韓兵 許張衡

摘要：當前智慧溫室大棚系統(tǒng)過程數(shù)據(jù)的綜合利用率低，種植經(jīng)驗與果蔬生長過程數(shù)據(jù)無法實時監(jiān)控，導致無法更好的控制果蔬的生長過程環(huán)境的數(shù)據(jù)。該文通過智慧大屏的監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對大棚農作物生長過程環(huán)境參數(shù)進行實時跟蹤，實現(xiàn)溫室大棚果蔬的種植環(huán)境的過程優(yōu)化。實驗證實，該方法能夠有效地提升對大棚作物的監(jiān)控，對果蔬的種植管理有較好的改進。

關鍵詞：農業(yè)大棚;監(jiān)控系統(tǒng);大屏監(jiān)控;環(huán)境參數(shù);生長過程

中圖分類號： TP391? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）08-0067-02

Abstract： In view of the low comprehensive utilization rate of the process data of the current intelligent greenhouse system， the planting experience and fruit and vegetable growth process data can not be monitored in real time. It leads to no better control of the growth process of fruits and vegetables environmental data. In this paper， the intelligent large screen monitoring system is used to realize the real-time tracking of greenhouse crop growth process environmental parameters. It has realized the process optimization of greenhouse fruit and vegetable planting environment. Experiments show that this method can effectively improve the greenhouse crop monitoring， and has a good improvement on the planting management of fruits and vegetables.

Key words： agricultural greenhouse; monitoring system; large screen monitoring; environmental parameters; growth process

隨著農業(yè)技術的進一步發(fā)展，其在大棚方面的應用越來越廣，管理水平越來越高，由于大棚有極好的保溫效果，能使蔬菜提前上市或反季節(jié)上市，為種植企業(yè)帶來可觀的收益。然而，目前很多大棚還停留在自動化的初級階段，僅僅依靠簡單的控制系統(tǒng)實現(xiàn)大棚的種植環(huán)境的穩(wěn)定，無法實現(xiàn)對不同果蔬對環(huán)境的不同要求實現(xiàn)個性化的環(huán)境控制[1]。根據(jù)這個現(xiàn)象，就需要一個專門的農業(yè)智慧大屏監(jiān)控系統(tǒng)，農業(yè)智慧大屏監(jiān)控系統(tǒng)主要解放了人們的雙手，采用互聯(lián)網(wǎng)技術能夠實現(xiàn)遠程實時查看大棚內的各種環(huán)境參數(shù)和設備的狀態(tài)，同時及時發(fā)出預警并做出智能決策[2]。

1智慧大棚信息化系統(tǒng)的不足

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+農業(yè)”技術的日益發(fā)展，農業(yè)的智能化和信息化建設顯得尤為重要。在傳統(tǒng)的農業(yè)生產(chǎn)模式中，采用的都是自耕自收的方式，需要消耗大量的人力物力，而且效率低下。而通過農業(yè)智慧信息系統(tǒng)的建設，可以實現(xiàn)對大棚的有效監(jiān)控和管理。

對于集團化的大規(guī)模種植，則需要對整個的種植環(huán)境和各類參數(shù)進行實時監(jiān)控和管理，引入大屏監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)高管駕駛艙的重要途徑，以此實現(xiàn)遠程實時查看大棚內的各種環(huán)境參數(shù)，以及各個設備狀態(tài)的信息，超出閾值的數(shù)據(jù)還能及時高亮來提醒用戶。根據(jù)農作物的生長還狀態(tài)，開啟或關閉指定的設備。

農業(yè)智慧大屏監(jiān)控系統(tǒng)解放了人們的雙手，不用凡事都親力親為。大棚內的環(huán)境參數(shù)，例如空氣溫度、空氣濕度、光照強度、CO2濃度、土壤溫度、土壤濕度、PH值、EC值等環(huán)境因子對農作物的生長有很大的影響[3]。在監(jiān)視這些環(huán)境因素以及設備的狀態(tài)和預警信息等方面，農業(yè)智慧大屏監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮出越來越大的作用[4]。

農業(yè)智慧大屏監(jiān)控系統(tǒng)通過實時監(jiān)控棚內的空氣溫度、空氣濕度、光照強度、CO2濃度、土壤溫度、土壤濕度、PH值、EC值等環(huán)境參數(shù)，再根據(jù)農作物的生長進行決策[5]，從而開啟或者關閉指定的設備還能做到超出閾值的數(shù)據(jù)進行及時高亮提醒用戶等。

2 智慧監(jiān)控系統(tǒng)的設計

在傳統(tǒng)的農業(yè)生產(chǎn)中，需要消耗大量的人力物力，而通過農業(yè)智慧大屏監(jiān)控系統(tǒng)可以降低人力消耗，提高生產(chǎn)效率，從而實現(xiàn)科學檢測，科學種植，促進了農業(yè)的發(fā)展。農業(yè)智慧大屏監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)實際的需要開發(fā)的，它的目標非常明確，即通過建立農業(yè)智慧大屏監(jiān)控系統(tǒng)，把農業(yè)從傳統(tǒng)的自耕自收，依靠大量人力物力的生產(chǎn)模式轉為依靠現(xiàn)代智能化的生產(chǎn)設備來生產(chǎn)的模式[6]。

系統(tǒng)功能需求整體上分為大棚信息管理和棚內數(shù)據(jù)管理，其中大棚信息管理包括顯示多個大棚的基本信息，比如名稱，地點，大小，品種，產(chǎn)量，價格，銷量等等功能、棚內數(shù)據(jù)管理部分包括實時展示與刷新大棚內的環(huán)境參數(shù)，比如空氣溫度、空氣濕度、光照強度、CO2濃度、土壤溫度、土壤濕度、PH值、EC值等環(huán)境參數(shù)，還包括超出閾值的數(shù)據(jù)進行及時高亮提醒用戶，以及大棚內的各個設備，如滴灌水龍頭、棉被、通風、光照、暖氣的設備狀態(tài)刷新等功能。

2.1 系統(tǒng)架構

農業(yè)智慧大屏監(jiān)控系統(tǒng)采用JSP + Mysql + Ajax + Echarts開發(fā)，首先通過Jdbc鏈接到數(shù)據(jù)庫，然后獲取到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。農業(yè)智慧大屏監(jiān)控系統(tǒng)是標準的MVC模式，將整個系統(tǒng)劃分為View層、Controller層、Service層、DAO層四層。整個架構運行流程如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)功能模塊設計

構建完善成熟的農業(yè)智慧大屏監(jiān)控系統(tǒng)，主要包括該系統(tǒng)頁面的布局方式以及主題的色彩還有數(shù)據(jù)庫的設計等方面，在系統(tǒng)的首頁中可以查看大棚的基本信息，例如大棚名稱、大棚地點、大棚品種、大棚產(chǎn)量、大棚面積、品種價格、品種銷量以及棚內的各種環(huán)境參數(shù)和設備的狀態(tài)。存儲在后臺數(shù)據(jù)庫的信息有大棚基本信息、棚內環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)、預警數(shù)據(jù)和設備狀態(tài)數(shù)據(jù)等。

所以，農業(yè)智慧大屏監(jiān)控系統(tǒng)包括大棚信息管理功能和棚內數(shù)據(jù)管理功能，其中，大棚信息管理功能實現(xiàn)以下功能，查看大棚基本信息，比如大棚名稱、大棚地點、大棚面積、大棚品種、大棚產(chǎn)量、品種價格、品種銷量等，如圖2所示。

棚內數(shù)據(jù)管理功能可以實現(xiàn)以下功能，如實時查看與修改大棚內的各種環(huán)境參數(shù)、超出閾值的數(shù)據(jù)進行及時高亮提醒用戶、大棚內的各個設備的狀態(tài)刷新。其中棚內數(shù)據(jù)管理功能如圖3所示。

農業(yè)智慧大屏監(jiān)控系統(tǒng)的E-R模型主要包括：大棚基本信息表（記錄大棚的基本信息）、監(jiān)控數(shù)據(jù)類型表（記錄空氣濕度、土壤溫度、土壤水分、光照度、CO2濃度等）、采集數(shù)據(jù)表（實時記錄的各種參數(shù)數(shù)據(jù)，這是系統(tǒng)查詢的主要業(yè)務數(shù)據(jù)表）、預警信息表（系統(tǒng)中的預警、告警、錯誤信息）、設備狀態(tài)表（各種設備的當前狀態(tài)）、日志表等如圖4所示。

3 智慧監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

本系統(tǒng)研究的是農業(yè)智慧大屏監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，此系統(tǒng)它基于B/S架構，主要使用的技術有Jsp、Mysql、Ajax、Echarts，使用的軟件為Eclipse。本系統(tǒng)可以查看大棚的基本信息，比如大棚產(chǎn)量，面積，農作物品種，價格，銷量，還能夠實時監(jiān)控大棚內的環(huán)境參數(shù)以及設備的狀態(tài)信息，超出閾值的數(shù)據(jù)也能夠及時高亮提醒用戶。

系統(tǒng)中的圖表通過Jdbc鏈接到數(shù)據(jù)庫，然后獲取到數(shù)據(jù)庫中記錄的環(huán)境數(shù)據(jù)。之后在servlet中調用一些方法，將其轉換為Echarts可以識別的JSONArray類型。在視圖層里，通過Ajax的同步傳輸?shù)姆绞?，Url為跳轉的Servlet以及指定跳轉的方式為POST，通過執(zhí)行Servlet的方法來獲取數(shù)據(jù)。將待可視化的導入Echarts進行初始化，通過調用方法獲取到Ajax中的數(shù)據(jù)，通過Option的設置進行可視化。

棚內的環(huán)境參數(shù)以及設備的狀態(tài)信息和超出閾值的數(shù)據(jù)進行及時高亮提醒用戶等功能。大棚內的環(huán)境參數(shù)有空氣溫度、空氣濕度、光照強度、CO2濃度、土壤溫度、土壤濕度、土壤pH值和土壤EC值等參數(shù)環(huán)境。如果超出了設定的值，會高亮提醒用戶。系統(tǒng)實時刷新棚內的環(huán)境參數(shù)，可通過配置參數(shù)實現(xiàn)每3秒刷新一次數(shù)據(jù)，以達到實時監(jiān)控的目的，參考界面如圖5所示。

4 結束語

通過執(zhí)行CO2，濕度，光照、土壤溫度和濕度，土壤PH值以及土壤微量元素的含量過程數(shù)據(jù)的分析和學習，可以獲取到相應的線性回歸結果集。通過對各個環(huán)境參數(shù)的數(shù)學模塊進行多次訓練，最后返回溫室大棚的環(huán)境建議和當前環(huán)境種植的分數(shù)情況。

農業(yè)智慧大屏監(jiān)控系統(tǒng)通過實時采集農業(yè)大棚內的空氣溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤水分等環(huán)境參數(shù)，根據(jù)農作物生長需要進行實時智能決策，并自動開啟或者關閉指定的環(huán)境調節(jié)設備。通過該系統(tǒng)的部署實施，可以為農業(yè)生態(tài)信息自動監(jiān)測、對設施進行自動控制和智能化管理提供科學依據(jù)和有效手段。實驗證實，該方法能夠有效地提升用戶對大棚環(huán)境的實時監(jiān)控和管理，對智慧農業(yè)大棚的信息化建設水平的提升有很大的幫助。

參考文獻：

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[2] 周萬禹，胡乃瑞，楊美琪，等.溫室大棚環(huán)境監(jiān)測及控制系統(tǒng)的設計[J].電子測試，2020（5）：45-47.

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[5] 鮑忠宇，孫慶波.基于物聯(lián)網(wǎng)的農業(yè)智慧大棚監(jiān)控系統(tǒng)的設計[J].中外企業(yè)家，2018（33）：146.

[6] 張輝，李艷東，趙麗娜，等.基于無線Mesh網(wǎng)絡的智慧農業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術，2016，39（16）：71-74.

【通聯(lián)編輯：唐一東】