基于物聯網的農業智慧大棚監控系統的設計

張晶晶

隨著我國科技水平、制造業水平的不斷提高，物聯網技術也迎來了日新月異的發展。截至 2018年12月，國內已有31個省市將物聯網作為新興產業進行重點發展。新型傳感器不斷被研發生產，通信技術不斷升級換代，物聯網技術已經蓬勃發展并日趨成熟。交通、建筑、醫療、安防等各個行業都能看到使用物聯網技術的產品。對于發展智慧農業來說，物聯網技術正是其核心技術，是智慧農業中智慧的體現。物聯網技術在農業中的應用，使得智慧農業變得更具體、更現實。

1 智慧農業大棚系統的各項功能

1.1 實時監測功能

在指揮農業大棚系統中裝配了各種傳感器，這些傳感器 可以在任意時刻對農業生產環境中各項條件的數據進行檢測和收集。當傳感器將這些信息數據收集好了之后，就會在有線網絡和無線網絡的幫助下，將農業生產環境中的各項信息數據發送到后端的服務管理平臺。服務管理平臺會對傳輸過來的數據進行存檔，并進行精準的分析。最后將分析出來的結果按照清晰的圖表或者圖片的形式表示出來，方便大棚系統的管理人員進行查看。

1.2 遠程控制功能

服務管理平臺對傳輸過來的數據進行精準的分析之后， 再根據大棚系統之前設規定的最優閥值數再進行分析，得出結果。這樣系統就會了解到農業生產環境中的具體狀況，利用智能識別和操作。

1.3 智能決策功能

通過前端傳來的農業生產區各項信息數據，再加上信息數據的分析和存檔。系統會借助于云計算等科學技術的幫助下， 為不同的農作物專門建造一個專家數據庫。這個專家數據庫可以根據農作物的種植經驗和種植技術，來發揮智能決策功能。

2 系統的硬件結構

智慧農業大棚系統之所以必備實時監控、遠程控制等多項智能功能，是因為有系統多款硬件結構的存在。首先，Zigbee繼電器和 ADAM-4150 采集器將農業生產區的各項信息數據采集回來。之后再由 Zigbee串口服務器、各個路由器等多個設備的幫助下，將各項數據信息發送到后臺，由服務管理中心接收，并進行精準的數據分析和智能決策控制。最后，在農業生產區配備有高像素的視頻攝像頭，借助于這個視頻攝像頭 管理人員可以實時監控到整個農業生產區的情況。

圖1. 智慧農業大棚硬件結構

3 系統軟件設計

3.1 組網設計

1）智慧農業大棚系統中，之所以能進行數據的收集。是因為有了 Zigbee 組網技術的幫助。Zigbee 組網技術通過將系統中所有的節點用通信連接起來。在這個過程中，需要可以用到 Zigbee 的傳感器、Zigbee 的繼電器以及 Zigbee 的協調器。

2）在智慧農業大棚系統，串口服務器不僅可以促進串口的拓展，還可以成功轉換通信信息和和網絡信息，實現信息之間的互相轉化。所以工作人員需要將串口服務器的工作做好，確定好串口服務器的網址，確定好串口服務器的相關工作形式等。

3）根據系統的軟件設計需求來看，還需要另外配備電腦、 手機、路由器等。有了這些的存在，才能確保設備之間可以正常通信，不會發生信號中斷的現象。

4）當所有的設計都安排妥當之后，才能真正開始網頁的運行和服務。而網頁的運行和服務是需要安裝網頁服務器， 這樣才能真正運行系統

3.2 軟件設計

整個系統包括光照模塊、土壤模塊、溫濕度模塊和通信模塊。 系統關鍵代碼如下：

i（f? val<=50）

{亮 3 盞;}

else? i（f? val>50&&? val<=100）

{亮 2 盞;}

else? i（f? val>100? &&? val<200）

{亮 1 盞;}

else? i（f? val>200）

{滅 3 盞;}

fo（r? i=0;i<5;i++）{

val += analogRead（濕度傳感器信號引腳）;} val /=5;

while（val<30） {澆水;

fo（r? i=0;i<5;i++）{?????? // 多次測量取平均值

dampness_value += analogRead（濕度傳感器信號引腳）;?? }

dampness_value /= 5;} i（f? HValue<=30）

{ digitalWrite（LED，LOW）; i（f? Cnt==0）{

Serial.prin（t? "AT+CSCS=＼"GSM＼"＼r＼n"）; Serial.prin（t? "AT+CMGF=1＼r＼n"）;

Serial.prin（t? "AT+CMGS=＼"XXXXXXXXXXX＼"＼r＼n" Serial.prin（t? "Alarm！！！? H="）;

Serial.prin（t? HValue）; Serial.write（0x1A）; delay（50）;? }

4 總結

本設計是基于 ARM 無線傳感器節點系統進行研究，實現了節點在農田的溫濕度的監測，使農田的監測更加的方便快捷。實現了對無線傳感器網絡節點的硬件電路設計，完成了嵌入式設備與硬件設備的連接，實現了節點的數據采集和傳輸功能;節點順利對農田大棚溫濕度進行監測，監測的結果符合預期的實驗結果，達到了預想的效果。

（作者單位：咸陽職業技術學院）