基于物聯網的精準化智慧農業大棚系統設計研究

中國是一個農業大國，大棚種植是一種常見的種植形式。采用大棚種植形式，能夠為農作物提供最適合生長的環境，提升農作物種植質量與產量。隨著信息化技術的快速發展，物聯網技術被應用到更多行業中，尤其是在農業中的應用，對于提高農業生產效率具有重要意義。建設精準化智慧農業大棚，能夠實現對大棚的精準化管理，提高農作物種植質量及生產效率。本文將對基于物聯網的精準化智慧農業大棚系統設計進行研究，為相關工作提供參考。

1基于物聯網的精準化智慧農業大棚系統概述

1.1精準化智慧農業大棚系統原理

在農作物生長過程中，環境條件是影響其生長狀態的關鍵因素，尤其是在農業大棚中，空氣溫度與濕度、土壤溫度與濕度、光照強度等都需要進行嚴格控制，才能保證農作物的健康生長。在精準化智慧農業大棚中，可以采用鋪設無線采集節點的方式對這些數據進行實時采集，通過無線通信技術進行數據傳輸，將數據匯集到中心節點中，再利用移動終端連接到互聯網，實現對數據的分析，反映出農作物實際生長環境[1]。若農業大棚中的環境參數存在超標的情況，系統可以通過調整灌溉、施肥及采光的方式實現對環境的精準化控制與管理。

1.2精準化智慧農業大棚系統構成

一般情況下，精準化智慧農業大棚系統主要由以下幾部分構成：

1.2.1客戶端

客戶端的作用是展示出農業專家根據實時數據分析獲得的結果，利用遠程連接，農戶能夠隨時查看信息，一般可以通過智能手機或PC實現。

1.2.2分析端

通過對數據的分析，可以確定大棚中農作物生長環境的核心參考數據。分析端的作用就是進行數據分析，一旦出現數據超出參數預警值的情況，系統將根據實際需求開啟或關閉設備，同時采用不同的方式進行警示。

1.2.3采集端

采集端的作用是通過來采集農作物生長環境中的各項參數，包括空氣溫度與濕度，土壤溫度與濕度及光照強度等。對采集到的數據進行系統分析，可以制定相應的調整方案，通過實時調控及自動控制的方式為農作物創造合適的條件。與此同時，還可以通過視頻監控系統對農作物生長狀態進行實時監控，確定農作物是否感染病蟲害。

1.2.4遠程診斷系統

遠程診斷系統通過實時視頻的方式對農作物進行監控，隨時了解農作物生長過程中可能出現的問題，通過圖像采集技術及無線網絡技術實現遠程診斷，對病蟲害進行針對性防治。

1.2.5智能灌溉系統

智能灌溉系統獲取農業大棚中土壤濕度的檢測結果，根據農作物需求確定灌溉方案，及時調整灌溉量，避免出現灌溉過度或灌溉不足的問題。與此同時，通過智能灌溉的方式，還能有效節約用水，避免造成不必要的浪費。

1.2.6水肥一體化管理

通過對農作物灌溉與施肥情況監測與控制，可以確定合理的灌溉時間、灌溉水量及營養液的添加比例。管理過程中能夠應用人工管理模式與自動識別模式，方便對突發情況進行處理。通過這種方式，能夠進一步節約種植成本，提高水肥管理工作效率。

1.3精準化智慧農業大棚系統框架設計

精準化智慧農業大棚系統由傳感層、網絡層及應用層組成。在傳感層中，無線節點能夠進行感知、控制及預處理工作，包括感知類設備、控制類設備、視頻類設備等，實現信息傳輸，而控制類節點則能夠接收到網關發出的控制命令，實現智能調節。在網絡層中，能夠實現信息轉發、遠程傳輸及數據初步解析的功能，包括網關設備、視頻服務器等。網關可以顯示由采集傳感器傳輸來的實時數據，對數據進行打包與轉換，將其發送至應用層服務器，并接收服務器的命令信息，發送到控制類節點。視頻服務器可以存儲視頻信號，并進行數據查詢，監控終端設備可以查看其中的錄像信息。在應用層中，可以實現數據的存儲、處理、展示以及應用功能[2]。在PC、智能手機等終端，可以顯示實時數據信息，對傳感器節點進行分析處理。用戶可以實時查看現場設備，根據大棚環境變化情況進行相應操作。

2基于物聯網的精準化智慧農業大棚系統設計研究

2.1視頻監控平臺設計方案

視頻監控平臺專門為精準化智慧農業大棚系統開發，采用統一的標準對監控設備進行整合，并通過云平臺技術的應用對不同時間、區域及部門的視頻進行共享。首先，通過SOA軟件增加接入量，進行大并發量訪問。采用模塊化的平臺服務，能夠對業務進行有效的擴充。其次，可以應用到主流操作系統，實現智慧農業大棚的互聯[3]。

2.2環境實時監控設計方案

采用矩陣圖的方式來展現實時監控的數據信息，對于不同的告警狀態，可以顯示出相應的告警顏色。在點擊矩陣圖的某一處時，可以顯示監測點的具體新信息。智能告警監控系統的設計，能夠靈活設置各項環境參數的極限值，若監測參數超出極限值，就會通過顏色變化及告警提示的方式對后臺發出告警。系統管理員擁有系統中的最高權限，可以設置系統中的所有參數，并且進行人員管理及權限的添加、刪除與更改等[4]。對于用戶權限的控制，采用分級設置的方式，保證數據安全性。在操作員用戶使用應用功能時，只能夠查看到其所屬機構內的設備數據，其他的數據則無法查看。

2.3客戶端界面設計

精準化智慧農業大棚系統能夠提供實施數據與歷史數據查詢功能，并且可以根據數據記錄繪制曲線，查詢實施數據與歷史記錄。歷史數據繪制能夠通過曲線圖、柱狀圖等方式體現出歷史數據。對視頻歷史記錄的查詢，能夠記錄下農作物整個生長過程，并且確定人員出入情況。歷史環境數據的查詢與對比，可以采用列表與圖標2種方式，以便分析提高農作物產量的環境參數[5]。

參考文獻

[1]段益群，劉國彥.基于物聯網的智慧農業大棚系統設計[J].軟件工程師，2013（12）：35，31.

[2]張海蘭，雷桂平.基于物聯網的智慧農業大棚系統架構設計[J].信息記錄材料，2018，19（2）：63-64.

[3]馬佳力，謝婭婭.基于物聯網的智慧農業大棚系統的研究與實現[J].信息通信，2019（1）：134-135.

[4]張成年.基于物聯網的智慧農業大棚系統的研究與實現[J].新疆農墾科技，2016，39（1）：55-57.

[5]葉子銘，黨凱文，孫歆鈺.基于物聯網的智慧農業大棚系統探究[J].廣東蠶業，2020，54（2）：15，17.

（山東省菏澤市鄆州街道辦事處徐長青）