基于物聯(lián)網(wǎng)的智能中藥種植系統(tǒng)設(shè)計

奚夢嬌

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，社會民眾健康意識的不斷提升為中藥行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展帶來重大契機(jī)。采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為載體，設(shè)計智能中藥種植系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對中藥生長環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測，進(jìn)而根據(jù)外界環(huán)境變化對其生長所需進(jìn)行遠(yuǎn)程管控，利用技術(shù)支撐保證中藥生長環(huán)境的穩(wěn)定性，真正實(shí)現(xiàn)精耕細(xì)作，保證產(chǎn)品質(zhì)量。本文就基于物聯(lián)網(wǎng)的智能中藥種植系統(tǒng)設(shè)計展開探討。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能中藥種植系統(tǒng)；設(shè)計

引言

傳統(tǒng)的種植藥材浪費(fèi)了大量的人力、物力，隨著天氣等環(huán)境的變化，對藥材的生長有這具體的影響，為了能夠科學(xué)地管理和種植中藥材，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到中藥材種植上，提高中藥材種植的產(chǎn)量和質(zhì)量。

一、生長環(huán)境改變引起藥效變化

中藥的產(chǎn)地、生長環(huán)境非常重要，極大的影響中藥的療效。生態(tài)環(huán)境要素作為影響中藥材品質(zhì)的一個主要因素，并作為道地藥材形成的源頭，一直以來是研究的重點(diǎn)，但基于生態(tài)環(huán)境要素的多樣性，它也是研究的一個難點(diǎn)。生態(tài)環(huán)境要素包括很多方面，如土壤、氣候條件、灌溉水源、空氣質(zhì)量等。北魏時期賈思勰在《齊民要術(shù)》中寫道，山東的大蒜種到山西，就小如桔核；山東的谷子種在山西，就只長莖葉而不開花結(jié)實(shí)，這說明生活環(huán)境的變化會引起生物特性的變化，進(jìn)而影響其功用的發(fā)揮。即如其言“一木之性，寒暑易容，若朱藍(lán)之染，能不易質(zhì)”？這說明品種以及產(chǎn)地決定了單味中藥的不同偏性，即質(zhì)不同則性不同，從而影響其“體”，則其“用”必然受到影響，進(jìn)而影響其功效的發(fā)揮?，F(xiàn)代種植的中藥多是依靠農(nóng)藥、化肥催生處理，其有效性與既往野生草藥相差甚大，也可能存在藥物以外的毒性。因此在藥材種植方面，目前急需依據(jù)《中華人民共和國種子法》《中華人民共和國藥品管理法》制定具體的行政監(jiān)管措施，把中藥材種子培育納入監(jiān)管范圍，制定和推行符合實(shí)際情況的種子資源評價體系和種質(zhì)資源庫。也有學(xué)者提出了中藥原生態(tài)種植是模擬野生的環(huán)境，比如區(qū)域、氣候等特點(diǎn)，開展中藥原生態(tài)種植，以確保中藥的品質(zhì)。也有稱其為中藥的仿生種植、生態(tài)種植等，對于提高栽培藥材的質(zhì)量和產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)中藥材的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展有重要的意義。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能中藥種植領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計智能中藥種植系統(tǒng)，可以有效提升中藥種植技術(shù)應(yīng)用水平，數(shù)據(jù)庫平臺中收錄優(yōu)質(zhì)種植經(jīng)驗(yàn)，農(nóng)戶可以在客戶端中進(jìn)行相關(guān)種植信息的查詢，相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員還能夠與農(nóng)戶進(jìn)行問答互動，回答農(nóng)戶在種植活動中遇到的問題，后臺管理人員定期對數(shù)據(jù)信息平臺進(jìn)行更新，將農(nóng)戶的常見問題形成統(tǒng)一的種植學(xué)習(xí)材料，提升農(nóng)戶的種植技術(shù)。同時農(nóng)戶還可以在智能終端監(jiān)控中藥材生產(chǎn)環(huán)境的相關(guān)指標(biāo)，種植地中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形成有關(guān)溫度、濕度、關(guān)照、氧飽和度、二氧化碳含量的信息集采系統(tǒng)，農(nóng)戶可以根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)確定相應(yīng)的種植技術(shù)應(yīng)用，以保證外界環(huán)境能夠持續(xù)滿足中藥材的生長需要，減少農(nóng)戶在種植監(jiān)管中的精力投入，同時保證藥材種植質(zhì)量。

三、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能中藥種植系統(tǒng)設(shè)計

（一）智能中藥種植系統(tǒng)設(shè)計需要應(yīng)用的技術(shù)

（1）嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem），根據(jù)英國電機(jī)工程師協(xié)會（U.K.InstitutionofElectricalEngineer）的定義，嵌入式系統(tǒng)是一種完全嵌入受控器件內(nèi)部，為特定應(yīng)用而設(shè)計的專用計算機(jī)系統(tǒng)，為控制、監(jiān)視、輔助各種設(shè)備、機(jī)器、工廠運(yùn)作的裝置，是為特定功能所設(shè)計的計算機(jī)系統(tǒng)。與個人計算機(jī)這樣的通用計算機(jī)系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)通常執(zhí)行的是帶有特定要求的預(yù)先定義的任務(wù)。由于針對特定功能進(jìn)行開發(fā)，整合需要的硬件資源進(jìn)行設(shè)計，能降低所需要硬件成本，并且在軟件開發(fā)過程能針對硬件調(diào)整以獲得系統(tǒng)的優(yōu)化，讓系統(tǒng)能更加穩(wěn)定、可靠。

（2）Android系統(tǒng)

Android系統(tǒng)是能夠應(yīng)用于行動設(shè)備、基于Linux核心的基礎(chǔ)的開放原始碼軟件操作系統(tǒng)，Andriod操作系統(tǒng)上能夠開發(fā)和應(yīng)用第三方應(yīng)用程序。

（3）傳感器

傳感器（Sensor）是用來接收信息或外界刺激、將其信息反應(yīng)的組件，并且能將所接收到的外界信息轉(zhuǎn)換，以數(shù)值形式后輸出，現(xiàn)今傳感器已廣泛用在自動化工業(yè)、3C產(chǎn)業(yè)等作為信息接收。本論文所使用的傳感器為Phidgets公司推出的感知組件，使用的感測器種類分別為亮度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器，用以感測自然環(huán)境中的亮度、溫度、濕度等模擬信息傳換為數(shù)字信號傳輸給電子裝置進(jìn)行應(yīng)用。

（4）繼電器

繼電器屬于電子控制組件，其主要應(yīng)用原理為利用較小電源去控制較大電源裝置的控制開關(guān)，能夠在電子回路中負(fù)責(zé)電源控制、電路轉(zhuǎn)換以及安全保護(hù)等功能。

（二）基于物聯(lián)網(wǎng)的智能中藥種植系統(tǒng)設(shè)計

（1）種植環(huán)境感測

種植環(huán)境感測功能是利用傳感器進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)控，將亮度傳感器、溫度感測器、濕度傳感器部屬在溫室種植環(huán)境收集溫室環(huán)境的亮度、溫度與濕度。實(shí)體感知端所有傳感器皆由Arduino開發(fā)板進(jìn)行信息收集與控制，Arduino開發(fā)板的DigitalI/O與傳感器連接將環(huán)境參數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，整理過的參數(shù)由WiFi無線網(wǎng)絡(luò)模塊所收集到信息可作為環(huán)境監(jiān)控并依據(jù)環(huán)境信息調(diào)解種植環(huán)境，調(diào)整出適合植物生長的環(huán)境。

（2）調(diào)節(jié)種植環(huán)境

智能操控端需要體現(xiàn)對種植環(huán)境的遠(yuǎn)程操控功能，在系統(tǒng)中設(shè)計調(diào)節(jié)裝置，應(yīng)用繼電器實(shí)現(xiàn)對LED燈、供水閥、加熱器的遠(yuǎn)程管控，以實(shí)現(xiàn)對亮度、濕度與溫度的人為調(diào)節(jié)。

（3）手持裝置端

手持裝置端主要是在Android操作系統(tǒng)的手持裝置，通過AndroidApplication開發(fā)設(shè)計出與實(shí)體感控端互動的功能，另將數(shù)據(jù)接收、裝置控制方法整合入Android系統(tǒng)框架中提供開發(fā)者開發(fā)AndroidApplication的API，以增強(qiáng)Android操作系統(tǒng)功能并讓開發(fā)者能以整合的框架設(shè)計AndroidApplication。

結(jié)語

現(xiàn)代中藥種植領(lǐng)域需要重視智能化技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，以不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品種植成本，促進(jìn)行業(yè)的科學(xué)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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