【摘要】基于物联网技术的温室大棚，能够改变传统农业受地域、自然环境、气候等诸多因素的限制，对农业生产具有重大意义。本文设计了一种基于物联网技术的温室大棚智能控制系统，实现温室大棚的温、湿度等环境监测、智能调控等，为智能农业提供了一个典型案例。
【关键词】物联网技术；温室大棚；智能控制系统；智能农业
1.引言
随着物联网技术的快速发展，农业智能化成为现代农业的主要发展趋势。近年来，农作物温室环境智能控制技术为农业智能化提供了新的动力，基于物联网技术的温室大棚，突破了传统农业受地域、自然环境、气候等诸多因素的限制，对农业生产产生了重大意义。美国、以色列等西方国家在农业温室环境智能控制技术方面发展迅速，相继出现了融合气候调节、农田灌溉与作物的肥料供应的一个整体的一体化的温室网络管理系统，该系统通过对各种生产管理进行融合，然后根据传感器的输入来调节各部分进行执行动作，以达到最经济最有效的手段进行温室控制。目前我国的农作物温室环境控制技术智能化程度较低，通信传输及数据控制方法较为落后，缺乏多信息融合、分析及处理的大数据支撑。因此导致的灌溉不合理，土壤酸碱度失衡，农业污染严重，生产效率低下，农产品品质下降等问题影响了农作物温室环境智能控制技术的发展，进而影响了整个农业智能化的发展进程。因此，本文设计了一种基于物联网技术的温室大棚智能控制系统，实现温室大棚的温、湿度等环境监测、智能调控等，为智能农业提供一个典型案例。
2.系统整体方案设计
2.1应用场景（见图1-1）通过在温室大棚中布设温湿度传感器、二氧化碳传感器、土壤水分传感器、光照传感器、风向传感器、风速传感器等环境信息采集设备，实时采集大棚温度、湿度、二氧化碳浓度、光照、风向、风速及土壤湿度等环境参数，并将所采集的信息通过通信网络上传到上层监控平台，经过分析、处理后，可利用移动智能终端或PC实时监控温室大棚的情况，并可对排风扇、水泵、喷头、遮阳帘、补光灯、加热灯等可执行设备进行远程操控，整个系统可用太阳能进行能量供给。2.2整体结构设计（见图1-2）本系统由应用层、传输层、感知层这三个层次构成。应用层：采用应用开发平台作为运行和管理平台，应用开发平台是一个集成的部署、测试、开发环境，具有完善的业务接入系统、业务处理系统、数据库管理系统和高效的运营支撑系统。用户可通过电脑上的平台实现智能农业的实时监控、远程监控、节点管理、信息管理、可控设备管理等功能。传输层：系统可通过有线和无线的通信网络，将感知层中的终端机具采集的数据上传到应用层，同时将应用层的指令下发给感知层中的设备，作为中间数据交互的承载体。感知层：主要包含排风扇、喷头、加热灯、遮阳帘、传感器等设备，通过传感器采集环境信息并通过通信网络层上传给平台；通过接收上层下发的控制命令，可实现对排风扇、喷头、遮阳帘、加热灯等设备的控制。2.3整体技术设计描述系统利用微电网自发电系统提供的绿色新能源作为整个系统运行的能量供应，在大棚中布置温度、湿度、光照、CO2等工业级传感器采集环境信息，在土壤中布置土壤水分、PH值等工业级传感器对土壤进行监测，实现智能农业温室环境的整体监测设计；通过本系统的数据分析及大数据参考，提供最合理的温室环境调节方案，保障各项调节设备的高效率运行；通过大数据分析及实时数据分析，控制温室设备的通风、温度、湿度、补光、灌溉等调控设备的可靠运行；利用无线传输技术将收集的信息传送至云服务器，利用云计算与大数据技术参考历史数据的综合分析后，再将无线传输控制信号传输至设备端，智能化调控加热灯、雾化喷头、补光灯、通风扇等可控设备，为农作物健康快速生长营造一个绿色、环保、舒适的环境。
3.系统实现效果
通过本方案设计的温室大棚，能够很好地节能，以60m*10m大的温室大棚为例，其中所有设备的每天运行能耗情况如下表所示，每天总能耗约24度。在太阳能发电方面，采用的是功率为2000W的太阳能光伏发电系统，每天的总发电量为14度。本项目将微电网太阳能光伏发电系统每天的发电量供给温室大棚设备的日常运作，温室大棚每天的总耗电量为24.218度，微电网每天总发电量为14度，因此可节约整个温室大棚57.8%的外部电网供电。
4.结束语
本文围绕基于物联网技术进行温室大棚智能控制系统设计展开研究，给出了总体方案，限于篇幅，没有附上系统的详细实现，但通过实验，总体效果不错，能够很好地节能减排，为智能农业提供了一个可借鉴的典型案例。
参考文献
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作者：胡自强 单位：福建电力职业技术学院
