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基于物联网的智慧农业大棚系统设计 摘 要：物联网技术在农业领域中有着广泛的应用前景。本文提出了基于物联网技术的智慧农业大棚系统设计方案，并介绍了其主要功能特点及应用价值。基于物联网的智慧农业大棚系统将互联网从桌面延伸到田野，让温室实时在线，从而实现农业大棚与数据世界的完美融合，必将引领现代农业发展。 关键词：物联网；智慧农业；系统设计 中图分类号：TP391.44 文献标识码：A 随着农业产业规模的不断提高和土地集中化耕种的推行，越来越多的农产品在大棚中培育，传统的人工控制模式已不能满足现代精准农业的要求[1]。 物联网技术在农业中的应用是当今世界农业发展的新潮流[2]，引领现代农业发展，它既能提高农业精细化水平，又能节约资源、增产增效，确保农产品质量安全。 1 系统设计 1.1 系统目标 基于物联网的智慧农业大棚系统通过传感器实时采集室内温度和土壤温度、湿度、二氧化碳浓度、光照等环境参数，经由无线信号收发模块传输数据，根据用户需求，实现对大棚的远程智能控制[3]。 该系统还可推广到园林园艺、畜牧养殖等相关农业领域，为实现对环境进行自动控制、智能管理，对农业综合生态信息自动监测提供科学依据[4]。 1.2 系统架构 系统通过环境参数传感器和高清视频摄像头等组建了一个可以远程感知的数字大棚，采集的数据通过3G移动网络传输到控制中心进行数据关联、数据分析，实现智慧农业大棚一体化解决方案。 系统的总体架构分为传感信息采集、无线传输、远程控制和数据分析处理四部分[5]。 图1 系统总体架构图 传感信息采集系统：主要负责大棚内环境参数的采集与控制；采用高清网络摄像机，实时拍摄大棚内视频信息。 无线传输系统：将采集的环境参数和视频信息，通过3G移动网络传送到控制中心。 远程控制系统：通过控制设备和继电器电路可以自由操控各种农业生产设备。 数据分析处理系统：用户可随时随地通过电脑或移动终端进行数据查询与分析，为用户提供决策依据。 图2 系统组成图 2 系统功能特点 基于物联网的智慧农业大棚系统，内置先进的无线感应器，不用布线，可实时监测温室大棚中的温、湿度等信息，通过无线ZigBee技术，与相关设备连接，当室内温、湿度、光照等信息超过或低于系统设定范围时，可自动打开或关闭相关设备进行调控，营造作物适宜生长环境。 图3 系统管理示意图 主要系统功能特点如下： （1）系统可实时、连续的采集各项环境参数，以数字、图形、图像等多种方式进行记录和显示。 （2）系统可对传感器采集的温湿度、光照等数据在后台实现自动处理，与设定阈值比对，并根据结果自动调节大棚内温湿度、光照控制设备，实现大棚的全自动化管理。 （3）系统可设定各监控点的报警阀值，当出现数据异常时自动发出报警信号。 （4）无线网关设备具备丰富的硬件接口，可以提供有线、无线等多种方式的通讯手段。 3 结语 相关资料表明，在智慧农业大棚中，每平方米一季可产番茄30kg-50kg，黄瓜40kg，相当于露地栽培产量10倍以上，其他各类作物在这种环境下的产量也将得到明显的提升。另外，由于温、光、水、肥、气等诸多因素综合直接协调到最佳状态，据计算，可有效节水、节肥和节药，使整体能耗降低15%—50%。 基于物联网的智慧农业大棚系统将互联网从桌面延伸到田野，让温室实时在线，从而实现农业大棚与数据世界的完美融合。 图4 产量比较图 图5 能耗比较图 参考文献 [1] 施连敏，陈志峰，盖之华.物联网在智慧农业中的应用[J].农机 化研究，2013（06）：250-253. [2] 刘琪.物联网技术的研究现状及发展趋势的展望[J].科技风， 2013（04）：225. [3] 刘明.国内外温室产业发展现状与研究进展[J].安徽农业科 学，2008，21（2）：26-28. [4] 卢闯，等.物联网在设施农业中的应用研究[J].农业网络信息， 2011（09）：10-13. [5] 郭阳雪，等.农业大棚温度远程实时监控系统设计[J].安徽农 业科学，2013（03）：1308-1310. 作者简介： 段益群（1962-），女，学士，副教授.研究领域：软件工程. 刘国彦（1978-），男，硕士，讲师.研究领域：软件工程.