智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)在湘西地區(qū)應(yīng)用的設(shè)計方案

朱強(qiáng)　王愷鈿　梁家睿　李江　趙旅城

摘要：系統(tǒng)設(shè)計結(jié)合湘西地區(qū)的地理環(huán)境、季節(jié)氣候，進(jìn)行實踐創(chuàng)新，智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)根據(jù)土壤濕度、溫度，農(nóng)作物成長，利用數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，系統(tǒng)自動控制技術(shù)，報警提示并操作技術(shù)等，提供技術(shù)幫助。自動調(diào)節(jié)農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)，控制農(nóng)作物生長情況。實現(xiàn)湘西地區(qū)農(nóng)作物生長自動化，產(chǎn)量可增長化，質(zhì)量可保證化。

關(guān)鍵詞：智能農(nóng)業(yè) 自動控制 實踐創(chuàng)新湘西地區(qū)

前言

在國外，美國建立第一個無線葡萄園，運(yùn)用農(nóng)業(yè)智能控制，在土壤中分布傳感器，通過傳感器傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的監(jiān)控，根據(jù)數(shù)據(jù)分析再進(jìn)行對農(nóng)作物實際控制，實現(xiàn)智能農(nóng)業(yè)。

在我國徐州，由江蘇師范大學(xué)等其他單位發(fā)起成立智能生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。由于徐州蟲草種植數(shù)目多，但是運(yùn)用于蟲草種植的技術(shù)不同，所產(chǎn)出的蟲草質(zhì)量也不同，產(chǎn)品也停留在低水平階段。聯(lián)盟帶領(lǐng)種植戶統(tǒng)一種植技術(shù)，統(tǒng)一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，不斷的開發(fā)高端產(chǎn)品，發(fā)展成徐州蟲草種植的大規(guī)模化，依據(jù)產(chǎn)品不斷打開市場。這樣的方式更好構(gòu)建徐州的農(nóng)業(yè)市情，做到組織化，專業(yè)化，社會化的體系。對于徐州農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，改變徐州農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營模式，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)速率、質(zhì)量，提高動植物的管理，將會起到很大的促進(jìn)作用。智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)的運(yùn)用，將繁重的體力勞動，低效益，高成本變換成解放生產(chǎn)力，高效益，低成本的手段。對于種植過程中得不到農(nóng)作物數(shù)據(jù)或者農(nóng)作物種植技術(shù)不了解的用戶，系統(tǒng)提供技術(shù)支持與數(shù)據(jù)分析等。

1系統(tǒng)軟硬件構(gòu)成

現(xiàn)今我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點是把個體生產(chǎn)和規(guī)模化生產(chǎn)相結(jié)合，智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)計劃在農(nóng)作物生產(chǎn)實現(xiàn)智能自動化的基礎(chǔ)上，在農(nóng)作物的生長過程中進(jìn)行養(yǎng)料、溫度等控制，對季節(jié)、災(zāi)害預(yù)防，土地的規(guī)模化生產(chǎn)。方便個體農(nóng)戶的管理控制，又便于企業(yè)的大規(guī)模管理。如果僅靠個體農(nóng)戶管理控制，浪費大量人力，獲取的數(shù)據(jù)等也不夠準(zhǔn)確，可能出現(xiàn)差錯。為此，在現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理中需要有一套完整的自動控制系統(tǒng)，以控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程，適應(yīng)生產(chǎn)需要。

智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)不僅能對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中土壤參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)土壤參數(shù)達(dá)到系統(tǒng)設(shè)置的數(shù)值時，系統(tǒng)將會自動報警提示，并且將土壤參數(shù)變化等數(shù)據(jù)傳回系統(tǒng)，方便觀察與分析。

（1）主控中心采用數(shù)碼管和儀表盤顯示形式，顯示直觀、可視性好、界面精美。主控中心可顯示土壤濕度、溫度等參數(shù)，農(nóng)作物生長過程中養(yǎng)料數(shù)據(jù)，室外溫度、風(fēng)速、光照等，并且控制自動灌溉，控制報警提示等功能。

（2）土壤傳感器植入土壤中植入之前可選擇需要測量參數(shù)的名稱，如對土壤溫度、濕度等的監(jiān)測。土壤傳感器可擴(kuò)展性強(qiáng)，連接、安裝簡單，可用無線或者有線連接，可節(jié)省人工、材料等，防干擾、輻射設(shè)計，保護(hù)傳感器受到環(huán)境影響或輻射干擾以免傳感器傳回數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。

主控中心和土壤控制器的連接采用無線連接，采用農(nóng)作物種植前，系統(tǒng)對農(nóng)作物面積模塊的劃分方案，對劃分的土地模塊多點采樣，準(zhǔn)確迅速的反映每塊土地規(guī)模的土壤數(shù)據(jù)。

（3）系統(tǒng)軟件由數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)兩部分組成，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要對傳感器收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、收集、顯示、存儲等操作，便于用戶的分析。農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)能時刻的觀察農(nóng)作物的生長情況，并提供技術(shù)方案。在報警提示下，系統(tǒng)自動執(zhí)行簡單操作，同時為用戶提供技術(shù)幫助。

可通過現(xiàn)場計算機(jī)更改土壤和名稱。為了方便巡視人員觀察，采用條形LED屏顯示土壤號和名稱，同時顯示土壤的溫度、濕度等參數(shù)。

2主控界面功能詳細(xì)說明

主控中心通過二十四小時自動采集當(dāng)前環(huán)境信息，并采用主動方式發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳遞至中心控制平臺。特別是土壤，通過這種以數(shù)據(jù)位中心的網(wǎng)絡(luò)，管理人員可以隨時查詢各土壤點當(dāng)前環(huán)境信息，具有高度的實時性和精確度。

（1）用戶管理。用戶在主控中心界面輸入正確的用戶名和密碼，則可以進(jìn)入主控中心的軟件系統(tǒng)。在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中可以添加客戶，客戶可以調(diào)用農(nóng)作物生長的監(jiān)測視頻。客戶的注冊通過手機(jī)號獲得注冊，采用最先進(jìn)的加密，管理員不可查看用戶的密碼。

（2）視頻功能。在農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)中可以實時的對農(nóng)場中布置的攝像頭進(jìn)行監(jiān)控，并實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控。

（3）報警功能。通過報警來提示管理人員各項數(shù)據(jù)的情況，如果與系統(tǒng)中的正常范圍不一致，則會報警。

（4）報警處理功能。用戶如果已經(jīng)注意到某報警，可以標(biāo)記報警提示，系統(tǒng)會在數(shù)據(jù)庫中記錄為已處理。

（5）智能展示功能。土壤中植入的傳感器根據(jù)用戶設(shè)置傳回數(shù)據(jù)的時間戳，將數(shù)據(jù)傳回主控中心，展示功能顯示出傳回數(shù)據(jù)。包含農(nóng)作物生長時養(yǎng)料缺少情況，土壤濕度、溫度情況，以及近幾天的歷史數(shù)據(jù)。

（6）閾值設(shè)置功能o可以設(shè)置各種傳感器的閾值，即最大值最小值，系統(tǒng)根據(jù)數(shù)值的大小來判斷傳感器傳回的數(shù)據(jù)是否合法。

（7）設(shè)備管理。在農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)中添加設(shè)備后就可以進(jìn)入視頻監(jiān)控系統(tǒng)。刪除設(shè)備，設(shè)備被刪除后，則不能再注冊到視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在線設(shè)備，管理員可以查詢出哪些設(shè)備在線，統(tǒng)計設(shè)備的在線信息，以方便運(yùn)營和管理。

（8）設(shè)備權(quán)限。客戶和設(shè)備建立權(quán)限，客戶和設(shè)備原本沒有權(quán)限關(guān)系。而客戶要查看某一設(shè)備的遠(yuǎn)程信息，必須先授權(quán)才能獲取。客戶和設(shè)備之間有多種權(quán)限，改變客戶與設(shè)備權(quán)限，需要多重的驗證信息。系統(tǒng)默認(rèn)對視頻設(shè)備只有視頻連接和查看遠(yuǎn)程錄像的權(quán)限。

3設(shè)計方案在生產(chǎn)中的實際應(yīng)用

在湘西地區(qū)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)前，該系統(tǒng)先進(jìn)行對湘西地區(qū)地理環(huán)境的檢測和地形的勘查，將農(nóng)作物種植面積進(jìn)行規(guī)劃，以及為農(nóng)作物種植分布提供精確數(shù)據(jù)。在種子種植前，系統(tǒng)對種子進(jìn)行質(zhì)量評測和土壤分析，將優(yōu)質(zhì)種子進(jìn)行種植，將土壤數(shù)據(jù)記錄并且返回系統(tǒng)，對需要改進(jìn)的土壤環(huán)境進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。系統(tǒng)設(shè)計出可行的農(nóng)業(yè)種植方案，充分利用土壤資源。種子種植后，農(nóng)作物生長中，系統(tǒng)對湘西地區(qū)近幾年的天氣變化，災(zāi)害發(fā)生等做數(shù)據(jù)統(tǒng)計，再進(jìn)行自然災(zāi)害的預(yù)防，監(jiān)測天氣，自然災(zāi)害等，并且給出相應(yīng)的應(yīng)對方案，增加對自然災(zāi)害信息方面以及預(yù)防技術(shù)方面的認(rèn)識。對自然災(zāi)害的及時預(yù)防，可減少對農(nóng)作物生長的影響。系統(tǒng)的智能管理，在農(nóng)作物生長中，系統(tǒng)監(jiān)測土壤情況，農(nóng)作物成長速度，養(yǎng)料多少，土壤溫度、濕度等情況，并及時顯示在系統(tǒng)上，提醒管理人員，做好應(yīng)對措施。系統(tǒng)可減少工作人員的工作量，并且及時找到問題，以及解決方案。農(nóng)作物生產(chǎn)完成后，系統(tǒng)進(jìn)行農(nóng)作物的質(zhì)量監(jiān)測，提高農(nóng)作物質(zhì)量，便于售賣。

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