煙葉育苗大數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

摘 要：目前周口市煙葉育苗大棚的監(jiān)測(cè)和控制以人工為主，針對(duì)這一現(xiàn)狀，文章基于GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)了煙葉育苗遠(yuǎn)程監(jiān)控綜合管理系統(tǒng)，具有功能：用數(shù)字式傳感器自動(dòng)監(jiān)測(cè)煙葉育苗大棚的溫度、濕度、光照強(qiáng)度和CO2濃度等環(huán)境參數(shù)；通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)送回?cái)?shù)據(jù)中心；可以用手機(jī)或電腦遠(yuǎn)程調(diào)控?zé)煵萦绱笈锏沫h(huán)境參數(shù)；在數(shù)據(jù)中心對(duì)煙草育苗大棚的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)反向追溯、痕跡化操作、扁平化管理等目的；采用攝像機(jī)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及育苗情況。

關(guān)鍵詞：煙葉育苗；GPRS；遠(yuǎn)程監(jiān)控；溫濕度數(shù)據(jù)采集；綜合管理系統(tǒng)平臺(tái)

我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)基于攝像機(jī)和GPRS網(wǎng)絡(luò)，主要有以下研究?jī)?nèi)容：

（1）GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)取代有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)需要鋪設(shè)網(wǎng)線(xiàn)，投入成本高、后期維護(hù)復(fù)雜；本系統(tǒng)基于GPRS網(wǎng)絡(luò)，用戶(hù)可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)登錄網(wǎng)站查詢(xún)溫濕度等環(huán)境參數(shù)。

（2）當(dāng)育苗大棚溫濕度超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫除濕，同時(shí)自動(dòng)發(fā)短信報(bào)警。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要設(shè)計(jì)控制箱，通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)和控制線(xiàn)和現(xiàn)有控制柜兼容，同時(shí)不影響現(xiàn)有操作。

（3）在數(shù)據(jù)中心對(duì)煙草育苗大棚的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)反向追溯、痕跡化操作、扁平化管理等目的。以往的育苗管理工作以點(diǎn)檢為主，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率較低，采用了本系統(tǒng)后，管理人員可以直接通過(guò)手機(jī)查看和控制任何一座育苗大棚的設(shè)施；同時(shí)在更深層次上，可以通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和運(yùn)算，為管理工作提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

（4）系統(tǒng)可自動(dòng)計(jì)算有效積溫、活動(dòng)積溫和日均溫等數(shù)據(jù)，對(duì)移栽時(shí)間做科學(xué)預(yù)測(cè)。貴州煙科所指出：煙草苗床期>10℃的活動(dòng)積溫為950～1100℃，有效積溫為350～450℃；從移栽到成熟>10℃的活動(dòng)積溫為2000～2800℃，>8℃的有效積溫為1200～2000℃，>10℃的有效積溫為1000～1800℃，可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)煙葉。

（5）數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集，登錄客戶(hù)端的方式提高了管理效率，為確定育苗長(zhǎng)勢(shì)和技術(shù)方案提供參考。

1 技術(shù)關(guān)鍵

（1）攝像機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求簡(jiǎn)潔易懂，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程有效的人機(jī)交互；

（2）基于GPRS網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和遠(yuǎn)程控制；

（3）建立數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)頁(yè)，以及后期的維護(hù)工作；

（4）選擇的CO2濃度、光照強(qiáng)度和溫濕度等傳感器能夠適應(yīng)高濕度環(huán)境。

2 實(shí)施方案

項(xiàng)目實(shí)施分成兩個(gè)部分：

（1）輸入設(shè)備：采集育苗工場(chǎng)溫濕度、CO2濃度、光照強(qiáng)度等環(huán)境因子，其中的難點(diǎn)在于CO2濃度和光照強(qiáng)度的標(biāo)定；所有信號(hào)都通過(guò)總線(xiàn)的形式傳輸回控制盒。

（2）輸出設(shè)備：將數(shù)據(jù)在現(xiàn)場(chǎng)的攝像頭聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)通過(guò)GPRS模塊發(fā)送回上位機(jī)，在上位機(jī)進(jìn)行處理，最終建立數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)庫(kù)管理；控制模塊的功能是和現(xiàn)有控制柜兼容，自動(dòng)和遠(yuǎn)程控制風(fēng)機(jī)啟動(dòng)和停止。

目前進(jìn)展及情況：

2016年在周口實(shí)驗(yàn)7座育苗大棚安裝使用，短信報(bào)警次數(shù)，登陸用戶(hù)，下載次數(shù)，正常監(jiān)測(cè)時(shí)間日期，自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)大棚4座，安裝的大棚育苗的情況與未安裝的對(duì)比情況。郝剛與鹿邑對(duì)比圖片，鹿邑的育苗大棚每棚種植面積未來(lái)的發(fā)展方向。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）基于GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理平臺(tái)開(kāi)發(fā)對(duì)煙葉育苗遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)有線(xiàn)傳輸方式布線(xiàn)難的限制，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控中心通過(guò)客戶(hù)端對(duì)多個(gè)育苗大棚信息采集、觀察、監(jiān)測(cè)和分析還有自動(dòng)控制。

（2）通過(guò)使用此系統(tǒng)管理平臺(tái)，使煙葉育苗戶(hù)和管理者對(duì)煙葉育苗生長(zhǎng)還有管理等減少了很多工時(shí)。以前育苗人都是需要到大棚里面每個(gè)大棚檢查溫濕度，管理者還有專(zhuān)家也是需要開(kāi)車(chē)動(dòng)員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)考察?，F(xiàn)在只需要登陸客戶(hù)端就可以省掉這些。從而節(jié)省了人力，物力，財(cái)力。

（3）如果溫度過(guò)高育苗技術(shù)人員還需要進(jìn)入大棚打開(kāi)風(fēng)機(jī)給大棚降溫，安裝了遠(yuǎn)程系統(tǒng)設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)和短信提醒功能，從而降低或減少了技術(shù)人員監(jiān)管不到位造成的誤開(kāi)風(fēng)機(jī)和忘開(kāi)風(fēng)機(jī)的情況，大大減少了技術(shù)人員工作，降低了風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約了電力。

（4）在河南省周口市煙葉育苗大棚中得到了較好應(yīng)用。經(jīng)過(guò)對(duì)煙葉育苗技術(shù)人員的溝通，該系統(tǒng)設(shè)備的應(yīng)用不僅克服了大棚的天氣變化和對(duì)育苗的影響，還降低了對(duì)育苗人員的技術(shù)要求，提高了煙葉育苗質(zhì)量和管理。得到了周口市煙葉種植育苗人的稱(chēng)贊。

（5）經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)際的考察和走訪，我們得出了如下結(jié)論。

使用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)管理平臺(tái)的育苗大棚有三個(gè)優(yōu)勢(shì)：

a.使煙苗整齊一致，有利于提高大田生產(chǎn)的整齊一致性，進(jìn)而提高整體生產(chǎn)水平。煙苗根系發(fā)達(dá)，根的數(shù)量超過(guò)常規(guī)育苗，有利于提高移栽成活率，有效克服早花現(xiàn)象。

b.及時(shí)有效管理、生長(zhǎng)快，苗齊苗勻、遠(yuǎn)程指導(dǎo)育苗的長(zhǎng)勢(shì)、有利于實(shí)現(xiàn)育苗專(zhuān)業(yè)化和栽培品種良種化。

c.苗齡65天左右，葉數(shù)9片左右，莖高8-10cm，莖粗0.5-0. 6cm，且有韌性，葉色綠至淺綠，葉片較厚，側(cè)根發(fā)達(dá)，無(wú)病蟲(chóng)害，群體整齊一致。

未使用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)管理平臺(tái)的育苗大棚會(huì)出現(xiàn)的三個(gè)劣勢(shì)。

a.技術(shù)人員管理不到位，問(wèn)題處理不及時(shí)。

b.煙苗成活率不高，苗不均勻，長(zhǎng)勢(shì)慢。

c.移栽成活率降低，煙苗移栽后長(zhǎng)勢(shì)緩慢，影響了煙田的統(tǒng)一管理。

周口市試點(diǎn)大棚7座，其中鹿邑化塔5座，商水郝崗鄉(xiāng)2座。

系統(tǒng)報(bào)警次數(shù) 2546 次

短信報(bào)警次數(shù) 416 次

系統(tǒng)客戶(hù)端使用數(shù)11個(gè)

按照1個(gè)大棚5000個(gè)育苗盤(pán)，每盤(pán)多成活3顆苗，每棚就能多出15000顆苗，就是75盤(pán)，如果每畝地用6盤(pán)就可以多種12畝地。同時(shí)每盤(pán)的移栽成活率也會(huì)增加。

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