張愛(ài)民

(山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006)

0 引言

目前的農(nóng)業(yè)溫室大棚智能測(cè)控系統(tǒng)大多采用的是單片機(jī)現(xiàn)場(chǎng)控制。從對(duì)溫室中環(huán)境因子的控制水平、控制精度和控制穩(wěn)定性方面，都有待提高，其表現(xiàn)在對(duì)溫度的控制采用簡(jiǎn)單的雙位調(diào)節(jié)和常規(guī)的PID 調(diào)節(jié)，它在獲得最佳環(huán)境條件方面存在很大局限性［1］。國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家研究的一些遠(yuǎn)程智能測(cè)控專(zhuān)家系統(tǒng)由于軟硬件投入都很大，還有通信費(fèi)用昂貴等問(wèn)題，沒(méi)有得到推廣使用。

如果把這套專(zhuān)家決策系統(tǒng)集中在云計(jì)算中，采用租賃的方式，就可以為億萬(wàn)農(nóng)民服務(wù)。

4G 網(wǎng)絡(luò)帶寬達(dá)到100M，可以為訪問(wèn)云計(jì)算中心和視頻數(shù)據(jù)傳輸提供通信保障。

2014 年初，4G 網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)正式投入商用。我們可以通過(guò)4G 網(wǎng)絡(luò)，來(lái)共享使用互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算中心的溫室智能控制專(zhuān)家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)溫室大棚的遠(yuǎn)程智能測(cè)控。遠(yuǎn)程獲取溫室大棚內(nèi)部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度及視頻圖像，通過(guò)模型分析，可以自動(dòng)控制溫室濕簾風(fēng)機(jī)、噴淋滴灌、內(nèi)外遮陽(yáng)、頂窗側(cè)窗、加溫補(bǔ)光等設(shè)備。充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用，保證溫室大棚內(nèi)環(huán)境最適宜作物生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的管理，為作物的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全創(chuàng)造條件，幫助客戶(hù)提高效率、降低成本、增加收益。

1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⑾到y(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.3 系統(tǒng)構(gòu)成

1)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):空氣溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、土壤PH 傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、CO2 傳感器、大氣壓傳感器、蒸發(fā)傳感器等

用途:用于實(shí)時(shí)采集溫室大棚中，影響作物生長(zhǎng)的重要環(huán)境因子參數(shù)。

2)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng):用于本地?zé)o線數(shù)據(jù)傳輸?shù)腪ig-Bee［2］和遠(yuǎn)程傳輸?shù)?G 通信模塊。

3)控制系統(tǒng):溫室內(nèi)滴噴灌、卷簾、風(fēng)機(jī)、加熱、補(bǔ)光。

用途:可采用自動(dòng)、手動(dòng)兩種模式進(jìn)行管道水利遠(yuǎn)程控制、泵站控制、卷簾補(bǔ)光、開(kāi)窗降溫等，以達(dá)到適合作物生長(zhǎng)的環(huán)境。

4)視頻監(jiān)控系統(tǒng):查看作物實(shí)時(shí)生長(zhǎng)情況，病蟲(chóng)害防治及園區(qū)大棚監(jiān)控。

5)控制平臺(tái):遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看、分析處理功能;自動(dòng)化控制功能;各類(lèi)預(yù)警功能。

2 系統(tǒng)功能

1)通過(guò)手機(jī)(或者電腦)遠(yuǎn)程查看溫室的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)，包括空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、光照度、二氧化碳濃度、氧氣濃度等。遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查看溫室視頻監(jiān)控視頻，并可以保存錄像文件，防止農(nóng)作物被盜等狀況出現(xiàn)。

2)溫室環(huán)境報(bào)警記錄及時(shí)提醒，用戶(hù)可直接處理報(bào)警，系統(tǒng)記錄處理信息，人工或自動(dòng)遠(yuǎn)程控制溫室設(shè)備。

3)應(yīng)用不斷改進(jìn)的專(zhuān)家系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制溫室內(nèi)環(huán)境設(shè)備，提高工作效率，如自動(dòng)灌溉系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、側(cè)窗、頂窗等。

4)用戶(hù)可以直觀查看溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)曲線圖，及時(shí)掌握溫室農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境。

3 農(nóng)業(yè)溫室大棚遠(yuǎn)程智能測(cè)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

1)太陽(yáng)能蓄電池供電，設(shè)備低功耗，節(jié)能環(huán)保;

2)主控中心采用云端計(jì)算，軟件系統(tǒng)可以支持共享互聯(lián)網(wǎng)資源的租用模式，按使用量和時(shí)間收費(fèi)，客戶(hù)不需要采購(gòu)單獨(dú)的軟件和服務(wù)器，投資最小，安裝實(shí)施周期最短，不需維護(hù);

3)無(wú)需布線，完全的無(wú)線設(shè)備，降低組網(wǎng)成本;

4)靈活、可靠、穩(wěn)定，平臺(tái)化產(chǎn)品，可擴(kuò)展性強(qiáng)，自動(dòng)化。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)4G 網(wǎng)絡(luò)，來(lái)共享使用云計(jì)算中心的溫室智能控制專(zhuān)家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)溫室大棚的遠(yuǎn)程智能測(cè)控。實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的管理，為作物的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全創(chuàng)造條件，幫助客戶(hù)提高效率、降低成本、增加收益。

［1］李偉，段翠芳，滑偉娟.國(guó)內(nèi)外溫室監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展及趨勢(shì)［J］.農(nóng)業(yè)科技與裝備，2010(10) ：51－52，+55.

［2］莫建麟.基于3G 模塊和ZigBee 的智能農(nóng)田監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)［J］.陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2012(6) ：128－131，+140.