基于物聯(lián)網(wǎng)的果園水肥一體控制系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

王喬振

（萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東萊蕪 271100）

開發(fā)與推廣應(yīng)用基于物聯(lián)網(wǎng)的果園水肥一體控制系統(tǒng)，能夠在極大程度上提高果園的灌溉、施肥效率，提高果園的生產(chǎn)產(chǎn)量和質(zhì)量。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的果園水肥一體控制系統(tǒng)的開發(fā)

1.1 系統(tǒng)構(gòu)架 基于物聯(lián)網(wǎng)的果園一體控制系統(tǒng)主要包括5個(gè)層次，即設(shè)備層、通信層、數(shù)據(jù)層、接口層和用戶層[1]。層次和層次之間雖然是獨(dú)立的，但是也有著很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，有著相輔相成的關(guān)系。設(shè)備層主要是對各種環(huán)境背景下的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并對其進(jìn)行控制和處理。通信層是由VPN、3G/4G、WiFi、ZigBee 4種網(wǎng)絡(luò)結(jié)合而成的，可以按照果園的實(shí)際情況來采取不一樣的接入方式[2]。數(shù)據(jù)層是整個(gè)系統(tǒng)中專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的貯存、運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)層次，系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)都可以在數(shù)據(jù)層中查找到。接口層是負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)用戶應(yīng)用系統(tǒng)、用戶使用決策的，主要采用的是Web接口軟件和服務(wù)器。用戶層是專門為果園用戶所設(shè)計(jì)的，其可以在不一樣的硬件環(huán)境下，根據(jù)用戶的差異性需求實(shí)施運(yùn)行，如用戶端的水肥一體化控制系統(tǒng)、Web網(wǎng)站系統(tǒng)等。

1.2 桌面水肥一體化控制系統(tǒng)及接口軟件 首先，桌面水肥一體化控制系統(tǒng)主要是使用的C/S模式，通過互聯(lián)網(wǎng)和Web來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的傳輸和設(shè)備的命令，使得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以實(shí)施運(yùn)轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)需要用戶登錄自己的用戶名和密碼才能正式進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部，而每個(gè)用戶的密碼都是可以自己設(shè)置的，因此可以起到很好的保密作用。在系統(tǒng)主頁上主要有4個(gè)模塊，一是環(huán)境監(jiān)控模塊。該模塊需要從數(shù)據(jù)層內(nèi)獲取相關(guān)的實(shí)施數(shù)據(jù)信息，從而對果園內(nèi)部的氣象和土壤環(huán)境等進(jìn)行了解，該模塊支持實(shí)時(shí)的環(huán)境數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)查詢功能，用戶可以在該模塊中查找到自己想要的信息。二是手動(dòng)灌溉、施肥模塊。該模塊對于一體化控制系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)置按鈕都可以進(jìn)行控制，在進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮饕院螅粹o的顏色會(huì)有所變化，這就意味著已經(jīng)完成了一個(gè)控制操作動(dòng)作，頁面中就會(huì)在同一時(shí)間出現(xiàn)很多個(gè)果園分區(qū)的信息。三是智能灌溉、施肥模塊。該模塊又可以分成自動(dòng)灌溉、施肥和管理，用戶可以根據(jù)自己的需要選擇管理或自動(dòng)施肥，自動(dòng)灌溉施肥可以在一定時(shí)間內(nèi)對果園進(jìn)行施肥和灌溉，用戶也可以自己設(shè)置一個(gè)時(shí)間。與此同時(shí)，該模塊還可以同時(shí)顯現(xiàn)出果園施肥的動(dòng)態(tài)和視頻，即便管理人員沒有在果園現(xiàn)場，也可以通過遠(yuǎn)程功能進(jìn)行監(jiān)督和管理，在極大程度上減少了管理人員的工作量。四是數(shù)據(jù)采集模塊。該模塊可以收集到果園的很多信息，還可以通過系統(tǒng)對其下達(dá)命令，根據(jù)用戶的需求對土壤、溫濕度、陽光、水分等信息進(jìn)行收集和保存，Web接口軟件可以在收到數(shù)據(jù)之后，對其進(jìn)行分析和處理，轉(zhuǎn)換成為用戶看得懂的數(shù)據(jù)并最終進(jìn)行保存[3-4]。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的果園水肥一體控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果

首先，與人工灌溉、施肥相比，基于物聯(lián)網(wǎng)的水肥一體控制系統(tǒng)應(yīng)用效率很高，通常不會(huì)出現(xiàn)果樹淹死或干涸的情況，有利于推動(dòng)果園標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，降低人工的工作量，讓他們可以有更多的時(shí)間去做其他工作，為果園增加收益。其次，一體化控制系統(tǒng)的應(yīng)用還可以在果園內(nèi)實(shí)施現(xiàn)場測產(chǎn)和長時(shí)間的監(jiān)督，對果樹的生長狀態(tài)進(jìn)行管控，降低果樹病蟲害的發(fā)病率，保障果樹健康生長。最后，與人工灌溉、施肥相比，使用一體化控制系統(tǒng)每年可以給果園節(jié)約60%左右的水資源、50%左右的肥料，而且水果質(zhì)量也有所提升。

3 結(jié)語

果園生產(chǎn)中應(yīng)用水肥一體控制系統(tǒng)，可以有效提高果園的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了有利條件。由于該控制系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的，因此，在開發(fā)和應(yīng)用的時(shí)候應(yīng)盡量挖掘先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。