基于物联网技术智慧农业大棚监控系统研究与设计

□文/刘元刚 熊刚 胡启迪 任朝辉 彭颍 汝春瑞

过去我国农作物之所以产量较高，其根本原因是肥料、农药的投入较多。然而这种传统粗放式的种植模式，并没有将农药、水资源、肥料进行科学地利用，会产生较为显著的污染问题。这种传统农业模式主要是利用农民自身的经验进行施肥与灌溉，这不仅浪费较多的人力和物力，还会对周边的环境带来不利影响。如今，物联网技术持续进步，为智慧农业发展提供了重要的技术支持，借助自动化、传感技术，对农作物种植环境进行动态监管，进行智能化施肥与灌溉，这不仅有助于相关资源的科学利用，同时人力、物力也能得到显著的节约。

一、物联网技术下智慧农业大棚监控系统设计

（一）硬件设计

硬件设计对大棚监控系统开发有着十分重要的影响，通常完善的智慧大棚系统涉及四大硬件模块：第一，温湿度传感模块。这可以借助于RFID 技术对数据进行远程传输，同时还需要使用到SHT10 芯片，它有着颇高的精准度，而且在测量灵敏度方面表现出色。监控系统若是发现大棚环境温度超高，就会激活风机系统，进行排风；若是湿度过低，则启动加湿器加以调控［1］。第二，土壤含水与温度传感模块。通过热敏电阻能够对土壤温度进行动态测量，在对温度判断的基础上，借助于土壤介电常量就能对含水量信息进行获取。若是含水量颇低，该系统就会激活洒水装置，对环境空间进行补水。第三，CO2含量传感模块。主要是利用NDIR机制对红外光进行吸收，进而对大棚空气中的CO2含量进行监测，它有着颇高的精准度。第四，光照传感模块。借助于光敏部件对光照度进行感知，并将该信息转变成电信号，接着传递至系统中心加以处理，进而判断是否启动遮阳帘，减少阳光直射面积，从而对光照度加以调控。

（二）软件设计

软件开发涉及三大模块，分别为服务器、前、后台模块。其中前台模块主要涉及浏览、检索、登录等功能，不仅可以对有关信息进行采集，还能检索历史信息。后台模块需要较高权限才能登入，可以对监控点进行动态管理。服务器模块可以对通信与管理终端进行对接，重点采集客户端、WEB端、控制模块所传递的各类信息［2］。

（三）数据库设计

所有收集的信息和数据中包括温室内的空气湿度、光纤功率、土壤温度和湿度以及温室编号。房间管理台会收集温室维护明细的所有真实信息，包括名称、状态等属性的标识信息，温室名称、用户名和客户信息都存储于管理表内［3］。

二、智慧农业大棚监控系统功能实现与部署应用

（一）系统登录

对用户的登入资格进行判断，则是登录模块的核心工作。系统管理员角色为Admin，倘若普通用户进入到本系统，必须拥有管理员资质，然后再录入相应的口令，系统会对录入的信息进行判断，并调用数据库进行分析。此时结果可能为：第一，此账号在数据库中不存在；第二，口令可能出现错误。若是账户存在口令错误，系统就会给出相应提醒，要求录入正确口令；若是账户没有检索到，就会给出不存在着此账户提醒框［4］。该登入过程涉及匹配、验证表、权限模块、错误表，不同模块得到相应的匹配之后才能正式登入系统。

（二）病虫害诊断

因为大棚内所种植的农作物种类较为丰富，容易产生各种病虫害。为了解决此问题，就需要该智能大棚系统对病虫害进行科学诊断［5］。该智能系统能对农作物生长周期进行动态分析，从而判断是否发生病虫害。例如大棚内部种植了西红柿，其主要构成包括根、叶、花、果实，若是该农作物出现了红褐色病变、坏死等，或转变成红色，或看不见维管束等，这就说明此农作物已有病虫害。若是检测到叶背面出现了白霉层，或者老化斑驳，那么也意味着出现了病虫害。在花旗后，病虫害的表现为果实霉变等［6］。若是出现这种问题，系统就会及时给出报警，从而给予及时处理，提升农作物产量。系统会自动存储相应信息，利用系统对传感器的图像资料进行综合分析，之后可以对它进行判定。

（三）决策支持

在具体决策支持环节，主要涉及三个关键模块，即滴管、补光、风机决策。这些决策子系统主要立足于传感数据，通过分析判断再完成后续的执行动作。若是发现棚内有着较高的温度，就会激发风机模块，在满足温度标准后就能自动停止风机运行。每天的早晨8 点将滴管启动，中午12点将其关闭，从而对大棚的湿度进行科学控制［7］。为了对系统智能水平进行有效提升，在设计程序之际，还需要引入智能检验，进而对决策服务进行启用。若是需要检验时间信息，那么本系统可以直接与因特网进行对接，对实践进行校准，从而为滴管的开启进行精准决策。此外，当倒计时结束后，还需要进行重新判定，目的就是使得本系统能够稳定运行。

三、结语

总而言之，随着科技的发展，不同行业的生产模式都有了显著改变，现代化、信息化水平有了较为显著的提升，我国农业无疑是重要的支柱型行业，在物联网技术支持下，已经成功升级为智慧农业。为了对大棚环境中的温湿度等参量及时掌握，完成该智慧大棚监控系统开发。具体需要从软硬件两个层面着手，可以支持权限登录、病虫害诊断、决策支持、远程控制等诸多功能，通过相关自动化控制，可以为农作物生长提供优良的环境支持。