云南省電子工業(yè)研究所 云南省昆明市 650000

摘要：隨著我國科學技術(shù)的不斷發(fā)展，信息技術(shù)在各行各業(yè)的應用也越來越廣泛。將計算機物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和農(nóng)業(yè)相結(jié)合，有利于我國現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)建設(shè)。本文重點介紹了計算機物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)溫室領(lǐng)域方面的應用，并對應用的情況作了簡要的分析。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；農(nóng)業(yè)；溫室；運用

我國是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)在我國經(jīng)濟建設(shè)中起著非常重要的作用。目前，我國大力發(fā)展新農(nóng)業(yè)建設(shè)，積極提高農(nóng)業(yè)的信息化水平。計算機物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一項新興的技術(shù)，對農(nóng)業(yè)的發(fā)展起到重要的作用。在溫室大棚種植領(lǐng)域應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)r(nóng)作物的生長環(huán)境、農(nóng)作物的長勢等進行科學的診斷和預測，有利于農(nóng)作物的生長，因此我們在農(nóng)業(yè)溫室領(lǐng)域應該將這一技術(shù)推廣開來。

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡介

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，作為一項新興的技術(shù)，主要是指將近距離移動收發(fā)器植入到日常生活用品和配件中，讓人和人、物和物、人和物之間可以不受時間和地點的約束進行交流[1]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以看做是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的延伸，是以計算機互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)信息的互聯(lián)和共享。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對農(nóng)作物的生長環(huán)境進行實時監(jiān)控，對光照、溫度、濕度、空氣中氧氣和二氧化碳含量和土壤的特性都能有效控制，從而有利于控制農(nóng)作物生長的更好。

二、智能大棚的設(shè)計

1.智能大棚的結(jié)構(gòu)設(shè)計

一般來說，智能大棚以無線傳感網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)，并分別向上和向下添加信息應用層和信息感知層，從而形成三層的基本結(jié)構(gòu)[2]。智能大棚的體系結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

圖1 智能大棚體系結(jié)構(gòu)圖

2.智能大棚的控制流程

智能大棚系統(tǒng)的設(shè)計主要是為了配合數(shù)據(jù)的采集工作和設(shè)備的控制工作，它主要是由不同的無線射頻節(jié)點、傳感器節(jié)點和農(nóng)業(yè)設(shè)備節(jié)點等構(gòu)成。智能大棚系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)業(yè)設(shè)備的遠程控制，而且能夠?qū)?shù)據(jù)進行分析、存儲、清理，最終通過圖表和表格的方式向用戶展示。智能大棚系統(tǒng)的流程圖如下圖2所示。

圖2 智能大棚系統(tǒng)流程圖

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在溫室大棚中的集成應用

1.數(shù)據(jù)采集技術(shù)

應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以有效的完成溫室大棚內(nèi)的數(shù)據(jù)采集工作，得到我們想要的數(shù)據(jù)[3]。比如，在溫室大棚中，我們可以通過對農(nóng)作物的種類和生長特點進行分析，來布置相應的光照傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、二氧化碳傳感器等設(shè)備，來完成對農(nóng)作物所需的環(huán)境數(shù)據(jù)的采集工作。一般來說，我們采集的信息會經(jīng)過RFID和WSN及時的傳遞到數(shù)據(jù)獲取和分析單元，數(shù)據(jù)經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)關(guān)的分析處理后最終被上報至服務器。其中，嵌入式的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)設(shè)備設(shè)有多個數(shù)據(jù)傳輸、控制和傳感方面的接口。物聯(lián)網(wǎng)關(guān)的服務器設(shè)備主要用于對數(shù)據(jù)進行接收、解析、組包和發(fā)送等方面的工作。

1.設(shè)施控制技術(shù)

一般來說，溫室大棚中存在用于噴灌和采光等方面的農(nóng)業(yè)設(shè)備，而且配電箱附近設(shè)有能夠自動化的控制板，不僅可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)設(shè)備的手動控制和自動控制，而且可以使這兩種控制方式有效結(jié)合。我們采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過信息感知層處理之后，可以同服務器設(shè)定的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行對比，按照預先設(shè)定的參數(shù)，經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)服務器，向農(nóng)業(yè)設(shè)備發(fā)送命令，農(nóng)業(yè)設(shè)備就可以按照程序自動進行工作?？刂泼钸€可以經(jīng)過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對控制的反饋，從而對風機、遮陽、閥門等設(shè)備進行有效控制，最終實驗對智能溫室大棚環(huán)境條件的控制。

2.視頻監(jiān)控技術(shù)

我們可以通過在溫室大棚內(nèi)安裝監(jiān)控，來實現(xiàn)溫室大棚內(nèi)的視頻監(jiān)控。一般來說，監(jiān)控攝像機主要安裝在大棚的溫室兩側(cè)以及入口等處，通過視頻監(jiān)控可以對大棚現(xiàn)場情況有一個詳細的了解。我們利用攝像機內(nèi)的視頻圖像，可以在任何時候都實現(xiàn)大棚內(nèi)的遠程監(jiān)控，對農(nóng)作物的具體生長狀況了如指掌，可以為科研和生產(chǎn)等工作提供可靠的資料，同時也能保障溫室大棚的安全，減少對大棚農(nóng)作物的偷盜現(xiàn)象。一般來說，視頻監(jiān)控采用的是流媒體技術(shù)，流媒體技術(shù)利用流媒服務器來實現(xiàn)視頻的轉(zhuǎn)發(fā)、輸入和輸出等功能。

3.終端用戶應用技術(shù)

一般來說，溫室大棚主要包括便攜電腦、智能手機、PC機和PDA等應用終端。具有B/S結(jié)構(gòu)的服務器能夠有效實現(xiàn)智能溫室大棚的日常管理和維護等方面的工作，可以給不同的用戶提供不同的服務。一般來說，能夠有效實現(xiàn)為終端用戶提供設(shè)備的信息管理、用戶管理以及種植交流等方面的應用。其中，設(shè)備的信息管理主要包括傳感器、大棚和農(nóng)業(yè)設(shè)備等方面信息的管理。用戶管理主要包括用戶增加、用戶刪除和權(quán)限管理等。種植交流主要包括專家論壇、聊天工具和供求信息的顯示等方面。

四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)控制系統(tǒng)

1.溫度控制子系統(tǒng)

一旦溫度上升到大于設(shè)定值，PLC控制器就會開啟大棚卷簾和通風機組，使戶外的空氣進入，同時能夠?qū)峥諝馀懦觯@樣溫室大棚內(nèi)的溫度就會又下降到溫度的設(shè)定值。如果溫度下降到小于設(shè)定值，PLC控制器就會就會對通風機組和大棚卷簾進行關(guān)閉，同時光照系統(tǒng)會相應的開啟，這樣溫度又會回升到設(shè)定值。

2.濕度控制子系統(tǒng)

一旦濕度上升到大于設(shè)定值，PLC控制器就會啟動通風機組，使戶外的空氣進入，同時能夠?qū)駳馀懦?，這樣溫室大棚內(nèi)的濕度就會又下降到濕度的設(shè)定值。如果濕度下降到小于設(shè)定值，PLC控制器就會對噴霧器灌溉系統(tǒng)進行開啟，這樣濕度又會回升到設(shè)定值。

3.CO2濃度控制子系統(tǒng)

一旦CO2濃度上升到大于設(shè)定值，PLC控制器就會啟動通風機組，使戶外的空氣進入，同時能夠?qū)O2氣體排出，這樣溫室大棚內(nèi)的CO2濃度就會又下降到濃度的設(shè)定值。如果CO2濃度下降到小于設(shè)定值，PLC控制器就會對通風機組進行關(guān)閉，同時對CO2控制器進行開啟，這樣CO2濃度又很快回到了設(shè)定值。

五、溫室大棚應用實例

環(huán)境感知是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用基礎(chǔ)，農(nóng)民如果僅僅依靠自己的經(jīng)驗對農(nóng)業(yè)大棚進行管理和種植，就會很難保證大棚的經(jīng)濟效益，容易造成浪費，不利于節(jié)約成本。我們可以在大棚內(nèi)布設(shè)傳感器和各種設(shè)備，來實現(xiàn)對大棚內(nèi)溫度、濕度和CO2濃度等方面的控制，并且根據(jù)我們實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)對農(nóng)作物進行施肥、灌溉、防治病蟲害等工作，這樣能夠有效促進農(nóng)作物的生長，有利于農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

例如，在溫室大棚內(nèi)蔬菜種植時，我們可以建立一套基于遠距離系統(tǒng)的RFID蔬菜識別系統(tǒng)，通過將近距離移動收發(fā)器植入到蔬菜內(nèi)，系統(tǒng)可以對蔬菜準確的識別，并且可以為農(nóng)民提供準確的資料和信息。

結(jié)語：

本文重點介紹了計算機物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)溫室領(lǐng)域方面的應用，并對應用的情況作了簡要的分析。計算機物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過對光照、溫度和濕度等因素的控制，促進農(nóng)作物的生長，從而保障我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。因此，我們應該積極把先進技術(shù)引入到農(nóng)業(yè)中來，這樣才能有效促進現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的建設(shè)。

參考文獻：

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城市綠地廊道不僅是維護城市生態(tài)平衡、美化城市景觀環(huán)境的重要手段，同時，它有機聯(lián)系城市內(nèi)外自然環(huán)境，引入郊野新鮮空氣，可緩解城市熱島效應，改善城市氣候。因此，城市綠地廊道也是組織城市通風的重要載體。尤其對于城市的夏季高溫是其最惡劣氣候條件，利用綠地廊道組織城市自然通風為城市降溫顯得尤為重要。

選擇正確的城市平面組合形式：合理栽種樹木，形成綠化廊道，有利于導風、透風。樹木可以降低風速，通常風速減少10%以上的范圍，迎風可達樹高的5倍，背風可達樹高的2倍，保護綠化帶如能使4%的風透過則可發(fā)揮最大的防風效果；樹木層的下層開放的植物栽種計劃可讓涼風吹過，濃密的大樹及林下灌木則可阻擋強風侵襲；建筑物或活動頻繁場所應安置有遮陰樹或大片草坪等有冷卻空氣效果地區(qū)的下風處。

緩解城市熱島的綠地廊道通常應具備兩個條件：一是方向性，綠地廊道應順應本地區(qū)的主導風向，并且，根據(jù)實驗研究顯示，當風向與廊道風口呈一定夾角，具體為30°至60°時，“穿堂風”最為順暢，且風速均勻。同時，在保證廊道主體方向順應主導風向的前提下，廊道形式的曲折會增加風在城市內(nèi)部的流動；二是貫通性：城市綠地廊道應盡量與城市外圍郊野綠地直接溝通，形成整體，并貫穿城市內(nèi)部，避免在城市內(nèi)部形成綠化孤島。

2.3建筑細節(jié)重改善

自然通風的風壓作用和熱壓作用隨著建筑物的高度而增強，由此，高層建筑的自然通風較為有利，但是，高樓林立下的“山谷”對風場結(jié)構(gòu)和大氣污染的時空分布產(chǎn)生強烈的影響，形成“峽谷”效應。同時，高層建筑卻把城市上空的高速風引向地面，帶來變幻莫測的“高樓風”，危害行人和行車安全；風荷過大，玻璃幕墻會出現(xiàn)“雪崩”損壞?！皪{谷”效應的另一表現(xiàn)形式是由于高層建筑云集，在建筑群體之間某些區(qū)域內(nèi)可能形成“死小區(qū)”，空氣不流通，造成嚴重的空氣污染。同時高層建筑群還可能產(chǎn)生電子屏蔽效應，對電子信號、無線電波產(chǎn)生影響。高樓林立所造成的“峽谷”效應，已成為現(xiàn)代城市的公害。因此對周邊地區(qū)自然通風的穩(wěn)定性和控制不利，造成的高速風使得建筑周邊的人群行走艱難。

a）基座型建筑

由于“樓房風”對行人的危害，可將高層建筑的下層部分規(guī)劃為一大片的低層建筑物，以此減少對行人活動層的影響，下層部分的大片低層建筑稱為高層建筑的基座；底層建筑設(shè)計的高度必須比周圍的建筑物高，以避免樓房風影響周圍的低矮建筑，形成過渡層。

b）中空化建筑

在建筑物的中層部分設(shè)置大開口，使得風能穿透而過，由此降低高層建筑引起的高空高速下沉風風速，建筑物中空層設(shè)置的位置以接近受風面的氣流分歧點附近，其風速增加領(lǐng)域為最小。

c）其他措施

建筑平面轉(zhuǎn)角處理：角偶鋸齒狀處理，使迎風側(cè)上游處面積小，而下游處面積大；或?qū)⒔ㄖ锲矫鎴A形化以降低風速增加領(lǐng)域。

墻面凹凸變化：將建筑物墻面做成凹凸狀，以阻擾氣流，降低橫切建筑物側(cè)面的風速；建筑物墻面凹凸狀變化，可籍遮陽板或增設(shè)陽臺方式處理。

3總結(jié)

建筑的室外風環(huán)境是影響生活其中人員舒適性的重要內(nèi)容，也是影響室內(nèi)熱、風環(huán)境的基礎(chǔ)條件。合理的建筑布局、體型設(shè)計和室外園林綠化布置往往產(chǎn)生舒適的室外風環(huán)境和理想的室內(nèi)自然通風，也會減少室內(nèi)空調(diào)負荷，體現(xiàn)了節(jié)能、生態(tài)、綠色的建筑理念。

街道風環(huán)境受城市氣候、區(qū)域地形、街道形態(tài)等眾多因素影響，本文主要從街道及其兩側(cè)建筑層面進行研究，分析表明建筑布局的合理性、通風廊道的建立及建筑本身的各項細節(jié)均能改善街道立面的自然通風環(huán)境，具體措施包括交錯式建筑群布局、逐漸抬升的建筑高度、順應主導風向的建筑方位、精心布局與設(shè)計通風廊道、建筑垂直變化與開口優(yōu)化。

參考文獻：

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[2] 王雪英，許東，丁波，有關(guān)城市風環(huán)境上設(shè)計的若干問題的探討[J].遼寧工業(yè)大學學報（自然科學版），2009，29（3）：174-177

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[4] 劉姝宇，沈濟黃，城市氣候研究在中德的城市規(guī)劃中的整合途徑比較研究[D]，浙江大學博士學位論文，2012

作者簡介：

劉倩，女，助理工程師，碩士，1990年2月，工作單位：廣東省建筑科學研究院。