智能农业大棚系统探究

刘光伟

（衡水学院数计学院 河北衡水 053000）

农业产业的智能化发展是我国农业经济战略发展的重要导向之一，特别是社会对农业产量需求逐渐加大的情况下，农业现代化的发展必须结合信息技术、智能技术来实现一体化的运营模式，以提高我国农业自身的生产质量。温室大棚作为现代农业发展的重要形式，通过智能农业大棚的建构，可有效改变原有农作物生长结构，通过智能化温控条件为农作物生产创造出一种良好的生态环境，这对于现阶段传统机械化农业生产来讲，可实现智能化管理，降低经济成本的投入[1]。为此在建构智能农业大棚系统时，必须针对系统本身的运营环境以及农作物生长状况等来建立多维度的控制系统，保证系统内各项参数的整合、设定与执行可满足系统的实际操控需求，进而实现参数配置的监控，扩大农业智能大棚的实际应用范畴。

1 智能农业大棚系统方案分析

农业大棚的设定是针对农作物生产以及外界环境进行智能系统的参数分析与建构，保证智能大棚所建立出的生产环境与外部生态环境的形成相贴合，以此来为农作物本身提供一个良好的生产空间。本次大棚设计由两部分组成，外部用来种植蔬菜与水果等农作物，其具有独立的进水口，大棚内部则是以水产类为主，其具有独立的给排水渠道。大棚内的水产养殖系统中的水分可流经到农作物种植区域，对农作物本身进行灌溉，且水产养殖系统中各种鱼类的排泄物可做成有机肥料进行施肥。由于智能大棚本身属于半封闭系统，其内部生态环境主要是由氧气与二氧化碳维系农作物以及鱼类的生态平衡问题[2]。

在建立基于云平台为核心的大棚控制系统时，为保证整个系统的可集成操控功能，其以plc 作为主操控系统，将传感器作为信息采集设备，以对农业大棚内各类物质的生长环境以及设备使用状态进行信息录取，然后由信息反馈技术，将传感器所采集到的内部生态信息同步传输回plc 系统中，再由plc 系统依据相关参数的核定来下达指令，对内部各类智能元件进行操控。这样一来，在plc 逻辑性运算模式下，可有效实现智能农业大棚的协调化运作。

2 智能农业大棚系统硬件的设计与实现

2.1 环境采集系统

环境采集系统主要是对大棚内的温度环境以及湿度环境进行相关测控，通过传感器设备在大棚内进行空间结构的布局，以此来实现数据检测的均衡性。当数据信息采集以后，呈现出的信号形式将由系统内转接模块进行数据转变，然后数据信息将由plc 主操控系统内的运算模块进行分析，通过系统内基准参数与实际测量参数之间的比对，分析出当前大棚内各类环境地址是否满足农作物生长需求[3]。例如，当温湿度高于基准参数值时，此时系统将做出指令反馈，对承接降温降湿的设备进行控制，降低农作物生长环境中的温湿度，传感器系统本身处于一个实时化、动态化的测量机制，即通过系统与传感器的连接形式，将生态环境内的各类信息同步传输到主操控系统中，当生态环境中温湿度降低到一定值时，系统将自动停止相关温湿度的调控，以保证农作物生产环境维系在一个稳定状态。当然，从传感器本身而言，如果想提高设备的实际使用性能，必须保证设备本体在整个大棚系统中的定位符合设备使用基准。这样一来，通过系统进行正确化定位，可有效提高大棚系统对数据信息的收集与处理能力。

2.2 监控系统

监控系统的设定是对大棚内生长环境进行可视化分析，通过交互设备对大棚内运行环境进行数据化的呈现，可保证管理人员及时掌握到大棚环境中的各类信息。与监控系统呈现出对接形式的为报警系统，当大棚环境内气体温度值的权重差较大时，例如二氧化碳的含量高于基准参数，则系统内传感器将触发报警设备自动进行报警。此类报警系统则是由继电器与开关组成的串联接入形式来实现，通常情况下报警器为常断联状态，只有当系统内参数异常情况所触发的信息指令，才会令报警器转变为闭合状态，进而对工作人员提供相应的报警信息。此时交互界面可对报警位置进行定位，然后通过空间结构映射为管理人员提供精准的信息服务，保证管理人员能在第一时间确认出报警发生地点及通过监控设备了解周边情况，制定出相关的解决措施。监控系统的建设可有效保证智能大棚在运行过程中的各类参数采集与核对的精准性，通过数据信息的二次确认，令内部专家系统及时下达指令，以完成数据化调控，这样便可有效保证系统本身功能化的实现，以对内部植物的生长状态进行实时化分析，进一步查证出植物生长状态是否满足其预期设定需求，创造出更好的生长环境，提高农业智能大棚的运营效率。

2.3 云平台

云平台的建设主要是将智能农业大棚系统与互联网进行关联，以建立起基于系统实现的物联网结构，保证内网与外网形成有效对接，为远程访问提供权限服务，进而实现远程监控的目的。云平台的建设是以“组态王”软件为实现载体，将浏览器功能与网页进行有效连接，进而实现以太网与内网相连，为远程操控的实现提供服务。这样一来，管理人员便可通过终端服务器对大棚内的各类数据信息进行获取，同时可通过网页下达指令来对现场的设备进行操控。从组成结构来看，云平台是承接数据处理、数据整合的重要载体，通过对局域网与互联网进行连接，保证智能大棚所产生的数据同步映射到云平台中，在云平台实时存储的条件下，可有效避免系统产生数据丢失的现象。且平台所提供的操控功能，可最大限度保证数据信息在处理时向其提供一定的辅助功能，真正实现数据信息的高效化处理，提高系统决策能力。

3 智能农业大棚系统软件的设计与实现

在对智能农业大棚系统软件进行设计时，由于此类系统的实现主要是以物联网为基础，通过内部设备与网络系统建立对接传输载体，令主系统通过传感器设备来实时了解到当前智能农业大棚系统的运作模式，当然此类系统运行中只可能以其固定的参数来机械化执行指令，缺乏一定的人性化功能。为保障系统在具体实现时可对信息进行有效交换，在设计云平台框架时，首先应建立事件触发机制，在软件设计时将相关函数的界定与传感器内的触发装置进行对接，通过参数值设定的上下限，将触发机制与平台之间的联动系统形成整合，进而保证终端设备的报警功能同步到网络服务器中，以此来实现不同场景的同步触发机制，其对于智能农业大棚来讲，可建立安全有效的立体化防护。[4]从数据传输角度来看，检测系统在实际工作过程中，一般是搭载多个传感器进行操作的，通过各个传感点的配合，实现大棚的整体化监控。为此，在实际设计过程中，可采用与终端模块相对接的无线传感技术，通过网络关联口的设定，令数据实现效率化传输。传感器模块所对接的数据口，是由蜂窝数据网络所提供的，在内部硬件系统的支持下，可令云平台下的大棚系统实现自主化信息传递，提高系统处理数据的效率。

其次，应建立协同多层网络结构。要想云平台在农业大棚系统中发挥一定的协同功能，必须依据农业大棚内各类运作环境来建立分化式的任务操控单元，将各类信息技术的实现建立在异源数据传输结构之上，这样一来，可有效实现信息资源的整合，以此来提高云平台的数据处理能力。此部分主要是对数据处理系统进行测定，通过对承接系统处理的服务器进行设定，保证协调装置与数据接收装置之间具备一个信息联动关系，这样便可有效保证不同结构的网络在物联网内进行数据传输时可精准地执行数据指令需求。这对于系统本身而言，则可有效为系统提供一个集成平台，令整体数据处理方案更加多元化。

最后，在程序设计时，应准确地将智能农业大棚系统的温度阈值、湿度阈值以及相关参数阈值等进行分析，然后将此类阈值能接收的最大耦合数据进行界定，并针对相关承载系统来建立对接的输出控制单元，保证当外界信息出现变动时，此控制系统可及时依据系统变化形式来做出相关指令。承接程序指令传输的载体，则是内部系统为主，通过搭载计算机设备实现数据传输、指令下达等，进而保证各类设备在运行过程中的有序性，防止不同设备载体出现数据冗余与交互的问题。[5]例如，风速传感器以及湿度传感器在对环境进行监测时，如果出现信息产生的异常变化，则传感器本身将对系统起到报警作用，且通过系统内计算参数核定的相关操控行为，可自动执行相关指令对农业大棚进行智能化控制，以此来降低人力资源的投入，实现自动化的成本管控，提高农业大棚系统的智能化实现质量。

4 小结

云平台与农业大棚的结合，可建立一个立体化、空间化的运行环境，依托于信息技术将各类设备与系统进行连接，实现系统的有序性、逻辑性操作等。本文则是通过硬件系统、软件系统两方面，对农业大棚的智能化实现进行研究，仅供参考。