监控系统农业灌溉论文

摘要：该文主要通过分析物联网技术的特点及我国传统农业发展的不足，进一步阐述了物联网技术在智能农业领域的应用价值，包括智能监控、降低成本、提升产量等方面;重点对当前我国物联网技术的主要功能架构和在智能农业领域的应用现状进行研究。今天小编为大家精心挑选了关于《监控系统农业灌溉论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

监控系统农业灌溉论文 篇1：

基于物联网技术的智慧农业大棚监控系统研究

摘要：文章引入ZigBee技术、Web技术、通讯技术等多种新型物联网技术，研究了具有远程监控、智能操控和实时数据展示等多种功能的智慧农业大棚监控系统。智慧农业大棚监控系统采用了浏览器朋艮务器的架构模式，利用布置在大棚不同角落的图像、温度、湿度和光照等传感器，通过手机或者计算机用户能够观察到大棚内各个角落的数据，并根据实时环境参数利用系统智能控制相应的设备进行生产，提高了生产效率。

关键词：物联网技术;智慧农业大棚监控系统;浏览器/服务器

文献标识码：A

传统的农业大棚中，一般采用水银式温度计测量温度，机械式湿度计测量大棚湿度，存在人工测量读数精度低、人工劳动量过大的问题，造成了劳动力资源的浪费，大大降低了农业大棚的生产效率。随着互联网技术和物联网技术的高速发展，将会给传统农业带来一场重大的智能化变革，针对上述传统农业大棚存在的问题，本文将引人物联网技术与传统农业大棚生产相结合，利用各类环境参数传感器构建了智慧农业大棚监控系统，以期为农业的发展提供技术支持。

1 系统功能需求分析

根据对传统农业大棚进行实地考察所采集数据的分析结果，智慧农业大棚监控系统在满足环境数据实时收集、生产设备智能化控制和系统软件平台监测分析等需求的前提是对整个农业基地进行全方位的监控[1]，下面将对上述三种需求具体分析。

1.1 环境参数数据收集

智能化的农业大棚不仅只是对大棚温度、湿度和光照强度的监控，同时还要采集土壤温度、土壤含水和二氧化碳环境参数。被采集到的环境参数数据可展示在系统的显示屏上，同时系统还需具有有线网络传输和无线网络传输两种信息传输通道用以系统与上述各环境传感器连接。

1.2 生产设备智能化控制

智慧农业大棚监控系统要对大棚中的设备进行智能监控，可根据育大棚实时环境数据和系统内设定的参数阈值，触发智能化控制设备，用以調整大棚温度、大棚湿度、增减光照、控制二氧化碳含量等操作。比如生物效应灯。如果大棚中的温度或者其他的原因无法适应农作物的生长，系统可以自动进行环境数值的对比，根据结果自动调节大棚内的温度、湿度、光线等设备，实现农业大棚的自动化、全方位的管理。

1.3 系统软件平台

系统软件平台需要能够完成用户权限设置、数据图形化处理分析、病虫害诊断分析和大棚智能管理等功能需求。其中用户权限设置是指针对不同的人群设计不同的管理权限，使监控系统管理员用户权限可以实行所有的权限，而普通用户权限只能进行基本的操作。该系统软件平台要对大棚中的农作物病虫害进行诊断，并给出诊断的结果与方案，将农作物的发病原因录入到系统中，通过决策树对病因进行诊断。为了便于管理人员进行实时观察，该系统可以将采集到的大棚中的空气温度与湿度、土壤温度与湿度、光线强度等参数数据，通过图形化数据处理方式进行处理展示，如果采集到的数值超出了设定的数值，图形中的数值会变成红色[2]。

2 智慧农业大棚监控系统设计

2.1 监控系统的总体设计

根据上述系统功能需求分析结果，智慧农业大棚监控系统平台中包含了WSN技术的信息采集功能;物联网运营支撑平台主要是利用农业任务驱动的方式，与无线传感器网络进行有效的结合，并负责数据的传输与处理，监控大棚中的温度、湿度;无线传输平台采用通信技术和ZigBee技术实现距离的传输;生产监控管理应用平台中包含了数据分析、数据监控、参数设置等功能。

2.2 硬件设计

根据上述研究得知，系统中至少包括空气温湿度传感器、土壤温度与含水传感器、二氧化碳浓度传感器和光照强度传感器，同时上述传感器与系统进行通信连接需求要利用ZigBee物联网技术和远程通信技术。系统硬件框架，如图l所示。

2.2.1 空气温湿度传感器

大棚内空气温湿度传感器采用的是SHTIO集成电路芯片，该芯片采用电容式聚合体测空气湿度，能隙式聚合体测空气温度，具有测量精度高、测量灵敏度高的优点。上述传感器的信息传输方式采用的是RFID无线传输方式，该通信方式的有效数据传播距离可达60m。系统根据上述传感器测量的温湿度数据分析结果，若出现大棚温度过高则系统弄控制大棚排风机进行排风;若大棚内空气湿度过低则控制加湿器进行补水。

2.2.2 土壤温度与含水传感器

据上所述中通过在大棚土壤内部买人热敏电阻实现对土壤温度的测量;利用土壤温度通过热土壤介电常数测量土壤含水率。根据上述传感器测得土壤参数数据，若出现土壤缺水，系统控制喷灌装置进行喷洒作业。

2.2.3 二氧化碳含量传感器

据上所述中采用基于NDIR原理的红外光吸收式二氧化碳含量传感器用来监测农业大棚内空气的二氧化碳含量，该传感器具有测量精准度高的优点。若上述传感器检测到室内二氧化碳浓度过高则系统控制排风机加强通风来调节室内二氧化碳浓度。

2.2.4 光照强度传感器

利用光敏元件将光照强度信号转换为电信号，并将上述电信号传输至系统平台进行分析，若上述光照强度超过系统预设的阈值，则控制大棚顶部的遮阳帘遮蔽大棚，减少光照。

2.2.5 ZigBee技术

ZigBee组网技术可以实现数据采集[3]，实现不同节点之间的相互通信功能，ZigBee技术传输距离短，每一个ZigBee都是一个移动的信号，是一种低速传输的通信协议。主要应用在小范围内的系统设计中，应用范围广泛，ZigBee组网技术与其他的无线通信协议相比，要求低，容易实现，适用于智慧农业大棚监控系统中。

2.3 软件设计

软件设计以Eclipse作为开发平台，使用Java作为语言开发工具，开发智慧农业大棚监控系统。系统软件采用B/S架构，用户工作界面是一个三层的结构模式，有WWW浏览器、Browsr、Server组成，B/S架构可以将系统的业务管理功能都集中在服务器中，简化了系统的使用过流程，浏览器可以通过Web进行数据交互，简化了电脑运行负荷，降低了用户成本。

2.3.1 前台管理模块

系统前台管理模块结构是登录该系统的重要前提，该模块可以实现用户的登陆、信息的查询、网页的浏览，对大棚的光线强度、温度湿度信号、浓度等参数进行采集，也可以进行历史查询，实现对大棚进行智能监控管理的功能。

2.3.2 后台管理模块

后台管理模块是系统中权限最大的一部分，监控设施管理模块更是系统的核心内容，能够实现对监控点的管理功能。

2.3.3 服务器模块

服务器模块是用来连接数据通信和终端管理的，在该模块中，能够接受来自手机客户端、Web端以及其他控制器发来的数据信息。

2.4 数据库设计

数据采集表中包含了大棚中的所有信息，有光线强度、空气的温度与湿度、土壤的温度与湿度、数据以及大棚的编号等属性;监控单元表的主要功能就是用来记录大棚中所有监控点的真实信息，有检测点的名称、状态等属性;管理表中有大棚的名称以及用户信息等属性[4]。

3 系统功能实现

3.1 系统登陆

为了保证系统的安全性，需要登陆才能进入到系统中，系统管理员为adrmn，普通用户进入要向进入系统，需要先在系统管理员处回去登陆的权限，并进行权限确认，输入自己的用户账号与密码，与系统数据库进行匹配。会出现两种情况，①账号存在但是密码不正确，②账号不存在，如果用户的账号正确但是密码错误，会提示密码错误，如果账号不存在直接登陆会弹出不存在对话框。登录界面中有四个模块，校验模块、匹配模块、报错模块以及权限模块，用户登陆时需要这四个模块都能够进行匹配，才可以登陆成功翻。

3.2 决策支持

决策支持中包含了风机决策、滴管决策以及补光决策。决策子系统的主要功能就是提供支持，如果温度低会开启风机，如果达到设定的范围将会自动关闭;每天早上的8点会开启滴管，12点关闭;当光照的强度没有达到一定的数值时需要将生物效应灯开启，充足则会自动关闭，通过这样的方式完成决策支持的功能。其中滴管决策的开启条件中，如果超过了12点将不会再开启，为了能够运行的更加智能化，在程序设计的过程中加入一项校验的功能，主要的目的是开启决策服务，当时间校验开始运行后，系统会自动获取网络时间，并自动判断滴管决策的开启与关闭的时间。为了能够让系统正常运行，每一次倒计时结束后都需要进行重新判断。

3.3 病虫害诊断

在农业大棚中，有各种各样的农作物，以番茄为例，介绍病虫害诊断系统的实现过程。番茄可以分为根、叶、花、果实4个部分。根部决策树中又包含了很多病虫害知识，比如根部出现局部坏死，萎蔫;根部呈红褐色，出现病变;根管没有出现维管束;维管束变成褐色等;叶部包含了叶背面长出稀疏白色霉层;幼芽青枯进而萎蔫;叶片出现了不同程度的斑驳，叶子出现了老化，有明显病斑迹象，在叶子的表面出现了圆斑;植株没有出现明显畸形;植株呈现出营养不良的情况等;花包含了花柄出现浅褐色病变，花药也出现了褐色的病变;花的表面没有出现明显的发霉痕迹，花的基部出现褐变，果实出现发霉;果实的表面出现了严重的发霉情况，局部出现发白，并长出霉菌;果实掉落在地面后会出现感染，随着空气的温度逐渐变得硬化;有凹凸畸形;霉状物颜色浅;果实腐烂软化严重等。病虫害诊断流程.如图2所示。

3.4 数据采集

成功登陆系统后都需要建立一個长效的连接，采集子系统会每隔Imin向指定端口发送以此数据采集，当数据传送后，服务器需要对传输的数据进行解析，获取参数，并将解析后的数据存入到数据库中。通过连接管理，找到手机终端，然后将所得的数据推动到手机终端中，当手机接收到数据之后会向服务器发出请求[6]，通过自带的图形化函数显示出图形。对于用户而言，通过对数据包进行解析，然后调用相应的函数将因子返回，然后再利用插件与框架的方式将图表显示在网页中。

3.5 远程控制

手动远程控制与智能远程控制是本系统主要的监控手段。手动远程控制时，需要对远程控制箱的原理进行充分的掌握，了解原理之后在进行远程设计时就会变得非常的简单。在远程控制箱中只需要安装一个GPRS/3G的转换模块，完成信号的转换，然后对电源的开关空能进行控制，在控制箱中有一共有8个接口，当用户操作相应的按钮时，系统会发出相应的命令，当模块接收到该命令后，会判断是否需要进行控制命令，其流程为：使用终端设备向服务器发出命令;服务器会对命令进行提取，并找出对应的编号;对控制状态的模块进行扫描，并判断是否处于控制状态下;控制箱会对命令进行解析，然后激活相应的数据，并通知服务器进行执行;设备开启或者关闭。

4 系统应用

进行系统应用时，农业大棚管理用户在手机或者计算机终端登录智慧农业大棚监控系统，并打开系统中的数据监控界面，用户可在该界面中查看大棚监测结果，用户利用终端界面上的功能选择键完成对大棚设备的远程控制。

根据上图显示的实时环境参数监测数据可知，以应用系统的大棚中土壤湿度和二氧化碳浓度已经超过系统预设的阈值，在系统展示界面中以红色警示颜色显示，系统控制灌溉阀和风机开启，进行土壤喷水和农业大棚通风。通过对该系统的实际应用，证明智慧农业大棚监控系统系统功能完整，并能实时监控大棚内部环境参数，实现大棚设备的智能化控制，有效提高了现代农业大棚生产的效率，降低了成本，具有广阔的应用前景[7-8]。

5 结语

通过物联网技术在大棚内安装传感器，采集大棚中的温度、湿度、浓度、光照等指标，并利用多种技术实现系统的功能开发与设计，通过设计病虫害诊断系统对农作物的生长状态进行实时的监控，将系统做成APP软件，让管理者可以不再现场就能够对大棚中的设备进行自由调节，在最后的测试阶段，虽然各项功能都能够符合要求，但是在细节方面仍然需要不断的加强，加强数据信号的传输，不断优化网站与手机界面，让操作变得更加智能化。

参考文献

[1]袁小平，徐江，侯攀峰，基于物联网的智慧农业监控系统[J].江苏农业科学，2015，43（3）：376-378.

[2]周新淳，张瞳，吕宏强，基于物联网的精准化智慧农业大棚系统设计[J].国外电子测量技术，2016，35（12）：44-49.

[3]张新，陈兰生，赵俊，基于物联网技术的智慧农业大棚设计与应用[J].中国农机化学报，2015，36（5）：90-95.

[4]江莹旭，华芳芳，郑梁梁，等.农艺与物联网下的智慧农业[J].农业工程，2014，4（4）：38-40.

[5]黄颖，张伟，基于物联网的智慧农业监控系统[J].物联网技术，2017，7（4）：33-34.

[6]张得龙，基于物联网技术的智慧温室监控系统的研究与设计[J].科学技术创新，2016，（15）：12.

作者：王昆 贺海育

监控系统农业灌溉论文 篇2：

物联网在智能农业方面的应用现状及发展趋势研究

摘要：该文主要通过分析物联网技术的特点及我国传统农业发展的不足，进一步阐述了物联网技术在智能农业领域的应用价值，包括智能监控、降低成本、提升产量等方面;重点对当前我国物联网技术的主要功能架构和在智能农业领域的应用现状进行研究。根据相关调研可知，我国仍处于物联网智能农业发展的初级阶段，所以，结合我国智能农业发展现状，对物联网技术应用的发展趋势进行归纳与总结。

关键词：物联网技术;智能农业;应用现状

物联网技术是集分布式存储技术、信息处理技术、传感器技术、嵌入式系统技术、无线网络通信技术等多种技术于一身的综合性、交叉性技术，有学者将它称之为传感网。物联网技术的提出，主要用于实现自然世界中的物与物的链接，从微型传感器设备中实时采集数据，监控设备状态，通过无线网络实现对采集数据的传输，采用智能组网技术实现数据准确地到达使用用户的终端，完成了智能设备、人、网络的联通。物联网技术在新一代网络传输中具有重要地位，具备信息采集方式多元化、信息感知多渠道性的特点，被认为是21世纪最具有潜力的高新技术产业之一。从物联网技术的概念看，主要包括两个层面：一是物联网技术是对互联网技术的扩展与延伸;二是将物联网技术的对接终端延伸到物与物的信息交互两部分。因此，物联网被定位为综合红外传感设备、射频识别设备、信息定位设备等多种类终端设备，并设置相应的传输协议，实现设备与互联网、设备与设备的连接通信，以实现信息交互、智能管理、智能监控、信息定位、信息追踪的一种智能化网络。

1物联网与智能农业的契合点

1.1 傳统农业

当前我国农业技术正处于从传统农业生产管理向现代化转型的重要阶段，要将现代化技术、有利的物质条件及科学手段有效应用于农业发展中，仍然面临着诸多挑战，需要科技的支撑。传统农业是指利用农业生态本身的系统来抵抗灾害、病虫，依靠自然规律。目前，我国传统农业，主要以小面积种植的形式为主，通过使用肥料、精细耕作等方式，合理利用土地资源，提高土地平均产量。伴随着时代的进步，传统农业已经无法满足生产力的要求，同时，农业生产逐渐向集体大规模生产经营转移。所以，物联网技术的发展成为农业发展的重要科技依托。

1.2 基于物联网技术的智能农业

基于物联网技术的智能农业的实现，主要将具有不同作用的传感器终端部署在农作物生长环境中，包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度探测传感器等设备，以实现对环境相关数据的采集与检测，并构成监控网络，将数据展示在仪器示数实现实时监控。同时，利用网络终端采用相应智能算法对采集的数据信息进行分析、统计，进而预测当前生物的生长状态，计算植物需要的营养成分，运用相关设备控制环境的环境，确保农作物处于易于生长的适宜环境中。相关管理人员可以通过电脑端或者手机端在远程对农业环境进行监控。

物联网技术相较于传统农业，以科学算法对农作物生长状态的评估替代了传统农业对天然环境的依赖;以智能化设备的监控代替了人力劳动的监督;节省了劳动力的同时，提升了经济效益。

1.3 智能农业系统架构及功能

智能农业系统主要包括信息采集子系统、数据传输系统、智能分析系统、远程监控系统四部分。其中信息采集子系统主要负责对农作物的内部光照、氧气含量、土壤湿度、水分含量等数据进行采集，不同种类的传感器设备设有相应的阈值，当采集参数超过阈值时发出警告消息，可自适应调节参数;无线传输系统负责将传感器设备采集的数据通过无线网络传输发送至服务器设备上;智能分析系统负责对采集的数据进行解析与存储，运用数学模型对数据进行分析和决策，数据分析结果主要以折线图或者场图等形式呈现，充分反映月度、季度、年度的历史数据情况;远程监控系统负责实时地向用户手机、电脑等终端进行展示监控结果，用户也可以随时访问查询。

1.4 智能农业的优点

智能农业的发展，实现了对农业资源的合理利用，通过充分对土壤成分、湿度等参数的分析，确定土地适合种植的具体农作物，有利于实现生产效益的最大化;实现了对农业生产过程的精细化管理，智能农业实现了对生产阶段各个环节的监控，并应用高新技术准确获取与监控信息，基于此，对作物生长状态加以智能化调节;实现了对农业生态的监控，基于物联网等高新技术实现了对农业生态的动态监控，为实现我国农业的可持续发展提供了保证。智能农业的发展能够推动我国农业信息化的发展进程，通过搭建集多种传感器设备、无线传输终端于一身的信息化系统，实现了设备信息的自动获取，加强了农民和农作物之间的远程关联，实现远程信息共享。

2应用现状及发展趋势

近些年发达国家通过产业模式的方式相继将物联网技术应用于农业领域中。然而对我国来说，作为农业大国，物联网技术的应用有广阔的市场需求，其发展前景良好。同时也面临很多的挑战，如，物联网技术在农业生产中的应用仍处于初级发展阶段。

2.1 应用现状

近年来，通过政府部门的倡导，相关科研机构的鼓励，很多地方逐步对农业物联网技术进行推广，并取得了较好的应用效果。农业领域的物联网不仅是物联网系统的主要组成单元，也是未来农业发展的走向，以智能化手段为基础的网络系统，是传统农业向现代化农业转型的重要技术依托。

（1）基于大棚的室内控温技术

该技术通过对大棚内温度的自动控制与调节，保障农作物处于适宜的生长温度。在我国甘肃、河南等地区，通过将温度传感器、光照采集传感器等设备部署在蔬菜种植大棚内，对蔬菜生长的全过程进行数据采集与监控，有效掌握了蔬菜成长各阶段的数据信息，并通过智能控制手段，确保蔬菜处于有机化的生长环境中。因此实现了在反季节培育、种植有机蔬菜，有效地缓解了我国蔬菜季节性的供应压力。

（2）基于大田种植的信息化技术

在我国的河南和黑龙江等地区，生产大量的大豆、玉米等农作物，对大面积的田地使用物联网技术，对农作物生长各个阶段的土壤参数进行监控，可以在农作物生长的适当时期进行施肥，当农作物发生异常生长时，可以在远程端对农作物当前的问题进行诊断。采用信息化技术，实现对大田种植品质和产量的提升。

（3）基于农业灌溉的应用

在我国新疆、河南等省份，由于对农业用水的供应不及时或不充分等问题，易引起农作物的灾病，通过运用物联网技术，采用智能化的计量系统，根据农田面积计算合理的灌溉水平，降低了农民灌溉用水的费用支出，同时也节约了水资源，保证农作物在适宜水分环境中产生最优的产量。农业用水的示范区域在我国新疆、北京等地相继开启，使得农业灌溉用水的合理性大大加强。

（4）促进农业产品及时对接供应

通过采用物联网技术可以实现生产和销售的及时对接，由于物联网技术对农作物生长的全过程进行监控，很好保障了农作物的质量安全，实现对产品根源的质量跟踪，便于产品经营销售。目前在我国兰州等地区，基于物联网技术建立了由生产基地、配送基地、运营超市直接相连的一体化经营模式，在节约成本的同时，实现了农作物生产各个环节的公开透明，保障了产品的优质化，且可以及时满足市场供应需求。

当前，物联网技术在我国智能农业领域的研究已经有了初步成就，已经具备了发展的初级条件，但在更广泛的應用领域仍然与实际需求有一定的距离。因此，物联网在智能农业的应用，需要加强对农产品品质安全、农业系统信息化水平、对农民操作培训、农产品生长阶段科学管理等方面共同完善。如何在农村推行以较低成本实现智能化终端接入，也是一个重要的现实问题。物联网技术如何实现在农作物生长的过程中第一时间获取生长信息，并能够及时、定量的施肥料等，都是有待解决的问题。

2.2 发展趋势研究

物联网技术将农业发展带入新的发展阶段，综合以上对智能农业领域物联网技术应用现状的分析，结合我国农业发展的特点，物联网技术在农业领域的应用趋势可能朝着以下方面发展：

（1）降低建设成本

物联网技术中包含的传感器设备、无线网络通信设备、射频识别设备等在我国的应用，仍处于发展的初级阶段，相较于发达国家仍有一定的差距，因此导致该类设备的研发成本较大，技术耗材价格高昂，在合理的经济成本内无法大规模建设。由于我国农业面积广阔，实现物联网的全面监控需要的传感器设备的数量、种类都较为庞大，在复杂的地势、广阔的面积上大量安装传感器设备大大地增加了农业投入，因此降低物联网技术在智能农业的建设成本成为智能农业发展的重要前提条件，也是能否大规模普及农业物联网技术的关键。

（2）实现从初级向普及的转变

当前物联网技术主要应用于小面积的环境监控和部分大田育秧阶段，在全方位自动监督方面，仍与最先进的国家有差距，需要政府的政策鼓励。运用物联网技术，可促进我国建立农作物生长环境监测站，对部分地区的生态环境进行实时监控，为农民提供精细化管理的依据。从现阶段物联网技术在农业领域的应用看，其应用潜力无限，但必须突破技术瓶颈，实现合理控制建设成本。从物联网技术在农业中的初步应用，到普及应用，是物联网技术与农业有机结合的重要趋势。

（3）培养相关技术领域的科技人

物联网技术是一门多学科交叉的技术，对人才的专业性要求较高，所以，需要高素质复合型的专业人才，而综合性的网络专业人才成为智能农业发展的核心人才。因此对于物联网技术这一门专业性要求高、难度较大的学科建设而言，需要加大力度培养专业的科技人才，建设包含智能传感器技术、智能分析算法、RFID技术、无线通信技术等专业知识在内的专业课程，加大对专业人才的培养力度。只有培养出更多优秀的专业技术人才，才可以为推动物联网技术在智能农业应用进程创造良好的人才与技术条件。

3结束语

综上所述，物联网智能农业的实现，有利于通过高新技术手段和科学监管方式，提高农作物的产量，加快现代化农业建设的发展进程。由以上分析可以看出，伴随着物联网技术的不断发展，农业生产经营模式不断成熟，新时代的农业信息技术将会不断应用推广，智能终端设备普及应用及智能分析技术不断优化，智能农业的发展不断推进，将显著提高农业生产水平和效率，为我国农业产业发展指明正确的发展方向，同时，有利于促进农业经济的良性发展。

参考文献：

[1] 管继刚.物联网技术在智能农业中的应用[J].通信管理与技术，2010（3）：24-27，42.

[2] 唐停停，黄延龙.大数据时代人工智能农业发展浅析[J].广西农业机械化，2019（3）：55.

[3] 胡轶楠.基于智能农业的测土配方施肥决策支持系统研究[D].长春：吉林大学，2016.

【通联编辑：代影】

作者：邢广东　谢维维　张云天

监控系统农业灌溉论文 篇3：

浅析基于移动互联网的农业大棚智能监控系统的设计

【摘 要】随着我国农业的不断发展，智能农业的概念提出，农业大棚中智能监控系统的应用是智能农业的重要体现。在我国移动互联网技术不断发展进步的背景下，农业的自动化以及智能化水平也得到有效提升。随着以互联网为基础的农业大棚智能监控系统逐渐被推广、应用，我国智能农业得到了快速的发展。论文主要对基于移动互联网的农业大棚智能监控系统的设计进行了探究[1]。

【

【关键词】移动互联网；农业大棚；智能监控系统；设计

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1 引言

众所周知，我国是农业大国，所以农业的发展直接影响着我国国民经济的发展。近年来，我国农业取得了较大的进展，农业大棚技术是保障我国农业健康、持续发展的重要基础技术，受到社会各界的广泛关注，而智能监控技术作为农业大棚中不可或缺的技术，也受到了人们的重点关注。智能监控系统能够对农业大棚内的环境进行有效监测和调控，使得农业工作人员能及时了解农作物的生长情况，其应用对于农业发展有重要意义[2]。

2 移动互联网关键技术概述

移动互联网技术在农业中的应用其实就是指在农业生产过程中，运用移动互联网技术或设备对农业生产信息进行采集和监控，进而实现农业生产活动的合理规划，减少农业工作人员的工作量，提升农业生产的智能化水平。在早些时期，农业大棚监控系统主要应用的是有线布线方式，但是这种方法存在较多的缺点，例如初期的安装以及后期设备的升级比较困难，并且在农业大棚种植范围不断扩大的情况下，监控系统的布线及升级也变得越来越复杂。而在农业大棚监控系统中应用移动互联网技术能很好地解决有线布线方式的问题。这种技术的无线传输能够克服有线传输布线复杂的困难，并且可以通过网络利用计算机、手机等设备对农业大棚内农作物的生长情况、生长环境等进行监控。

现阶段，移动互联网络技术中的ZigBee技术和GPRS技术在农业大棚监控系统中有比较广泛的应用。由于ZigBee无线技术具有可靠性高、传输距离短、耗能低等多个优点，所以其在数据采集工作中具有较大的优势。与此同时，ZigBee无线技术的自组网特性使其可以较好地实现传感设备数据的无线传输。以GSM为基础的GPRS（通用分组无线数据传输技术），该技术也有传输速度快、覆盖范围较广、通信质量较高以及随时在线等多项优点。GPRS技术支持TCP/IP协议，能够和因特网直接进行连接。所以，在农业大棚监控系统中应用ZigBee及GPRS两项技术，能使ZigBee网络短距离通信与GPRS网络远距离通信的优势互补，有利于农业大棚智能化的发展。

3 农业大棚智能监控系统需求分析

3.1 系统数据采集需求

数据釆集就是对农业大棚内的相关环境数据进行收集，其需要满足下面几点要求：第一，由于农业大棚通常占地面积比较大，小范围的数据采集无法有效体现出大棚内整体的状态，因此，相关环境数据的采集范围需要涵盖整个大棚内所有的关键性区域，这样才能够体现出大棚整体的运行状态；第二，由于大棚内环境的相关数据会受到各种外界因素的干扰，可能会随时发生改变，所以，进行数据采集时需要具有较高的采集频率，这个时间间隔应该能够调节，最好是控制在10～30s；第三，在农业大棚内，影响农作物生长环境因素主要包括温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度以及土壤含水率，这些环境因素直接影响农作物的生长情况，所以进行数据采集时必须采集这些环境数据。

3.2 系统数据存储需求

数据存储是农业大棚智能监控系统必须具备的功能，其主要有下面幾点要求：第一，安全性较高。高安全性是数据存储必须具备的特性，因为一旦存储的数据出现丢失、损坏等情况，就可能对整个系统的正常运行造成较大的影响。因此，系统应该能够实现数据的实时备份和异地备份等功能。第二，容易管理。随着农业大棚智能监控系统的运行，数据会越来越多，数据存储工作也会变得更加烦琐，因此必须具有易管理的特性。第三，具有可扩展性。数据存储必须具备可扩展性，可以在数据容量需求不断提升的情况下，实现存储空间的有效扩展。第四，要具有时效性。农业工作人员可能在某一时间点调用系统中存储的历史数据，所以系统必须能够存储3年以内的数据。

3.3 系统数据管理需求

数据管理，顾名思义就是对系统中的数据进行管理，这些数据主要有用户数据、设备数据以及环境数据等。这其中用户数据及设备数据会依据智能监控系统的变更而修改，这两种数据的管理属于业务数据的管理。环境数据管理主要是对实时和历史环境数据进行的管理。实时环境数据主要体现了大棚内当下环境状况，数据量比较小。而历史环境数据主要体现了大棚内之前的环境状况，所以数据量会比较大。通常在系统中，实时环境数据被调用的次数远远大于历史环境数据，因此，不论是存储还是查询，实时数据都应该具有较高的优先级。

4 农业大棚智能监控系统的总体设计

农业大棚智能监控系统主要包括ZigBee无线传感器监控模块、ZigBee+GPRS无线网关通信模块以及监控客户端3个部分。系统的工作原理是：ZigBee无线传感器监控模块利用ZigBee网络把采集到的农业大棚内的环境数据集中到ZigBee+GPRS无线网关通信模块，该模块再将处理之后的数据通过GPRS网络链接到移动或联通基站，基站再将数据传输到监控客户端上，最后监控客户端再对数据进行处理，支持用户对农业大棚内的实时环境数据进行直观的观测。

4.1 ZigBee无线传感器监控模块设计

ZigBee无线传感器监控模块（如图1所示）需要实现数据采集、数据处理、设备控制以及电源管理4项功能。所以，ZigBee传感器监控模块设计了以下4个模块：监测模块主要功能是连接各种传感器，采集大棚内的相关环境数据；CC2530模块其实就是中央处理器模块，它是整个系统的核心，其主要功能是对传感器所采集的数据进行处理，并且实时地处理上级下发的一些控制命令；而控制模块的主要功能是连接农业大棚内的控制设备，控制设备进行灌溉、通风等工作；电源模块的主要功能就是进行电源管理，为整个系统提供稳定、持续的电能。

4.2 ZigBee+GPRS无线网关通信模块

在基于移动互联网的农业大棚智能监控系统中，ZigBee+GPRS无线网关通信模块有效地结合了ZigBee技术以及GPRS技术的优点，使这两种技术强强联合、优势互补，进而有效促进农业大棚监控系统的智能化发展。这两种技术的结合不仅能够减少系统的整体成本，更重要的是使系统网络的覆盖范围得到扩大。在硬件结构上整个Zigbee+GPRS无线网关通信模塊主要包括ZigBee协调器和GPRS无线模块，这两个模块之间通过UART串口进行通信。

5 结语

总而言之，在农业大棚智能监控系统中应用移动互联网技术，有利于提升农业大棚监控系统的智能化水平，通过应用高速的移动通信网络，对农业大棚内的环境数据、生物生长情况进行实时监控，与此同时还能实现对大棚内设备的有效控制，进而确保农业大棚内生产环境的稳定性，使农作物健康生长。

【参考文献】

【1】曹新，董玮，谭一酉. 基于无线传感网络的智能温室大棚监控系统[J].电子技术应用，2012，38（2）：84-87.

【2】刘士敏，杨顺. 基于无线传感器网络的农村温室大棚监控系统[J]. 单片机与嵌入式系统应用，2013，13（8）：48-51.

作者：徐贵凤 王士玺 卜灿灿