3G技术在农业大棚远程控制中的应用

任俊芳 程 毅 陶新娥

（武汉大学水利水电学院 湖北 武汉 430072）

1 研究背景

中国是农业大国，由于人口多，耕地面积相对较少，因此粮食生产占主要地位。随着现代科学技术的进步，发展现代化农业已经被越来越多的人认识和接纳。远程控制技术，可大大提高农业成产率，改善劳动环境，增加劳动舒适性，使各种农业资源得到良好的配置，因此，在农业现代化进程中起着不可忽视和替代的作用。

第三代移动通信技术（简称3G），是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。与2G服务有所差别，3G技术在声音和数据传输速度方面有很大的提高，它能够同时传送声音及数据信息，并很好的处理图像、音乐、视频等资料，速率一般在几百kbps以上，3G技术可以提供多种信息服务，如网页浏览、电子商务等，能够在全球范围内更好地实现无线漫游。因此我们希望，利用3G技术，将远程控制与农业生产自动化结合起来，将农业大棚中采集的信息、图片和视频等定时传递给管理员，管理员通过3G手机或电脑等移动设备接收和发送数据，实现报警、远程遥控、传输数据并接收命令指示的目的。

2 基本思路及原理

该远程控制系统组成部分包括四部分：1）大棚作物各项生理指标实时监测系统；2）信息传递和报警系统；3）管理员系统；4）大棚远程控制系统。下面对其分别介绍：

2.1 作物各项生理指标实时监测系统

因为大棚中植物的生长主要与其中的温度、湿度、光照强度、CO2浓度、土壤含水率有重要的关系，所以在大棚中主要检测这五种参数。这里，通过温室环境监测仪来测得这些参数。测试时间：≤2秒；记录容量：120000条数据；记录时间间隔：2秒～24小时连续可调；电池：5号电池4节，交流电源一只。通过温室环境监测仪测得的温室内部温度、湿度、光照强度、CO2浓度、土壤含水率，所测数据的精度可以满足要求。

2.2 信息传递和报警系统

该系统可采用华腾HT-1001可扩展型GSM远程控制器监控系统，产品可以设置报警电压、电路参数，管理员可以通过3G手机来设置监视器报警参数的上限和下限，温室环境检测仪将测得的数据信息输送至GSM远程控制监测装置，由此监视器分析，达到设定的限值后将报警信息发送到管理员手机中，管理员也可以发送信息查询各参数值。大棚里还可安装网络摄像机，通过网络摄像机将作物生长实时的画面利用3G技术传到3G手机中，管理员可以通过3G手机随时随地登录3G网络，只需输入网络摄像机的地址、用户名、密码，即可获取大棚内的监测视频，随时随地了解作物生长状况。系统运行前，管理员可以首先利用手机设定每日报告采集数据的时间和间隔，定时了解大棚内作物生长的环境状况。此外，须对管理人员的手机号码进行一对一或一对多的安全设定，防止其他非法手机号码的干扰，保证获取数据的安全性和可靠性。

2.3 管理员系统

此部分包括管理人员和3G手机接收器，可以接收远程监控、报警系统相关信息以及网络摄像机发送的作物生长视频。另外，管理人员在接收各类参数及监测系统的报警信息同时，还可以利用3G手机上网查询大棚所在地区当天的天气情况，结合气象指标、作物形态指标和群体动态情况等，综合分析作物生长情况，进行各类检测数据分析和判断，作出相应决策，并将指令短信发送到控制系统的的接收器上。

2.4 大棚远程控制系统

该远程控制系统由GSM远程控制设备组成。此系统主要是接收管理系统发出的各项指令，并根据指令相应的进行不同的操作。例如当环境监测仪测得某时土壤含水量不满足作物需水要求时，报警系统将警告信号传至管理员，管理员接收信号，做出相应决策即通过大棚灌水系统向土壤灌水，远程控制系统接收管理员指令，将大棚中灌溉阀门打开进行灌溉，当土壤含水量达到作物需水标准后，管理员发出终止信号，控制系统接收信号并关闭灌溉阀门，整个远程灌水操作完成。

3 结语

就目前看来，农业远程控制技术在我国还并未推广，远程控制的构想在现实实施中有很多的制约因素，而且将远程控制建立在3G技术上比较困难。一方面是技术制约，因为对大棚的监测和控制都是实时性的，所以必须保证快速高效的网络通路，而我国的3G网络正在发展之中，目前还达不到要求标准；另一方面是管理人员技术素质的制约，远程控制意味着工作人员必须拥有扎实的专业知识、丰富的经验和高度的责任感，我国相应的管理制度并未完善，这方面仍有很大的空白有待填充。

但是，随着我国现代科学技术的不断发展、国家政策对农业的大力扶持，我们相信，农业大棚远程控制技术必将会实现，3G技术必将会广泛的运用到农业远程控制中去，为农业领域带来革命性发展！

［1］张明炷,等.土壤学与农作学[M].3版.中国水利水电出版社.

［2］马德贵,等.基于无线数字传输的节水灌溉数据采集系统研究[J].安徽农业大学学报.