农业智慧大屏监控系统的设计与实现

韩兵 许张衡

摘要：当前智慧温室大棚系统过程数据的综合利用率低，种植经验与果蔬生长过程数据无法实时监控，导致无法更好的控制果蔬的生长过程环境的数据。该文通过智慧大屏的监控系统实现对大棚农作物生长过程环境参数进行实时跟踪，实现温室大棚果蔬的种植环境的过程优化。实验证实，该方法能够有效地提升对大棚作物的监控，对果蔬的种植管理有较好的改进。

关键词：农业大棚;监控系统;大屏监控;环境参数;生长过程

中图分类号： TP391        文献标识码：A

文章编号：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

随着农业技术的进一步发展，其在大棚方面的应用越来越广，管理水平越来越高，由于大棚有极好的保温效果，能使蔬菜提前上市或反季节上市，为种植企业带来可观的收益。然而，目前很多大棚还停留在自动化的初级阶段，仅仅依靠简单的控制系统实现大棚的种植环境的稳定，无法实现对不同果蔬对环境的不同要求实现个性化的环境控制[1]。根据这个现象，就需要一个专门的农业智慧大屏监控系统，农业智慧大屏监控系统主要解放了人们的双手，采用互联网技术能够实现远程实时查看大棚内的各种环境参数和设备的状态，同时及时发出预警并做出智能决策[2]。

1智慧大棚信息化系统的不足

随着“互联网+农业”技术的日益发展，农业的智能化和信息化建设显得尤为重要。在传统的农业生产模式中，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。而通过农业智慧信息系统的建设，可以实现对大棚的有效监控和管理。

对于集团化的大规模种植，则需要对整个的种植环境和各类参数进行实时监控和管理，引入大屏监控系统是实现高管驾驶舱的重要途径，以此实现远程实时查看大棚内的各种环境参数，以及各个设备状态的信息，超出阈值的数据还能及时高亮来提醒用户。根据农作物的生长还状态，开启或关闭指定的设备。

農业智慧大屏监控系统解放了人们的双手，不用凡事都亲力亲为。大棚内的环境参数，例如空气温度、空气湿度、光照强度、CO2浓度、土壤温度、土壤湿度、PH值、EC值等环境因子对农作物的生长有很大的影响[3]。在监视这些环境因素以及设备的状态和预警信息等方面，农业智慧大屏监控系统发挥出越来越大的作用[4]。

农业智慧大屏监控系统通过实时监控棚内的空气温度、空气湿度、光照强度、CO2浓度、土壤温度、土壤湿度、PH值、EC值等环境参数，再根据农作物的生长进行决策[5]，从而开启或者关闭指定的设备还能做到超出阈值的数据进行及时高亮提醒用户等。

2 智慧监控系统的设计

在传统的农业生产中，需要消耗大量的人力物力，而通过农业智慧大屏监控系统可以降低人力消耗，提高生产效率，从而实现科学检测，科学种植，促进了农业的发展。农业智慧大屏监控系统是根据实际的需要开发的，它的目标非常明确，即通过建立农业智慧大屏监控系统，把农业从传统的自耕自收，依靠大量人力物力的生产模式转为依靠现代智能化的生产设备来生产的模式[6]。

系统功能需求整体上分为大棚信息管理和棚内数据管理，其中大棚信息管理包括显示多个大棚的基本信息，比如名称，地点，大小，品种，产量，价格，销量等等功能、棚内数据管理部分包括实时展示与刷新大棚内的环境参数，比如空气温度、空气湿度、光照强度、CO2浓度、土壤温度、土壤湿度、PH值、EC值等环境参数，还包括超出阈值的数据进行及时高亮提醒用户，以及大棚内的各个设备，如滴灌水龙头、棉被、通风、光照、暖气的设备状态刷新等功能。

2.1 系统架构

农业智慧大屏监控系统采用JSP + Mysql + Ajax + Echarts开发，首先通过Jdbc链接到数据库，然后获取到数据库中的数据。农业智慧大屏监控系统是标准的MVC模式，将整个系统划分为View层、Controller层、Service层、DAO层四层。整个架构运行流程如图1所示。

2.2 系统功能模块设计

构建完善成熟的农业智慧大屏监控系统，主要包括该系统页面的布局方式以及主题的色彩还有数据库的设计等方面，在系统的首页中可以查看大棚的基本信息，例如大棚名称、大棚地点、大棚品种、大棚产量、大棚面积、品种价格、品种销量以及棚内的各种环境参数和设备的状态。存储在后台数据库的信息有大棚基本信息、棚内环境参数数据、预警数据和设备状态数据等。

所以，农业智慧大屏监控系统包括大棚信息管理功能和棚内数据管理功能，其中，大棚信息管理功能实现以下功能，查看大棚基本信息，比如大棚名称、大棚地点、大棚面积、大棚品种、大棚产量、品种价格、品种销量等，如图2所示。

棚内数据管理功能可以实现以下功能，如实时查看与修改大棚内的各种环境参数、超出阈值的数据进行及时高亮提醒用户、大棚内的各个设备的状态刷新。其中棚内数据管理功能如图3所示。

农业智慧大屏监控系统的E-R模型主要包括：大棚基本信息表（记录大棚的基本信息）、监控数据类型表（记录空气湿度、土壤温度、土壤水分、光照度、CO2浓度等）、采集数据表（实时记录的各种参数数据，这是系统查询的主要业务数据表）、预警信息表（系统中的预警、告警、错误信息）、设备状态表（各种设备的当前状态）、日志表等如图4所示。

3 智慧监控系统的实现

本系统研究的是农业智慧大屏监控系统的设计与实现，此系统它基于B/S架构，主要使用的技术有Jsp、Mysql、Ajax、Echarts，使用的软件为Eclipse。本系统可以查看大棚的基本信息，比如大棚产量，面积，农作物品种，价格，销量，还能够实时监控大棚内的环境参数以及设备的状态信息，超出阈值的数据也能够及时高亮提醒用户。

系统中的图表通过Jdbc链接到数据库，然后获取到数据库中记录的环境数据。之后在servlet中调用一些方法，将其转换为Echarts可以识别的JSONArray类型。在视图层里，通过Ajax的同步传输的方式，Url为跳转的Servlet以及指定跳转的方式为POST，通过执行Servlet的方法来获取数据。将待可视化的导入Echarts进行初始化，通过调用方法获取到Ajax中的数据，通过Option的设置进行可视化。

棚内的环境参数以及设备的状态信息和超出阈值的数据进行及时高亮提醒用户等功能。大棚内的环境参数有空气温度、空气湿度、光照强度、CO2浓度、土壤温度、土壤湿度、土壤pH值和土壤EC值等参数环境。如果超出了设定的值，会高亮提醒用户。系统实时刷新棚内的环境参数，可通过配置参数实现每3秒刷新一次数据，以达到实时监控的目的，参考界面如图5所示。

4 结束语

通过执行CO2，湿度，光照、土壤温度和湿度，土壤PH值以及土壤微量元素的含量过程数据的分析和学习，可以获取到相应的线性回归结果集。通过对各个环境参数的数学模块进行多次训练，最后返回温室大棚的环境建议和当前环境种植的分数情况。

農业智慧大屏监控系统通过实时采集农业大棚内的空气温度、湿度、光照、土壤温度、土壤水分等环境参数，根据农作物生长需要进行实时智能决策，并自动开启或者关闭指定的环境调节设备。通过该系统的部署实施，可以为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据和有效手段。实验证实，该方法能够有效地提升用户对大棚环境的实时监控和管理，对智慧农业大棚的信息化建设水平的提升有很大的帮助。

参考文献：

[1] 张玮.现代智慧农业设施大棚环境监测系统设计[J].计算机测量与控制，2020，28（8）：135-138.

[2] 周万禹，胡乃瑞，杨美琪，等.温室大棚环境监测及控制系统的设计[J].电子测试，2020（5）：45-47.

[3] 吴涛，李里亚.温室全方位智能调温系统在智慧农业中的应用[J].江苏农业科学，2019，47（15）：247-251.

[4] 陈小健，宋振继.智慧温室大棚移动端监控软件设计与实现[J].农业工程，2019，9（5）：31-33.

[5] 鲍忠宇，孙庆波.基于物联网的农业智慧大棚监控系统的设计[J].中外企业家，2018（33）：146.

[6] 张辉，李艳东，赵丽娜，等.基于无线Mesh网络的智慧农业大棚监控系统[J].现代电子技术，2016，39（16）：71-74.

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