基于物联网的精准化智慧农业大棚系统设计研究

中国是一个农业大国，大棚种植是一种常见的种植形式。采用大棚种植形式，能够为农作物提供最适合生长的环境，提升农作物种植质量与产量。随着信息化技术的快速发展，物联网技术被应用到更多行业中，尤其是在农业中的应用，对于提高农业生产效率具有重要意义。建设精准化智慧农业大棚，能够实现对大棚的精准化管理，提高农作物种植质量及生产效率。本文将对基于物联网的精准化智慧农业大棚系统设计进行研究，为相关工作提供参考。

1基于物联网的精准化智慧农业大棚系统概述

1.1精准化智慧农业大棚系统原理

在农作物生长过程中，环境条件是影响其生长状态的关键因素，尤其是在农业大棚中，空气温度与湿度、土壤温度与湿度、光照强度等都需要进行严格控制，才能保证农作物的健康生长。在精准化智慧农业大棚中，可以采用铺设无线采集节点的方式对这些数据进行实时采集，通过无线通信技术进行数据传输，将数据汇集到中心节点中，再利用移动终端连接到互联网，实现对数据的分析，反映出农作物实际生长环境[1]。若农业大棚中的环境参数存在超标的情况，系统可以通过调整灌溉、施肥及采光的方式实现对环境的精准化控制与管理。

1.2精准化智慧农业大棚系统构成

一般情况下，精准化智慧农业大棚系统主要由以下几部分构成：

1.2.1客户端

客户端的作用是展示出农业专家根据实时数据分析获得的结果，利用远程连接，农户能够随时查看信息，一般可以通过智能手机或PC实现。

1.2.2分析端

通过对数据的分析，可以确定大棚中农作物生长环境的核心参考数据。分析端的作用就是进行数据分析，一旦出现数据超出参数预警值的情况，系统将根据实际需求开启或关闭设备，同时采用不同的方式进行警示。

1.2.3采集端

采集端的作用是通过来采集农作物生长环境中的各项参数，包括空气温度与湿度，土壤温度与湿度及光照强度等。对采集到的数据进行系统分析，可以制定相应的调整方案，通过实时调控及自动控制的方式为农作物创造合适的条件。与此同时，还可以通过视频监控系统对农作物生长状态进行实时监控，确定农作物是否感染病虫害。

1.2.4远程诊断系统

远程诊断系统通过实时视频的方式对农作物进行监控，随时了解农作物生长过程中可能出现的问题，通过图像采集技术及无线网络技术实现远程诊断，对病虫害进行针对性防治。

1.2.5智能灌溉系统

智能灌溉系统获取农业大棚中土壤湿度的检测结果，根据农作物需求确定灌溉方案，及时调整灌溉量，避免出现灌溉过度或灌溉不足的问题。与此同时，通过智能灌溉的方式，还能有效节约用水，避免造成不必要的浪费。

1.2.6水肥一体化管理

通过对农作物灌溉与施肥情况监测与控制，可以确定合理的灌溉时间、灌溉水量及营养液的添加比例。管理过程中能够应用人工管理模式与自动识别模式，方便对突发情况进行处理。通过这种方式，能够进一步节约种植成本，提高水肥管理工作效率。

1.3精准化智慧农业大棚系统框架设计

精准化智慧农业大棚系统由传感层、网络层及应用层组成。在传感层中，无线节点能够进行感知、控制及预处理工作，包括感知类设备、控制类设备、视频类设备等，实现信息传输，而控制类节点则能够接收到网关发出的控制命令，实现智能调节。在网络层中，能够实现信息转发、远程传输及数据初步解析的功能，包括网关设备、视频服务器等。网关可以显示由采集传感器传输来的实时数据，对数据进行打包与转换，将其发送至应用层服务器，并接收服务器的命令信息，发送到控制类节点。视频服务器可以存储视频信号，并进行数据查询，监控终端设备可以查看其中的录像信息。在应用层中，可以实现数据的存储、处理、展示以及应用功能[2]。在PC、智能手机等终端，可以显示实时数据信息，对传感器节点进行分析处理。用户可以实时查看现场设备，根据大棚环境变化情况进行相应操作。

2基于物联网的精准化智慧农业大棚系统设计研究

2.1视频监控平台设计方案

视频监控平台专门为精准化智慧农业大棚系统开发，采用统一的标准对监控设备进行整合，并通过云平台技术的应用对不同时间、区域及部门的视频进行共享。首先，通过SOA软件增加接入量，进行大并发量访问。采用模块化的平台服务，能够对业务进行有效的扩充。其次，可以应用到主流操作系统，实现智慧农业大棚的互联[3]。

2.2环境实时监控设计方案

采用矩阵图的方式来展现实时监控的数据信息，对于不同的告警状态，可以显示出相应的告警颜色。在点击矩阵图的某一处时，可以显示监测点的具体新信息。智能告警监控系统的设计，能够灵活设置各项环境参数的极限值，若监测参数超出极限值，就会通过颜色变化及告警提示的方式对后台发出告警。系统管理员拥有系统中的最高权限，可以设置系统中的所有参数，并且进行人员管理及权限的添加、删除与更改等[4]。对于用户权限的控制，采用分级设置的方式，保证数据安全性。在操作员用户使用应用功能时，只能够查看到其所属机构内的设备数据，其他的数据则无法查看。

2.3客户端界面设计

精准化智慧农业大棚系统能够提供实施数据与历史数据查询功能，并且可以根据数据记录绘制曲线，查询实施数据与历史记录。历史数据绘制能够通过曲线图、柱状图等方式体现出历史数据。对视频历史记录的查询，能够记录下农作物整个生长过程，并且确定人员出入情况。历史环境数据的查询与对比，可以采用列表与图标2种方式，以便分析提高农作物产量的环境参数[5]。

参考文献

[1]段益群，刘国彦.基于物联网的智慧农业大棚系统设计[J].软件工程师，2013（12）：35，31.

[2]张海兰，雷桂平.基于物联网的智慧农业大棚系统架构设计[J].信息记录材料，2018，19（2）：63-64.

[3]马佳力，谢娅娅.基于物联网的智慧农业大棚系统的研究与实现[J].信息通信，2019（1）：134-135.

[4]张成年.基于物联网的智慧农业大棚系统的研究与实现[J].新疆农垦科技，2016，39（1）：55-57.

[5]叶子铭，党凯文，孙歆钰.基于物联网的智慧农业大棚系统探究[J].广东蚕业，2020，54（2）：15，17.

（山东省菏泽市郓州街道办事处徐长青）