基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室智能監(jiān)測系統(tǒng)

王蓓

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種融合了傳感器、信息處理技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的新型信息技術(shù)，被廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)設(shè)施中，受到人們的認(rèn)可。近年來在現(xiàn)代溫室環(huán)境監(jiān)測和調(diào)控、產(chǎn)品溯源及病蟲害診治方面獲得了巨大貢獻(xiàn)。文章主要從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)入手，研究了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室智能監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，以供參考完善。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 溫室智能監(jiān)測系統(tǒng) 設(shè)計(jì)路線

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室智能監(jiān)測系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用，能夠?qū)崟r(shí)遠(yuǎn)距離監(jiān)控溫室運(yùn)行的情況，為溫室內(nèi)部的農(nóng)作物生長提供良好的生態(tài)環(huán)境，及時(shí)管理溫室中農(nóng)作物生長的情況，從而提升農(nóng)作物的生產(chǎn)產(chǎn)量與生產(chǎn)水平，促進(jìn)信息化農(nóng)業(yè)建設(shè)的發(fā)展。

1 溫室智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)框架

一般情況下，為了提升物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室智能監(jiān)測效率，大部分的溫室智能環(huán)境監(jiān)測會(huì)使用分布式系統(tǒng)架構(gòu)方式來檢測溫室內(nèi)部氣候環(huán)境。溫室智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)框架主要包括以下幾部分：

1.1 溫室現(xiàn)場監(jiān)測控制層

作用是將溫室內(nèi)部的各種環(huán)境參數(shù)傳送到控制層中，然后按照系統(tǒng)設(shè)置的系數(shù)對(duì)設(shè)備使用進(jìn)行控制。

1.2 總控室群測群控層

通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)將控制器中的因數(shù)傳送到計(jì)算機(jī)主控室中，讓技術(shù)人員按照規(guī)定來處理數(shù)據(jù)信息，達(dá)到自動(dòng)化控制的目的。

1.3 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離訪問層

在系統(tǒng)遠(yuǎn)程綜合服務(wù)平臺(tái)上，利用授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)對(duì)溫室環(huán)境中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，達(dá)到提升遠(yuǎn)距離管理效率的目的。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)路線

2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)背景下，溫室智能監(jiān)測系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，主要是通過現(xiàn)場監(jiān)控子系統(tǒng)對(duì)溫室環(huán)境數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集和處理，從而提升溫室環(huán)境數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性與真實(shí)性。但是由于溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的采集受測量電路性能和傳感器準(zhǔn)確性等一系列因素的影響，因此，必須采用平滑方式對(duì)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。具體操作方法為：使用分布圖法將采集的溫室環(huán)境數(shù)據(jù)中存在的離異值排除，防止傳感器出現(xiàn)故障以及網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)生異常情況，降低平滑處理的效率，從而影響到數(shù)據(jù)采集的真實(shí)性。

2.2 異步數(shù)據(jù)交換

遠(yuǎn)距離監(jiān)控子系統(tǒng)的作用即是將溫室環(huán)境中數(shù)據(jù)采集與使用設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，方便用戶了解溫室環(huán)境的基本情況。但是由于遠(yuǎn)距離監(jiān)控子系統(tǒng)內(nèi)部包含了設(shè)備控制、歷史數(shù)據(jù)查詢、因數(shù)設(shè)置和報(bào)表分析的信息數(shù)據(jù)，必須采用Ajax技術(shù)的異步數(shù)據(jù)交互模式，建立一個(gè)遠(yuǎn)距離的監(jiān)控系統(tǒng)，方便用戶實(shí)時(shí)監(jiān)控溫室環(huán)境的同時(shí)，減輕服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，達(dá)到提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率的目的。例如在溫室智能監(jiān)測系統(tǒng)中，在用戶遠(yuǎn)距離用戶頁面中的JavaScript定時(shí)向Set Interval函數(shù)發(fā)出請(qǐng)求，不斷觸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)部的Ajax引擎，將數(shù)據(jù)更新請(qǐng)求傳輸?shù)絎eb服務(wù)其中，然后通過檢索最新的溫室環(huán)境數(shù)據(jù)，將采集的信息儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫中，借助JOSN格式將儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)資料傳輸?shù)皆瓉淼目蛻舳酥校瑢?shí)現(xiàn)溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的同步更新與共享。

2.3 設(shè)備控制

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)背景下，溫室智能監(jiān)測系統(tǒng)中的設(shè)備控制內(nèi)容主要包括以下幾方面：

2.3.1 設(shè)備狀態(tài)的同步更新

該系統(tǒng)的功能是：當(dāng)系統(tǒng)中某一部分的子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)改變后，可及時(shí)通知另一個(gè)子系統(tǒng)，確保子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間運(yùn)行狀態(tài)的同步更新，從而提升控制指令的安全性與準(zhǔn)確性。

2.3.2 控制邏輯

現(xiàn)場控制指令執(zhí)行后，會(huì)將采集信息傳輸?shù)较乱粋€(gè)現(xiàn)場監(jiān)控軟件中，將相應(yīng)的控制子函數(shù)調(diào)取出來，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制，等到設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)改變后，就會(huì)傳回到遠(yuǎn)距離客戶端中。

2.3.3 溫室溫度系統(tǒng)智能控制

現(xiàn)階段，我國溫室控制設(shè)備中采用的智能控制系統(tǒng)時(shí)開關(guān)控制，該系統(tǒng)控制變量是分散的，能夠連續(xù)擾動(dòng)輸入變量，是一個(gè)較為常用的典型混雜動(dòng)態(tài)化系統(tǒng)。

2.4 設(shè)備狀態(tài)識(shí)別和校準(zhǔn)

溫室智能監(jiān)測系統(tǒng)中的雙向型設(shè)備的無位置反饋裝置，它的運(yùn)行狀態(tài)主要以時(shí)間為依據(jù)，因此在使用該裝置的過程中，會(huì)受用戶手動(dòng)操作的影響，導(dǎo)致反饋裝置檢測的具體位置和控制系統(tǒng)識(shí)別記憶的位置存在明顯差距，而圖像識(shí)別技術(shù)自動(dòng)校準(zhǔn)的目的，主要是保證反饋裝置監(jiān)控位置與實(shí)際位置保持一致。例如在設(shè)備自動(dòng)校準(zhǔn)中DS-2CD3212D-15型號(hào)的網(wǎng)絡(luò)紅外攝像機(jī)運(yùn)用，主要是按照校準(zhǔn)指令→獲取圖像→圖像規(guī)格化→圖像灰度比→濾波去噪→Zernike矩的提取→比對(duì)設(shè)置狀態(tài)→運(yùn)行時(shí)間的確認(rèn)→天窗關(guān)閉等一系列流程來實(shí)時(shí)采集溫室環(huán)境中的圖像，借助系統(tǒng)內(nèi)部的Zernike矩將采集的圖像調(diào)取出來，將天窗開度的實(shí)時(shí)圖像比例設(shè)置成0%、50%以及100%，然后比較系統(tǒng)中設(shè)置的特征狀態(tài)的Zernike矩圖像，對(duì)某一階段的天窗狀態(tài)運(yùn)行情況進(jìn)行識(shí)別，以此計(jì)算出當(dāng)天開啟與關(guān)閉所需要的時(shí)間。經(jīng)過試驗(yàn)證明，天窗從開始到關(guān)閉等整個(gè)運(yùn)行過程所需要的時(shí)間是30s，提取的溫室環(huán)境圖像特征時(shí)間是2～3s，雖然存在誤差，但是由于天窗中安裝了限位開關(guān)，因此圖像提取的運(yùn)行時(shí)間誤差的2～3s，不會(huì)影響到天窗運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，符合溫室環(huán)境監(jiān)測的要求。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)框架與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理、異步數(shù)據(jù)交換、設(shè)備控制以及設(shè)備狀態(tài)識(shí)別和校準(zhǔn)等系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)路線的內(nèi)容，有利于提升物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室智能監(jiān)測系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室中環(huán)境與濕度的遠(yuǎn)距離監(jiān)控，為溫室中農(nóng)作物生長提供良好的生態(tài)環(huán)境。

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作者單位

上海電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 上海市 201411