基于物聯網的智慧農業大棚系統設計

摘 要：物聯網技術在農業領域中有著廣泛的應用前景。本文提出了基于物聯網技術的智慧農業大棚系統設計方案，并介紹了其主要功能特點及應用價值。基于物聯網的智慧農業大棚系統將互聯網從桌面延伸到田野，讓溫室實時在線，從而實現農業大棚與數據世界的完美融合，必將引領現代農業發展。

關鍵詞：物聯網；智慧農業；系統設計

中圖分類號：TP391.44 文獻標識碼：A

隨著農業產業規模的不斷提高和土地集中化耕種的推行，越來越多的農產品在大棚中培育，傳統的人工控制模式已不能滿足現代精準農業的要求[1]。

物聯網技術在農業中的應用是當今世界農業發展的新潮流[2]，引領現代農業發展，它既能提高農業精細化水平，又能節約資源、增產增效，確保農產品質量安全。

1 系統設計

1.1 系統目標

基于物聯網的智慧農業大棚系統通過傳感器實時采集室內溫度和土壤溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照等環境參數，經由無線信號收發模塊傳輸數據，根據用戶需求，實現對大棚的遠程智能控制[3]。

該系統還可推廣到園林園藝、畜牧養殖等相關農業領域，為實現對環境進行自動控制、智能管理，對農業綜合生態信息自動監測提供科學依據[4]。

1.2 系統架構

系統通過環境參數傳感器和高清視頻攝像頭等組建了一個可以遠程感知的數字大棚，采集的數據通過3G移動網絡傳輸到控制中心進行數據關聯、數據分析，實現智慧農業大棚一體化解決方案。

系統的總體架構分為傳感信息采集、無線傳輸、遠程控制和數據分析處理四部分[5]。

圖1 系統總體架構圖

傳感信息采集系統：主要負責大棚內環境參數的采集與控制；采用高清網絡攝像機，實時拍攝大棚內視頻信息。

無線傳輸系統：將采集的環境參數和視頻信息，通過3G移動網絡傳送到控制中心。

遠程控制系統：通過控制設備和繼電器電路可以自由操控各種農業生產設備。

數據分析處理系統：用戶可隨時隨地通過電腦或移動終端進行數據查詢與分析，為用戶提供決策依據。

圖2 系統組成圖

2 系統功能特點

基于物聯網的智慧農業大棚系統，內置先進的無線感應器，不用布線，可實時監測溫室大棚中的溫、濕度等信息，通過無線ZigBee技術，與相關設備連接，當室內溫、濕度、光照等信息超過或低于系統設定范圍時，可自動打開或關閉相關設備進行調控，營造作物適宜生長環境。

圖3 系統管理示意圖

主要系統功能特點如下：

（1）系統可實時、連續的采集各項環境參數，以數字、圖形、圖像等多種方式進行記錄和顯示。

（2）系統可對傳感器采集的溫濕度、光照等數據在后臺實現自動處理，與設定閾值比對，并根據結果自動調節大棚內溫濕度、光照控制設備，實現大棚的全自動化管理。

（3）系統可設定各監控點的報警閥值，當出現數據異常時自動發出報警信號。

（4）無線網關設備具備豐富的硬件接口，可以提供有線、無線等多種方式的通訊手段。

3 結語

相關資料表明，在智慧農業大棚中，每平方米一季可產番茄30kg-50kg，黃瓜40kg，相當于露地栽培產量10倍以上，其他各類作物在這種環境下的產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調到最佳狀態，據計算，可有效節水、節肥和節藥，使整體能耗降低15%—50%。

基于物聯網的智慧農業大棚系統將互聯網從桌面延伸到田野，讓溫室實時在線，從而實現農業大棚與數據世界的完美融合。

圖4 產量比較圖

圖5 能耗比較圖

參考文獻

[1] 施連敏，陳志峰，蓋之華.物聯網在智慧農業中的應用[J].農機

化研究，2013（06）：250-253.

[2] 劉琪.物聯網技術的研究現狀及發展趨勢的展望[J].科技風，

2013（04）：225.

[3] 劉明.國內外溫室產業發展現狀與研究進展[J].安徽農業科

學，2008，21（2）：26-28.

[4] 盧闖，等.物聯網在設施農業中的應用研究[J].農業網絡信息，

2011（09）：10-13.

[5] 郭陽雪，等.農業大棚溫度遠程實時監控系統設計[J].安徽農

業科學，2013（03）：1308-1310.

作者簡介：

段益群（1962-），女，學士，副教授.研究領域：軟件工程.

劉國彥（1978-），男，碩士，講師.研究領域：軟件工程.