基于物聯網的溫室智能管理平臺

文/陳思任

1 方案總體設計分析

物聯網溫室智能管理平臺囊括諸多先進技術，比如網絡技術、計算機技術、控制技術、識別技術及智能感知技術等，借助傳感器集群，以一種實時性方式監測溫室環境當中的各個因子，并通過對下位計算機、近場無線通信的合理化應用，來更好且更加全面的統計數據，然后進行匯總，最后運用互聯網平臺，向主控計算機實時傳輸；而針對主控計算機而言，可借助專門的數據庫軟件，比對所收集到的各種數據，且進行判定，最后發出控制指令，借助下位機來自動化控制CO2 發生器、農藥泵、滴灌泵以及肥類泵等，最終實現自動調節與控制農作物生長條件、溫室環境的目的。針對整個平臺而言，能夠根據實際需要，實施更新作物數據，并且還能實時性的查看作物影響，實時性的控制溫室系統，此乃物聯網技術應用于農業當中的關鍵成果。

針對此平臺而言，其主要由兩部分組成，其一為軟件系統，其二是硬件系統，針對硬件系統而言，其主要由通信系統、傳輸設備、數據采集設備、顯示設備及傳感器等構成；而對于軟件部分來分析，其則由移動端APP、溫室控制系統、作物生長數據庫、網絡數據中心及數據采集系統等構成。整個項目建設的重要支撐為數字處理技與信息技術，借助計算機網絡，實時性的監測棚室作物的實際生長狀況，利用傳輸設備、傳感器，從中得到各種信息，且開展系統化、全面性處理，最終構建作物灌溉系統。

2 硬件系統分析

2.1 構建的傳感器模組

其主要包含土壤元素分析儀、雨量傳感器、CO2濃度傳感器、環境溫濕度傳感器、雨植物光譜分析儀、溫濕度傳感器等構成。

2.2 控制機構

主要包含遮陽步進電機、水泵、各個管路關聯電磁閥及通風電機等。

2.3 通信系統

主要包含兩部分：

（1）近場通信；

（2）遠程通信。

針對遠程通信系統來分析，其主要包含使用

運營商的2G、3G、4G 網絡進行各類數據信息的傳輸；而對于近場通信來講，其主要包含主控電腦與傳感器間的無線傳輸模塊。

3 軟件系統分析

3.1 構建作物生長管理數據庫

積極構建與各地區實況相符的若干種具有代表性作物的生長規律模型，針對這些模型而言，主要包含作物在各個生長環節或階段所需要的溫度、農藥、肥料及水等參數，并且還需要根據現實情況，把傳感器所得到的數據，與其展開全面比較，最終達到自動化控制數字化溫室的目的。通過開展深入研究，可以獲得諸多與作物生長相關的數據，借助這些數據，能夠預防傳統作物種植時單憑經驗噴灑農藥、施肥及灌溉等過程當中所造成的浪費，與此同時，還能防止由于噴灑農藥過量或者施肥過量而導致土壤板結，以及污染等情況發生。對數據結構體系進行編寫，以降低數據冗余，高速數據讀寫的方式，對整個數據結構進行優化。

3.2 溫室智能控制系統分析

借助傳感器模組而獲取的數據，依據歷史數據，對整個溫室環境因子來進行全面分析，合理化控制作物最優生長數據，并以此為基礎，進行控制信號的發送，將其傳送至操控機構，最終調節溫室環境。

3.2.1 網絡數據中心

針對此中心而言，除了將各種原始數據庫保留下來，而且還能對現階段作物數據進行及時更新，與此同時，還能遠程控制授權用戶。

3.2.2 移動端APP 開發

能夠借助移動設備，來更加高效且實時性的管理溫室，最終將物聯網的價值給體現出來。

4 系統功能分析

（1）系統可依據用戶所輸入的各個地塊種植的作物以及突然類型后，此時，系統可依據作物生長所需要的土壤、養分及氣象條件等，以一種動態化方式對棚室溫度變化進行實時監測，而且還能監測土壤含水量的變化以及日常情況；然后對作物生長所需要的光照、通、灌溉及光照等進行精確計算與控制。

（2）此系統不僅能實現自動控制，而且還能根據現實需要，選擇半自動控制。而針對半自動控制而言，即為系統準允用戶依據實況，對開停機加以控制。

（3）系統能夠依據作物的實際生長情況、氣象條件、土壤養分及土壤類型等情況，制定若干作物的智能控制方案。用戶在對某一新作物進行種植時，能夠在控制器上，對各個參數進行修改，因而有著比較好的擴展性。

（4）在控制器上，選用的是專用型單片機外圍接口芯片，有著比較高的可靠性；另外，由于選用的是標準RS-232 串口，并且連接計算機來實現數據交換，因而可以實現各項數據的在線監測。

5 結語

綜上，伴隨社會經濟的持續、高速發展，許多新技術、新理念、新方法在農業生產中得到廣泛應用，物聯網作為新技術背景下的重要代表，有力推動著溫室種植方面的發展與更新。基于物聯網下，構建溫室智能管理平臺，能夠時作物獲得更加優質的生長，提高生產效率與質量，農業應用價值廣泛。