計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

李 冰 王宛平

（1.平頂山學(xué)院 河南 平頂山 467000；2.河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院 河南 平頂山 467000）

0 現(xiàn)狀

我國(guó)是一個(gè)擁有13億人口的農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中具有舉足輕重的地位。我國(guó)農(nóng)業(yè)種植的歷史可以追溯到兩千多年前。中華人民共和國(guó)成立后，我國(guó)逐漸從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)走向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。但我國(guó)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平依然不高，諸多因素制約著農(nóng)業(yè)的發(fā)展。[1]

首先，農(nóng)業(yè)的科技化水平不高，受氣候影響較大。[1-2]

其次，農(nóng)業(yè)沒(méi)有形成規(guī)模化，農(nóng)業(yè)成本高產(chǎn)值低。在廣大農(nóng)村地區(qū)，農(nóng)業(yè)種植主要以家庭為單位，沒(méi)有形成規(guī)模，抗風(fēng)險(xiǎn)能力較差。一旦出現(xiàn)自然災(zāi)害，對(duì)家庭收入影響很大。這也直接推動(dòng)了農(nóng)村的廣大青壯年勞動(dòng)力進(jìn)入城市打工，以獲得更高的個(gè)人價(jià)值回報(bào)。

如何推動(dòng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，一直是國(guó)家經(jīng)濟(jì)工作中的頭等大事。為了推動(dòng)農(nóng)業(yè)的科技化水平，本文研究了計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)銷售中的應(yīng)用。

1 基于無(wú)線傳感器的監(jiān)控系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)中的應(yīng)用

隨著人民生活水平的提高，反季節(jié)蔬菜、綠色蔬菜、有機(jī)蔬菜的需求越來(lái)越多。我們深入平頂山市幾家較大的果蔬生產(chǎn)企業(yè)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，果蔬生產(chǎn)企業(yè)對(duì)生產(chǎn)蔬菜的溫室的生產(chǎn)環(huán)境控制要求越來(lái)越高，從以前的簡(jiǎn)單的對(duì)溫度、土壤濕度進(jìn)行監(jiān)控，到現(xiàn)在還需要對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境的土壤濕度、土壤PH值、空氣中的CO2濃度以及光照度等眾多環(huán)境因素進(jìn)行監(jiān)控。以前蔬菜生產(chǎn)企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)的監(jiān)控簡(jiǎn)單地采用人工數(shù)據(jù)監(jiān)控方式。工人要間隔一段時(shí)間，采集數(shù)據(jù)，根據(jù)生產(chǎn)要求，通過(guò)不同的開(kāi)關(guān)，調(diào)整控制生產(chǎn)環(huán)境。而隨著企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，溫室的數(shù)量多，需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大。如此大量的的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)僅僅使用傳統(tǒng)的人工數(shù)據(jù)監(jiān)控方式已經(jīng)無(wú)法滿足企業(yè)生產(chǎn)的需要。另外，蔬菜生產(chǎn)企業(yè)的蔬菜生生長(zhǎng)一般都要求是溫度較高、潮濕的環(huán)境，一般應(yīng)避免工人長(zhǎng)時(shí)間在這樣惡劣的環(huán)境下工作。因而，改變數(shù)據(jù)監(jiān)控方式已經(jīng)成為這些蔬菜生產(chǎn)企業(yè)的迫在眉睫的大事。

為了解決企業(yè)的這一問(wèn)題，我們?cè)谠圏c(diǎn)企業(yè)平頂山市建西果蔬公司引入了基于無(wú)線傳感器的監(jiān)控系統(tǒng)。

基于無(wú)線傳感器的監(jiān)控系統(tǒng)包含無(wú)線傳感器、動(dòng)作器、微處理器和無(wú)線傳輸模塊組成。其中，無(wú)線傳感器用于對(duì)包括溫度、濕度、CO2濃度、光照度等溫室內(nèi)欲監(jiān)控的數(shù)據(jù)的采集。動(dòng)作器是指溫度控制開(kāi)關(guān)、灌溉設(shè)備開(kāi)關(guān)、通風(fēng)設(shè)備開(kāi)關(guān)以及繼電器等執(zhí)行特定動(dòng)作的設(shè)備。當(dāng)需要調(diào)整某一個(gè)或某些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)控制相應(yīng)開(kāi)關(guān)。微處理器用于處理傳感器采集的數(shù)據(jù)并按照事先設(shè)定的邏輯對(duì)動(dòng)作器進(jìn)行控制。無(wú)線傳輸模塊用于傳輸無(wú)線傳感器采集的數(shù)據(jù)到微處理器或用戶。無(wú)線傳輸模塊可以采用ZigBee協(xié)議[3]。ZigBee是一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)定，主要由ZigBee Alliance制定，底層是采用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的媒體存取層與實(shí)體層[4]。ZigBee的主要特色有低速、低耗電、低成本、支援大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、支援多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒌蛷?fù)雜度、快速、可靠、安全。

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)控的自動(dòng)化，把工人從繁重的數(shù)據(jù)監(jiān)控中解放出來(lái)。人工監(jiān)控只能在監(jiān)控時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，而兩次監(jiān)控時(shí)間點(diǎn)之間則是監(jiān)控盲區(qū)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)控，這比人工監(jiān)控要更加精確。

2 農(nóng)業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)中的應(yīng)用

在我們走訪調(diào)研的過(guò)程中，企業(yè)管理人員都提到了在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)設(shè)施、肥料和農(nóng)產(chǎn)品被盜和生產(chǎn)工人操作不規(guī)范等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，另外，病蟲(chóng)害也是企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中不可避免的一個(gè)棘手問(wèn)題。很多時(shí)候，由于未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)蔬菜生產(chǎn)過(guò)程中的病蟲(chóng)害，最后導(dǎo)致企業(yè)的產(chǎn)品無(wú)法滿足客戶的要求，損失慘重。另外，為了食品的安全考慮，實(shí)施視頻監(jiān)控系統(tǒng)事在必行。

針對(duì)企業(yè)的以上問(wèn)題，我們?cè)谠圏c(diǎn)企業(yè)平頂山市建西果蔬公司引入了農(nóng)業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

農(nóng)業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是由前端部分、傳輸部分、顯示和記錄部分組成[5]。

2.1 前端部分

前端部分是農(nóng)業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻信息采集部分。它布置在溫室的某一位置上，使其視場(chǎng)角能覆蓋整個(gè)被監(jiān)視的各個(gè)部位。如果被監(jiān)視場(chǎng)所面積較大，為了節(jié)省攝像機(jī)所用的數(shù)量、簡(jiǎn)化傳輸系統(tǒng)及控制與顯示系統(tǒng)，在攝像機(jī)上加裝適當(dāng)?shù)溺R頭，使攝像機(jī)所能觀察的場(chǎng)景更清楚。攝像部分一般安裝在監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)，它一般包括攝像機(jī)、鏡頭、防護(hù)罩和支架等。它對(duì)監(jiān)視區(qū)域進(jìn)行攝像并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。攝像機(jī)分為彩色和黑白兩種，一般黑白攝像機(jī)要比彩色的靈敏度高，比較適合用于光線不足的地方。該視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施的目的是監(jiān)視事物的位置和異常情況，可采用黑白攝像機(jī)。常用的鏡頭種類包括：定焦鏡頭和變焦鏡頭兩種。定焦鏡頭分為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭和廣角鏡頭兩種。廣角鏡頭監(jiān)視的角度較寬，距離較近。標(biāo)準(zhǔn)鏡頭監(jiān)視的角度和距離適中。根據(jù)該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，我們選擇了標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。前端部分把監(jiān)視的內(nèi)容變?yōu)閳D像信號(hào)，傳送給控制中心的監(jiān)視器上。

2.2 傳輸部分

傳輸部分就是系統(tǒng)圖像信號(hào)的傳輸通道。該視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用視頻基帶(同軸電纜)傳輸方式。對(duì)圖像信號(hào)的傳輸重點(diǎn)要求在圖像信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸系統(tǒng)后，不產(chǎn)生明顯的噪聲、失真，保證原始圖像信號(hào)的清晰度和灰度等級(jí)沒(méi)有明顯下降等。該視頻系統(tǒng)應(yīng)用于溫室的監(jiān)控，各個(gè)前端攝像機(jī)距離監(jiān)控中心比較近，故采用同軸電纜傳輸，既經(jīng)濟(jì)又可以保證圖像質(zhì)量。

2.3 顯示和記錄部分

此方案設(shè)計(jì)采用硬盤(pán)錄像機(jī)和顯示器來(lái)完成所有攝像機(jī)信號(hào)的顯示，并通過(guò)硬盤(pán)進(jìn)行錄像，根據(jù)對(duì)錄像資料保存時(shí)間的需求配備相應(yīng)容量的硬盤(pán)。

另外為了保證監(jiān)控系統(tǒng)正常穩(wěn)定工作，該視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用UPS集中供電。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)技術(shù)將會(huì)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。本文通過(guò)基于無(wú)線傳感器的監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用研究，可以看到計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的廣闊應(yīng)用，計(jì)算機(jī)技術(shù)必將為推動(dòng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展做出不可忽視的作用。

［1］張升堂,劉音,郭傳金.中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)必需性分析[J].西北水力發(fā)電,2002,18(4)：50-52.

［2］李志強(qiáng).農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展對(duì)策[J].河南農(nóng)業(yè),2008,12：59.

［3］喬曉軍,張馨,王成,任東,何秀紅.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2005,21：232-234.

［4］韓安太,何勇,李劍鋒,陳志強(qiáng),孫延偉.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧蟲(chóng)聲信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2010,26(6)：181-185.

［5］張瑋.鄭西客運(yùn)專線綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子應(yīng)用,2010,322(11)：182-184.