物聯網技術在溫室大棚中的應用研究

姜玲成

中國的國土面積位居于世界第三，人口總量位居世界第一。廣闊的國土面積和龐大的人口數量決定了我國自古以來就是一個傳統的農業大國。根據目前的調查結果來看，我國的溫室面積在世界上是居于首位的，但大部分地區的溫室技術還處于一個相對落后的狀態。傳統的大棚管理方式主要是依靠人工進行管理，人工管理方式需要消耗大量的勞動力，并且需要支出的經費也十分高昂，管理也不如機器細致，農作物的產量在這種經營管理方式下產量低且質量不高。因此人們開始尋求用新技術覆蓋到大棚的管理方式中。

一、物聯網溫室大棚技術的設計方案和工作流程

物聯網溫室大棚控制技術主要操控單位是由一個系統完成，這個系統的主要三部分是無線傳感網絡，嵌入式網關，遠程控制端。第一部分無線傳感網絡。它主要負責監控溫室大棚內農作物生長情況，并根據獲得的信息。分析出適合溫室大棚植物生長的條件參數，根據這些參數調整溫室大棚的各種濕度，溫度等外部環境條件。嵌入式網關是整個控制系統的大腦，它的作用是非常巨大的。一方面它要對下端網絡采集到的信息進行程序化的分析，計算機數據后臺制定出一套專業的決策方案后，由嵌入式網關發出控制命令，下端網絡接受到控制命令后，就會根據方案對溫室大棚的外部環境條件進行改變。另一方面它將無線傳感網絡與通信網絡相互聯系起來，這就可以使用戶足不出戶便可以在家監測到溫室大棚內農作物生長的情況。

整個系統的工作流程如下：第一步，通電完成后，協調器負責組建一個專門的大棚網絡，隨即路由器加入網絡。網絡是發揮物聯網技術的基礎，因此構建一個網速流暢的網絡是非常重要的。下一步就是要將網絡與通信線路連接起來，這樣既可以動態監測大棚農作物，又可以及時下發控制指令，調節外部環境。整個過程的完成是需要多部件進行協調合作的，一串數據的傳輸往往要經過很多部件的傳送，如數劇的采集靠終端節點，由終端節點通過跳躍路由的方式運送給協調器，協調器將這些數據進行串聯后傳給嵌入式網關，在網管內，會有專門的專家依靠后臺強大的數據資源進行分析，并總結出一個決策方案。網關下發這個控制指令后，再次轉經協調器將指令傳送到具有控制功能的終端。這樣就實現了自動化智能化的溫室大棚管理技術。

二、系統硬件設計在溫室大棚中的應用

1、無線傳感網絡的平臺設計

想要了解溫室大棚中系統硬件如何去設計，首先要知道的是這個硬件的主要組成部分是什么和溫室大棚中需要的平臺特點是什么。無線傳感網絡平臺因其獨特的性質和所需要高速度傳輸的要求，所以它主要是由協調器節點，路由器節點，終端節點這三種類型的節點構成的。節點中其主要操縱作用的就是節點芯片。在設計節點電路時，因為溫室大棚中農作物種類的復雜和各種條件因素的調控，獨具匠心的選擇了模塊化設計，將許多部件分成多個模塊來進行管理。當無線傳感網絡在溫室大棚中使用時，可以加強對溫室大棚整個系統的掌控，取得更大的利益。

2、網關硬件平臺設計

嵌入式網關主要是起到橋梁交互作用。它將應用于溫室大棚中的無線傳感網絡，電信網絡互聯網絡之間相互串聯起來。這種優秀的交互能力可以說是奠定了它在整個系統的控制中心地位。網關硬的外設接口豐富，并且高頻的主頻決定了它在溫室大棚管理中具備強大的處理能力。可以使溫室大棚與計算機網絡相交匯，從而增加整個大棚系統的多樣性，更容易對整個大棚進行管理。

二、溫室大棚中物聯網系統軟件設計

1、無線傳感網絡軟件平臺搭建

ZigBee協議規定和應用程序是搭建無線傳感網絡軟件平臺的主要組成單位。傳感器采集程序就是主要采集溫室大棚中的農作物信息數據并傳輸到中央處理控制器。執行端驅動程序主要是靠接收控制端傳輸下來的命令并執行調控大棚中的外部環境因素。無線傳感器網絡軟件平臺將這兩者有機的結合在了一起，可以協調合作，有序地完成原本難度系數較大的任務。提高溫室大棚中對物聯網系統的建設，提高系統的執行力。

2、嵌入式網關軟件平臺搭建

Linux操作系統采用的開放源碼，這個操作系統被許多嵌入式網關軟件平臺所采用，究其原因，開放型源碼具有更好的便利性，在這個基礎上可以更容易的完成網關界面的開發。網關界面建立完成后，需要及時的接入因特網并建立自己的網關數據存儲空間。使溫室大棚工程建立大規模的數據系統，從而可以更好的針對不同問題提出解決方案。

三、在溫室大棚中進行系統調試

根據整個系統的硬件軟件情況，系統調試的測試部分主要分為硬件測試和軟件測試這兩個部分。系統調試的主要作用是為了檢測系統中硬件和軟件的運行是否能夠正常進行。系統調試可以及時發現整個系統中存在的問題，它在將硬件和軟件結合的基礎上，通過計算機網絡通訊技術，對整個系統進行實時有效地動態監管。從而可以保證整個物聯網系統可以在溫室大棚工作中的順利工作，并發揮其優勢，使溫室大棚可以不斷快速健康發展。

綜上所述，我們可以看出物聯網這種新興技術具有非常強大的功能，將其應用在溫室大棚的管理技術中可以在很大程度內提高溫室大棚的現代化水平，同時可以解決傳統溫室大棚模式下帶來的許多問題。這種物聯網溫室大棚管理技術，從小處來說，使客戶獲得了更大的收益，從大處來說，為我國農業現代化建設提供了強大的動力，需要對其進行更為廣泛的推廣。

（作者單位：162407黑龍江省泰來縣江橋蒙古族鎮農業農村綜合服務中心）