基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究

楊寶朔++漆昌桂++李志敏

摘 要：溫室內(nèi)的空氣溫濕度、光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度等環(huán)境參數(shù)對作物的生長具有重要影響，對這些環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)控非常有意義。文中設(shè)計(jì)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過對溫室環(huán)境參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測與調(diào)控，為作物提供最佳生長環(huán)境，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本。文中重點(diǎn)分析了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：溫室大棚；環(huán)境參數(shù)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；物聯(lián)網(wǎng)；Android

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2017）10-00-02

0 引 言

農(nóng)作物的生長一方面取決于農(nóng)作物本身的遺傳特性，另一方面取決于外界環(huán)境因素。只有在具有良好遺傳特性的前提下，同時(shí)具備適宜農(nóng)作物生長的外界環(huán)境因素，農(nóng)作物才能健康生長[1，2]。同時(shí)，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和大棚技術(shù)的不斷普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多[3]。許多溫室大棚的業(yè)主希望能隨時(shí)了解溫室的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，為決策工作提供技術(shù)支持，但目前溫室管理信息化、智能化程度低，大部分管理工作仍需人工完成，隨著人工成本的增加和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢，提高溫室的自動(dòng)化程度和普及率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的優(yōu)質(zhì)、高效和高產(chǎn)的要求越來越迫切，溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究逐漸成為熱點(diǎn)[4-6]。傳統(tǒng)的溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)要求操作者必須親臨現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)溫度濕度和通風(fēng)系統(tǒng)等的控測。這種方法不但增加了勞動(dòng)力成本和工作強(qiáng)度，還不利于溫室的實(shí)時(shí)管理。隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用也日益廣泛，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；谢芾?、智能化精準(zhǔn)化監(jiān)控是我國溫室發(fā)展的方向[7，8]。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中也被不斷廣泛應(yīng)用，基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)在溫室管理中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)溫室的遠(yuǎn)程化和智能化管理，在提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)、降低人工生產(chǎn)成本等方面具有重要作用[9-11]。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要由監(jiān)測模塊、攝像頭模塊、服務(wù)器模塊、App客戶端和執(zhí)行模塊組成，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

監(jiān)測模塊通過傳感器節(jié)點(diǎn)采集溫室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)值，數(shù)據(jù)由ZigBee無線傳感器匯聚到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)后通過TCP協(xié)議上傳至服務(wù)器，攝像頭實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場信息并通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，服務(wù)器管理平臺(tái)對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、存儲(chǔ)和處理，智能手機(jī)客戶端實(shí)時(shí)獲取溫室環(huán)境參數(shù)值并進(jìn)行顯示，同時(shí)還能夠通過發(fā)送指令控制調(diào)控設(shè)備的運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)溫室的遠(yuǎn)程智能化監(jiān)控。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本文根據(jù)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜改良中心溫室大棚的實(shí)際情況設(shè)計(jì)的App客戶端的主要功能如下：

（1）系統(tǒng)登錄：用于管理員登錄系統(tǒng)，避免他人誤操作；

（2）信息查詢：實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前溫室環(huán)境參數(shù)值的實(shí)時(shí)查詢；

（3）現(xiàn)場監(jiān)控：通過攝像頭實(shí)時(shí)獲取溫室內(nèi)的現(xiàn)場信息；

（4）設(shè)備控制：通過執(zhí)行模塊控制多種調(diào)控設(shè)備的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境的調(diào)控。

App客戶端主界面如圖2所示，現(xiàn)場監(jiān)控界面如圖3所示。

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

服務(wù)器管理平臺(tái)采用Java Web框架，使用MyEclipse編譯器進(jìn)行編寫，Java編譯版本選用1.6；App客戶端采用Android 4.0框架，使用Eclipse編寫，導(dǎo)入Android v4包。

App客戶端與服務(wù)器的通信數(shù)據(jù)格式為xml，溫室環(huán)境參數(shù)值的傳輸格式如下：

<？xmlversion=1.0 encoding=utf-8？>

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2012-11-0214：46：00.0

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1100201204180166

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2

channel_name

1

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18.9

。

4 結(jié) 語

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用將更加普遍和智能。本文主要介紹了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)通過智能手機(jī)上的App客戶端可實(shí)時(shí)獲取溫室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)值和現(xiàn)場信息，并通過對調(diào)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的控制來實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境的調(diào)控，最終實(shí)現(xiàn)了溫室的遠(yuǎn)程化和智能化監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)

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