié)調(diào)到最佳狀態(tài)，據(jù)計(jì)算，可有效節(jié)水、節(jié)肥和節(jié)藥，使整體能耗降低15%—50%。

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)將互聯(lián)網(wǎng)從桌面延伸到田野，讓溫室實(shí)時(shí)在線，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大棚與數(shù)據(jù)世界的完美融合。

圖4 產(chǎn)量比較圖

圖5 能耗比較圖

參考文獻(xiàn)

[1] 施連敏，陳志峰，蓋之華.物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)

化研究，2013（06）：250-253.

[2] 劉琪.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)的展望[J].科技風(fēng)，

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[3] 劉明.國(guó)內(nèi)外溫室產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科

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[5] 郭陽(yáng)雪，等.農(nóng)業(yè)大棚溫度遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].安徽農(nóng)

業(yè)科學(xué)，2013（03）：1308-1310.

作者簡(jiǎn)介：

段益群（1962-），女，學(xué)士，副教授.研究領(lǐng)域：軟件工程.

劉國(guó)彥（1978-），男，碩士，講師.研究領(lǐng)域：軟件工程.