農(nóng)村溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)新方向進(jìn)展研究

劉有奇 劉通 鐘琪 范桂齡

【摘? ?要】 伴隨我國工業(yè)化、城市化以及人工智能的迅速發(fā)展，要想實(shí)現(xiàn)大棚農(nóng)作物高產(chǎn)，必須將我國農(nóng)村農(nóng)業(yè)發(fā)展推進(jìn)現(xiàn)代化發(fā)展道路，從而促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)優(yōu)良發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 農(nóng)村;溫室大棚;智能監(jiān)控系統(tǒng);研究新方向

中圖分類號(hào)：S26+1? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)識(shí)別碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-1073（2020）01-0036-37

農(nóng)村溫室大棚中的智能監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為了當(dāng)今社會(huì)廣泛關(guān)注的課題，伴隨國家促進(jìn)綠色發(fā)展相關(guān)政策的部署以及農(nóng)業(yè)技術(shù)不停發(fā)展，以溫室大棚種植為代表的設(shè)施農(nóng)業(yè)得到飛速發(fā)展[1]，農(nóng)村溫室大棚相關(guān)技術(shù)已經(jīng)得到相應(yīng)良性發(fā)展，但目前來看，真正使用傳感器對(duì)溫室大棚進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集與數(shù)據(jù)信息處理的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，仍未受到農(nóng)村溫室大棚的普及，但是我國新時(shí)代社會(huì)極其需要上述的智能溫室大棚。本文對(duì)溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展方向進(jìn)行策略研究，以期為相關(guān)農(nóng)業(yè)部門提供建設(shè)性意見，推進(jìn)農(nóng)村溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)創(chuàng)新建設(shè)。

1? 農(nóng)村溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)全面分析

1.1? 農(nóng)村溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

我國農(nóng)村大棚普遍是傳統(tǒng)溫室大棚，通過溫度計(jì)等基礎(chǔ)設(shè)備對(duì)大棚進(jìn)行溫度測量，隨即依照管理人員自身管理大棚的經(jīng)驗(yàn)對(duì)大棚進(jìn)行環(huán)境變量調(diào)控，檢測與實(shí)施都需要種植者自身全權(quán)進(jìn)行管理。上述傳統(tǒng)溫室大棚管理方法較為落后，不符合新時(shí)代社會(huì)發(fā)展需求，從而構(gòu)建出溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)。

此控制系統(tǒng)利用傳感器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，且利用RS485/232轉(zhuǎn)換器對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并讀取其數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)存入服務(wù)器中。管理者利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)服務(wù)器進(jìn)行連接，隨即可以在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看[2]。當(dāng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)超過管理者所設(shè)置的閾值時(shí)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，還可能會(huì)觸發(fā)警報(bào)通知管理者。與此同時(shí)服務(wù)器還可以與管理者進(jìn)行智能網(wǎng)絡(luò)連接，管理者可以通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)溫室大棚進(jìn)行溫度、濕度、照射等調(diào)控。數(shù)據(jù)傳輸是經(jīng)由數(shù)據(jù)無線線路、有線線路進(jìn)行傳輸，其中無線傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)是范圍更加廣泛，且因農(nóng)村地形普遍較為復(fù)雜，因此無線傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)對(duì)農(nóng)村溫室大棚更為有利。管理者依據(jù)網(wǎng)絡(luò)可以了解相關(guān)農(nóng)業(yè)產(chǎn)物的生長環(huán)境與狀況，依據(jù)了解到的信息可以對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)[3]。

1.2? 農(nóng)村溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)分析

此控制系統(tǒng)利用傳感器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，采集到的數(shù)據(jù)為二氧化碳濃度、空氣、土壤濕度、光強(qiáng)度、測量溫度，將上述數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇IE覆盆子中，隨即覆盆子利用無線傳輸?shù)椒?wù)器端，以HTML5 CSS與J2EE為基礎(chǔ)，利用WEB服務(wù)器進(jìn)行監(jiān)控，以測量線路所處理的數(shù)據(jù)。管理員能夠利用PC端訪問服務(wù)器編碼，將WAP訪問權(quán)限進(jìn)行報(bào)告。利用此監(jiān)控系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)頂窗側(cè)窗、遮陽、加溫、風(fēng)扇、補(bǔ)光等進(jìn)行調(diào)控，與此同時(shí)其網(wǎng)頁利用動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁形式，管理者可以通過手機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁瀏覽，實(shí)時(shí)監(jiān)控信息，從根源上實(shí)現(xiàn)智能化與信息化的遠(yuǎn)程控制管理。

1.3? 農(nóng)村溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)層次分析

1.3.1? 農(nóng)村溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)物理層? ? 物理層主要組成部分就是各類傳感器設(shè)備等，利用各類傳感器收集到原始數(shù)據(jù)且不做任何處理加工直接傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)的中間層中。與此同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的物理層中還存在許多裝置如加熱器、加濕器、空調(diào)等，其作用為控制大棚中環(huán)境因素，幫助農(nóng)作物在適應(yīng)環(huán)境中優(yōu)良生長。

1.3.2? 農(nóng)村溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)中間層? ? 中間層由WEB服務(wù)器端、SQL數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理等組成。上述中間層組成部分功能分別為：WEB服務(wù)器端直達(dá)管理者，令管理者可以在控制界面對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行操作;SQL數(shù)據(jù)庫作用為存儲(chǔ)傳感器等收集到的數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)分析部分主要作為把在SQL數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而令管理者了解農(nóng)產(chǎn)品生長情況以及生長環(huán)境;數(shù)據(jù)處理部分主要作用為將傳感器收集到的數(shù)據(jù)簡單處理后存儲(chǔ)到SQL數(shù)據(jù)庫中。

1.3.3? 農(nóng)村溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用層? ? 應(yīng)用層主要由管理者應(yīng)用程序操控界面所組成，系統(tǒng)操控界面主要由Bootstrap所建設(shè)出的動(dòng)態(tài)WEB網(wǎng)站組成。應(yīng)用程序的操控界面基礎(chǔ)功能為視頻監(jiān)控、環(huán)境調(diào)控、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測、歷史數(shù)據(jù)查找等，管理者可以通過應(yīng)用層對(duì)溫室大棚中環(huán)境等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并可以對(duì)相應(yīng)所需環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，從而保證大棚農(nóng)作物最佳生長環(huán)境。

2? 農(nóng)村溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)新方向進(jìn)展體系模型

農(nóng)村溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)主要使用傳感器進(jìn)行系統(tǒng)模型組建，實(shí)際完善的智能監(jiān)控系統(tǒng)主要涵蓋以下幾方面：WEB服務(wù)器端、傳感器端、管理者操作端、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸端、管理者通信端、環(huán)境調(diào)控端等。下文將通過傳感器、無線傳輸、監(jiān)控、調(diào)控等新方向?qū)r(nóng)村溫室大棚智能系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)行闡述。

2.1? 從傳感器方向進(jìn)行改進(jìn)策略研究

想要采集溫室大棚內(nèi)的環(huán)境信息，應(yīng)依賴于溫室大棚內(nèi)的光照強(qiáng)度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、土壤濕度傳感器、氧氣濃度傳感器、土壤溫度傳感器等完成。溫室大棚內(nèi)的空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、土壤濕度、土壤溫度等眾多環(huán)境因素參數(shù)都可以被相應(yīng)傳感器進(jìn)行記錄，隨后利用無線網(wǎng)絡(luò)信息傳輸辦法對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，環(huán)境監(jiān)控中心就可以收到上述傳輸數(shù)據(jù)并將其進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.2? 從管理者無線網(wǎng)絡(luò)以及通信終端方向進(jìn)行改進(jìn)策略研究

環(huán)境監(jiān)控中心與溫室大棚內(nèi)部無線數(shù)據(jù)信息通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，是溫室大棚中無線信息傳輸網(wǎng)絡(luò)第一大組成部分;自組織節(jié)點(diǎn)間的無線數(shù)據(jù)信息通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，是溫室大棚中無線信息傳輸網(wǎng)絡(luò)第二大組成部分。自組織節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是利用傳參器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，且將控制器和傳感器間的數(shù)據(jù)進(jìn)行交互，大棚中所收集的環(huán)境數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行匯集，匯集為某節(jié)點(diǎn)后全部傳輸至環(huán)境監(jiān)控中心，而后環(huán)境監(jiān)測中心能夠?qū)厥掖笈镏凶魑锼璀h(huán)境參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)智能監(jiān)控。

2.3? 從管理者控制終端方向進(jìn)行改進(jìn)策略研究

完善的溫室大棚中環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)部分由安裝附件、控制板塊、網(wǎng)絡(luò)板塊、測量板塊及供電板塊組成，利用環(huán)境監(jiān)控中心與無線網(wǎng)絡(luò)傳輸部分相互連接，利用數(shù)據(jù)所顯示的空氣濕度空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、土壤濕度、土壤溫度等眾多環(huán)境因素參數(shù)，環(huán)境監(jiān)控中心可以依據(jù)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)控，調(diào)控內(nèi)容包括進(jìn)行溫室通風(fēng)、打開濕度加濕器或打開溫度加熱器等。

2.4? 從監(jiān)控視頻方向進(jìn)行改進(jìn)策略研究

溫室大棚智能控制系統(tǒng)中視頻監(jiān)控體系系統(tǒng)，其主要是利用網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)以及視頻信號(hào)傳輸技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)全天候地對(duì)大棚進(jìn)行實(shí)時(shí)環(huán)境情況視頻監(jiān)控。溫室大棚智能控制系統(tǒng)中視頻監(jiān)控主要是由視頻服務(wù)器、WEB服務(wù)器端、攝像探頭所組成。管理者可以在服務(wù)器WEB端利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)溫室大棚進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，利用遠(yuǎn)程圖像訪問技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡便線上視頻監(jiān)控，幫助管理者實(shí)時(shí)了解溫室大棚中的環(huán)境因素。

2.5? 從環(huán)境監(jiān)控方向進(jìn)行改進(jìn)策略研究

整個(gè)溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)的核心就是環(huán)境監(jiān)控中心，其由UPS及配套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、多業(yè)務(wù)綜合光端機(jī)、服務(wù)器、大屏幕顯示系統(tǒng)所組成。監(jiān)控系統(tǒng)中建設(shè)環(huán)境管理中心的主要目的是統(tǒng)一對(duì)溫室大棚進(jìn)行監(jiān)控與信息化管理。與此同時(shí)管理視頻環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，能夠預(yù)測與報(bào)警所檢測出的數(shù)據(jù)。

2.6? 從互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)端口方向進(jìn)行改進(jìn)策略研究

利用軟件平臺(tái)能夠與傳感器獲取到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理者的SQL數(shù)據(jù)庫中并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)挖掘與統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理，利用系統(tǒng)軟件只可以進(jìn)行決策，利用信息推送以及報(bào)警的辦法可以指導(dǎo)并通知管理員對(duì)大棚環(huán)境因素進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，與此同時(shí)可以利用加濕器、加熱器、空調(diào)等對(duì)大棚環(huán)境進(jìn)行設(shè)備調(diào)控，或依據(jù)實(shí)際溫室大棚環(huán)境所傳達(dá)出的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控，確保農(nóng)作物生長的適宜溫室大棚環(huán)境。

綜上所述，在進(jìn)行農(nóng)村溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)新方向進(jìn)展研究時(shí)，利用新時(shí)代社會(huì)對(duì)于溫室大棚所需建設(shè)出智能監(jiān)控系統(tǒng)，利用管理者不同需求進(jìn)行系統(tǒng)模型定制建設(shè)。支持新時(shí)代平板電腦端、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)端等各類端口進(jìn)行溫室大棚環(huán)境等數(shù)據(jù)的訪問與實(shí)時(shí)監(jiān)控，與此同時(shí)為管理者提供相應(yīng)信息數(shù)據(jù)推送與微信平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而將溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)的靈活性高效提升。溫室大棚智能系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性、再開發(fā)性，可以有效幫助管理者對(duì)自家溫室大棚進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與環(huán)境調(diào)控，真正意義上實(shí)現(xiàn)溫室大棚監(jiān)測系統(tǒng)的智能性。

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（編輯 ：赫亮）