中國是一個農(nóng)業(yè)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(nóng)作物提供最適合生長的環(huán)境，提升農(nóng)作物種植質(zhì)量與產(chǎn)量。隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被應(yīng)用到更多行業(yè)中，尤其是在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率具有重要意義。建設(shè)精準(zhǔn)化智慧農(nóng)業(yè)大棚，能夠?qū)崿F(xiàn)對大棚的精準(zhǔn)化管理，提高農(nóng)作物種植質(zhì)量及生產(chǎn)效率。本文將對基于物聯(lián)網(wǎng)的精準(zhǔn)化智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)設(shè)計進行研究，為相關(guān)工作提供參考。

1基于物聯(lián)網(wǎng)的精準(zhǔn)化智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)概述

1.1精準(zhǔn)化智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)原理

在農(nóng)作物生長過程中，環(huán)境條件是影響其生長狀態(tài)的關(guān)鍵因素，尤其是在農(nóng)業(yè)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(yán)格控制，才能保證農(nóng)作物的健康生長。在精準(zhǔn)化智慧農(nóng)業(yè)大棚中，可以采用鋪設(shè)無線采集節(jié)點的方式對這些數(shù)據(jù)進行實時采集，通過無線通信技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸，將數(shù)據(jù)匯集到中心節(jié)點中，再利用移動終端連接到互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析，反映出農(nóng)作物實際生長環(huán)境[1]。若農(nóng)業(yè)大棚中的環(huán)境參數(shù)存在超標(biāo)的情況，系統(tǒng)可以通過調(diào)整灌溉、施肥及采光的方式實現(xiàn)對環(huán)境的精準(zhǔn)化控制與管理。

1.2精準(zhǔn)化智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)構(gòu)成

一般情況下，精準(zhǔn)化智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)主要由以下幾部分構(gòu)成：

1.2.1客戶端

客戶端的作用是展示出農(nóng)業(yè)專家根據(jù)實時數(shù)據(jù)分析獲得的結(jié)果，利用遠程連接，農(nóng)戶能夠隨時查看信息，一般可以通過智能手機或PC實現(xiàn)。

1.2.2分析端

通過對數(shù)據(jù)的分析，可以確定大棚中農(nóng)作物生長環(huán)境的核心參考數(shù)據(jù)。分析端的作用就是進行數(shù)據(jù)分析，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)超出參數(shù)預(yù)警值的情況，系統(tǒng)將根據(jù)實際需求開啟或關(guān)閉設(shè)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(nóng)作物生長環(huán)境中的各項參數(shù)，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(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析，可以制定相應(yīng)的調(diào)整方案，通過實時調(diào)控及自動控制的方式為農(nóng)作物創(chuàng)造合適的條件。與此同時，還可以通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)對農(nóng)作物生長狀態(tài)進行實時監(jiān)控，確定農(nóng)作物是否感染病蟲害。

1.2.4遠程診斷系統(tǒng)

遠程診斷系統(tǒng)通過實時視頻的方式對農(nóng)作物進行監(jiān)控，隨時了解農(nóng)作物生長過程中可能出現(xiàn)的問題，通過圖像采集技術(shù)及無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)遠程診斷，對病蟲害進行針對性防治。

1.2.5智能灌溉系統(tǒng)

智能灌溉系統(tǒng)獲取農(nóng)業(yè)大棚中土壤濕度的檢測結(jié)果，根據(jù)農(nóng)作物需求確定灌溉方案，及時調(diào)整灌溉量，避免出現(xiàn)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(jié)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(nóng)作物灌溉與施肥情況監(jiān)測與控制，可以確定合理的灌溉時間、灌溉水量及營養(yǎng)液的添加比例。管理過程中能夠應(yīng)用人工管理模式與自動識別模式，方便對突發(fā)情況進行處理。通過這種方式，能夠進一步節(jié)約種植成本，提高水肥管理工作效率。

1.3精準(zhǔn)化智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)框架設(shè)計

精準(zhǔn)化智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)由傳感層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層組成。在傳感層中，無線節(jié)點能夠進行感知、控制及預(yù)處理工作，包括感知類設(shè)備、控制類設(shè)備、視頻類設(shè)備等，實現(xiàn)信息傳輸，而控制類節(jié)點則能夠接收到網(wǎng)關(guān)發(fā)出的控制命令，實現(xiàn)智能調(diào)節(jié)。在網(wǎng)絡(luò)層中，能夠?qū)崿F(xiàn)信息轉(zhuǎn)發(fā)、遠程傳輸及數(shù)據(jù)初步解析的功能，包括網(wǎng)關(guān)設(shè)備、視頻服務(wù)器等。網(wǎng)關(guān)可以顯示由采集傳感器傳輸來的實時數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行打包與轉(zhuǎn)換，將其發(fā)送至應(yīng)用層服務(wù)器，并接收服務(wù)器的命令信息，發(fā)送到控制類節(jié)點。視頻服務(wù)器可以存儲視頻信號，并進行數(shù)據(jù)查詢，監(jiān)控終端設(shè)備可以查看其中的錄像信息。在應(yīng)用層中，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、處理、展示以及應(yīng)用功能[2]。在PC、智能手機等終端，可以顯示實時數(shù)據(jù)信息，對傳感器節(jié)點進行分析處理。用戶可以實時查看現(xiàn)場設(shè)備，根據(jù)大棚環(huán)境變化情況進行相應(yīng)操作。

2基于物聯(lián)網(wǎng)的精準(zhǔn)化智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)設(shè)計研究

2.1視頻監(jiān)控平臺設(shè)計方案

視頻監(jiān)控平臺專門為精準(zhǔn)化智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)開發(fā)，采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對監(jiān)控設(shè)備進行整合，并通過云平臺技術(shù)的應(yīng)用對不同時間、區(qū)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(fā)量訪問。采用模塊化的平臺服務(wù)，能夠?qū)I(yè)務(wù)進行有效的擴充。其次，可以應(yīng)用到主流操作系統(tǒng)，實現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)大棚的互聯(lián)[3]。

2.2環(huán)境實時監(jiān)控設(shè)計方案

采用矩陣圖的方式來展現(xiàn)實時監(jiān)控的數(shù)據(jù)信息，對于不同的告警狀態(tài)，可以顯示出相應(yīng)的告警顏色。在點擊矩陣圖的某一處時，可以顯示監(jiān)測點的具體新信息。智能告警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，能夠靈活設(shè)置各項環(huán)境參數(shù)的極限值，若監(jiān)測參數(shù)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(fā)出告警。系統(tǒng)管理員擁有系統(tǒng)中的最高權(quán)限，可以設(shè)置系統(tǒng)中的所有參數(shù)，并且進行人員管理及權(quán)限的添加、刪除與更改等[4]。對于用戶權(quán)限的控制，采用分級設(shè)置的方式，保證數(shù)據(jù)安全性。在操作員用戶使用應(yīng)用功能時，只能夠查看到其所屬機構(gòu)內(nèi)的設(shè)備數(shù)據(jù)，其他的數(shù)據(jù)則無法查看。

2.3客戶端界面設(shè)計

精準(zhǔn)化智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)能夠提供實施數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)查詢功能，并且可以根據(jù)數(shù)據(jù)記錄繪制曲線，查詢實施數(shù)據(jù)與歷史記錄。歷史數(shù)據(jù)繪制能夠通過曲線圖、柱狀圖等方式體現(xiàn)出歷史數(shù)據(jù)。對視頻歷史記錄的查詢，能夠記錄下農(nóng)作物整個生長過程，并且確定人員出入情況。歷史環(huán)境數(shù)據(jù)的查詢與對比，可以采用列表與圖標(biāo)2種方式，以便分析提高農(nóng)作物產(chǎn)量的環(huán)境參數(shù)[5]。

參考文獻

[1]段益群，劉國彥.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)設(shè)計[J].軟件工程師，2013（12）：35，31.

[2]張海蘭，雷桂平.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計[J].信息記錄材料，2018，19（2）：63-64.

[3]馬佳力，謝婭婭.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].信息通信，2019（1）：134-135.

[4]張成年.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].新疆農(nóng)墾科技，2016，39（1）：55-57.

[5]葉子銘，黨凱文，孫歆鈺.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)探究[J].廣東蠶業(yè)，2020，54（2）：15，17.

（山東省菏澤市鄆州街道辦事處徐長青）