基于物聯(lián)網(wǎng)技術的蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)

范郁爾　鄭金生　張正球　逄孝云　羅擁兵

摘要：以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎，以在線實時管理為目標，設計并完成蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)，可對蝴蝶蘭生長所需的環(huán)境因子進行動態(tài)調(diào)控。實際應用效果表明：蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析可靠，可根據(jù)苗株規(guī)格控制溫室溫度，能自動執(zhí)行糾偏功能、減少人工成本、降低病蟲害發(fā)生率。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；蝴蝶蘭；環(huán)境控制；測控系統(tǒng)

中圖分類號： S126文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）01-0369-02

收稿日期：2013-05-27

基金項目：江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程（編號：SXGC[2012]167）。

作者簡介：范郁爾（1975—），男，江蘇灌云人，高級農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)信息化研究。Tel：（0518）86090572；E-mail：lygfye@163.com。

通信作者：鄭金生，農(nóng)藝師，從事設施花卉研究。Tel：（0518）86090572。物聯(lián)網(wǎng)（internet of things）被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后，信息產(chǎn)業(yè)的第3次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)技術主要應用紅外感受器、射頻識別技術、全球定位系統(tǒng)等，將物品與互聯(lián)網(wǎng)連接，完成信息交換與通信過程，支持智能化識別、跟蹤、定位、管理等。企業(yè)利用傳感器在田間地頭設置檢測網(wǎng)絡系統(tǒng)，對環(huán)境、動植物生長狀況等進行實時監(jiān)測，使得動植物生產(chǎn)過程始終處于可控狀態(tài)，保證生產(chǎn)過程、產(chǎn)品的穩(wěn)定性。物聯(lián)網(wǎng)能夠降低勞動力成本[1]?；ɑ墚a(chǎn)業(yè)是極具發(fā)展活力的產(chǎn)業(yè)之一[2]。蝴蝶蘭因獨具特色、科技含量高、經(jīng)濟效益高而被稱為“農(nóng)業(yè)中的IT產(chǎn)業(yè)”。大力發(fā)展蝴蝶蘭產(chǎn)業(yè)，對于促進地方經(jīng)濟快速發(fā)展、提高人們物質(zhì)生活水平具有重要意義。蝴蝶蘭生產(chǎn)具有高投入、高產(chǎn)出特征，與其他花卉相比，受到自然條件的制約更多，對設施栽培技術的依賴性更大[3]。蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)建立在蝴蝶蘭生產(chǎn)標準化、信息化基礎上。利用現(xiàn)代信息技術和先進的傳感器、電子攝像儀、顯示控制儀等電子儀器，將蝴蝶蘭生長狀態(tài)、環(huán)境、工藝參數(shù)以數(shù)據(jù)、圖像形式通過數(shù)據(jù)線集成匯總到監(jiān)控中心，使管理人員能隨時了解生產(chǎn)全過程，當現(xiàn)場出現(xiàn)異?；蚬に噮?shù)出現(xiàn)偏離時能及時予以排除、解決，達到控制生產(chǎn)全過程、提高生產(chǎn)效率的目的。研究并推廣應用生產(chǎn)測控系統(tǒng)將成為我國未來蝴蝶蘭生產(chǎn)發(fā)展的重要方向。本研究以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎，以在線實時管理為目標，研究蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)，分析蝴蝶蘭最佳生長環(huán)境參數(shù)，做到實時測控、可視化操作，減少人為影響，提高蝴蝶蘭生產(chǎn)的品質(zhì)、效益。

1系統(tǒng)設計與構建

1.1目標定位

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)由視頻監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、專家數(shù)據(jù)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)等組成。該系統(tǒng)的最終目標是提供蝴蝶蘭生長的最佳環(huán)境因子，合理精確地調(diào)控生長條件，減少人為調(diào)控的誤差，科學、經(jīng)濟、高效地利用培養(yǎng)倉，達到最佳調(diào)控效果，以更低的成本生產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品（圖1）。

1.2功能定位

該系統(tǒng)的主要功能是在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)快速傳輸基礎上，依據(jù)蝴蝶蘭生長習性，模擬蝴蝶蘭生長所需的最佳環(huán)境，并能根據(jù)蝴蝶蘭不同生長階段所需環(huán)境因子的不同進行實時測控，為蝴蝶蘭規(guī)?；a(chǎn)提供準確、便捷、即時的信息[4]。該系統(tǒng)具有如下功能：

1.2.1數(shù)據(jù)支持功能目前我國蝴蝶蘭生產(chǎn)處于起步階段[5]。加快構建并完善蝴蝶蘭環(huán)境因子數(shù)據(jù)庫已成為蝴蝶蘭標準化生產(chǎn)的重要支撐，數(shù)據(jù)庫包括蝴蝶蘭生長習性數(shù)據(jù)、培養(yǎng)倉最佳環(huán)境數(shù)據(jù)、外界環(huán)境數(shù)據(jù)等。

1.2.2決策支持功能系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)實時監(jiān)測，對比培養(yǎng)倉的環(huán)境，協(xié)助技術人員確定最佳環(huán)境。同時實時調(diào)節(jié)蝴蝶蘭生長環(huán)境，對單個培養(yǎng)倉進行監(jiān)測、支持多個培養(yǎng)倉的控制決策。

1.2.3數(shù)據(jù)獲取功能系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)輸入接口，獲取的數(shù)據(jù)主要包括蝴蝶蘭生長習性數(shù)據(jù)，溫度、濕度、CO2濃度等培養(yǎng)倉環(huán)境數(shù)據(jù)，氣溫、風向、相對濕度等外界環(huán)境數(shù)據(jù)。

1.2.4數(shù)據(jù)存儲、分析功能系統(tǒng)在獲取蝴蝶蘭不同生長階段所需要的環(huán)境參數(shù)的同時，對這些參數(shù)進行存儲匯總，并總結規(guī)律，進而實現(xiàn)決策支持系統(tǒng)相應知識庫動態(tài)更新。在采集海量數(shù)據(jù)的基礎上，重點對比、研究、歸納最佳環(huán)境狀態(tài)特征，為進一步完善專家系統(tǒng)提供參考。

1.2.5輔助支持模塊該模塊主要負責對系統(tǒng)設備進行經(jīng)濟性、安全性、效果評價，提供專家咨詢，數(shù)據(jù)查詢，打印圖表、文檔等。

1.3系統(tǒng)構建

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)包括系統(tǒng)登錄模塊、中央控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)等[6]（圖2）。

1.3.1系統(tǒng)登錄模塊普通用戶直接登錄系統(tǒng)。管理員及專家設置登錄權限，若用戶名與密碼一致，則允許進入系統(tǒng)，否則彈出警告對話框并提示信息錯誤。

1.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括蝴蝶蘭生長習性數(shù)據(jù)、培養(yǎng)倉最佳環(huán)境數(shù)據(jù)、外界環(huán)境數(shù)據(jù)等?？紤]到各個不同功能模塊間數(shù)據(jù)的相對獨立性及所有功能模塊間的數(shù)據(jù)共享性，將各模塊通過數(shù)據(jù)交換器匯總到監(jiān)控主機上，實現(xiàn)了系統(tǒng)聯(lián)機控制、多頻顯示（圖3）。

1.3.3基于物聯(lián)網(wǎng)技術的測控系統(tǒng)工作原理單個或多個溫室中各種傳感器實時、精確監(jiān)測環(huán)境，且將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過移動通信網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)等遠程傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)。中央控制系統(tǒng)將對現(xiàn)場環(huán)境進行分析，根據(jù)專家決策系統(tǒng)中的理想環(huán)境指標對現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)進行決策，并通過執(zhí)行機構進行調(diào)控，實現(xiàn)環(huán)境調(diào)控自動化、智能化。

2測控系統(tǒng)診斷與決策

根據(jù)蝴蝶蘭不同生長階段特性以及溫室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、CO2濃度等通過傳感器實時監(jiān)測培養(yǎng)倉環(huán)境，將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡上傳至控制中心，計算蝴蝶蘭不同生長所需的最佳環(huán)境參數(shù)，依據(jù)蝴蝶蘭不同生長階段允許環(huán)境參數(shù)上下限，實現(xiàn)自動監(jiān)控環(huán)境，同時快速糾正偏離參數(shù)，并利用事例庫模型確定相應設備及工作時間，糾偏相應數(shù)值，自動作出診斷、決策（圖4）[7]。

3應用

在江蘇省連云港市振興花卉有限公司1 hm2連棟智能溫室中采用基于物聯(lián)網(wǎng)技術的蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)進行試驗，

該系統(tǒng)為蝴蝶蘭生產(chǎn)提供精準的生長環(huán)境，并按蝴蝶蘭不同生長階段所需的環(huán)境參數(shù)提供智能決策支持，保證產(chǎn)品質(zhì)量。由表1可知，蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析可靠，可根據(jù)苗株規(guī)格控制溫室溫度，能自動執(zhí)行糾偏功能、減少人工成本、降低病蟲害發(fā)生率、增加經(jīng)濟效益。

4結論

基于物聯(lián)網(wǎng)信息技術的中央測控平臺推進了蝴蝶蘭生產(chǎn)信息化、智能化，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)規(guī)模化、集約化生產(chǎn)的重要一環(huán)，對于我國實現(xiàn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有重要意義。

參考文獻：

[1]李圣華，柯華. 智能農(nóng)業(yè)管理軟件系統(tǒng)設計[J]. 科技廣場，2012（4）：75-78.

[2]鄭楚明，李冠偉，鄭樹周. 我國蝴蝶蘭產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題及對策[J]. 安徽農(nóng)學通報，2007，13（17）：75-76，43.

[3]王風云，封文杰，趙一民. 蝴蝶蘭設施栽培測控系統(tǒng)的研發(fā)[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學，2007（1）：33-36.

[4]陳一飛. 農(nóng)業(yè)復雜大系統(tǒng)的智能控制與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關系探討[J]. 農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡信息，2012（2）：8-12.

[5]王俊，楊書才，楊錄軍，等. 鄭州市蝴蝶蘭產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、存在問題及發(fā)展建議[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學，2011，40（12）：17-19.

[6]李志宇. 物聯(lián)網(wǎng)技術研究進展[J]. 計算機測量與控制，2012，20（6）：1445-1448，1451.

[7]柳平增，畢樹生，薛新宇，等. 基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程智能控制系統(tǒng)研究[J]. 計算機測量與控制，2011，19（9）：2154-2156.趙輝，劉文明，岳有軍，等. 一種新的去噪算法在農(nóng)作物圖像處理中的應用[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2014，42（1）：371-373.endprint

摘要：以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎，以在線實時管理為目標，設計并完成蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)，可對蝴蝶蘭生長所需的環(huán)境因子進行動態(tài)調(diào)控。實際應用效果表明：蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析可靠，可根據(jù)苗株規(guī)格控制溫室溫度，能自動執(zhí)行糾偏功能、減少人工成本、降低病蟲害發(fā)生率。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；蝴蝶蘭；環(huán)境控制；測控系統(tǒng)

中圖分類號： S126文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）01-0369-02

收稿日期：2013-05-27

基金項目：江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程（編號：SXGC[2012]167）。

作者簡介：范郁爾（1975—），男，江蘇灌云人，高級農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)信息化研究。Tel：（0518）86090572；E-mail：lygfye@163.com。

通信作者：鄭金生，農(nóng)藝師，從事設施花卉研究。Tel：（0518）86090572。物聯(lián)網(wǎng)（internet of things）被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后，信息產(chǎn)業(yè)的第3次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)技術主要應用紅外感受器、射頻識別技術、全球定位系統(tǒng)等，將物品與互聯(lián)網(wǎng)連接，完成信息交換與通信過程，支持智能化識別、跟蹤、定位、管理等。企業(yè)利用傳感器在田間地頭設置檢測網(wǎng)絡系統(tǒng)，對環(huán)境、動植物生長狀況等進行實時監(jiān)測，使得動植物生產(chǎn)過程始終處于可控狀態(tài)，保證生產(chǎn)過程、產(chǎn)品的穩(wěn)定性。物聯(lián)網(wǎng)能夠降低勞動力成本[1]?；ɑ墚a(chǎn)業(yè)是極具發(fā)展活力的產(chǎn)業(yè)之一[2]。蝴蝶蘭因獨具特色、科技含量高、經(jīng)濟效益高而被稱為“農(nóng)業(yè)中的IT產(chǎn)業(yè)”。大力發(fā)展蝴蝶蘭產(chǎn)業(yè)，對于促進地方經(jīng)濟快速發(fā)展、提高人們物質(zhì)生活水平具有重要意義。蝴蝶蘭生產(chǎn)具有高投入、高產(chǎn)出特征，與其他花卉相比，受到自然條件的制約更多，對設施栽培技術的依賴性更大[3]。蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)建立在蝴蝶蘭生產(chǎn)標準化、信息化基礎上。利用現(xiàn)代信息技術和先進的傳感器、電子攝像儀、顯示控制儀等電子儀器，將蝴蝶蘭生長狀態(tài)、環(huán)境、工藝參數(shù)以數(shù)據(jù)、圖像形式通過數(shù)據(jù)線集成匯總到監(jiān)控中心，使管理人員能隨時了解生產(chǎn)全過程，當現(xiàn)場出現(xiàn)異?；蚬に噮?shù)出現(xiàn)偏離時能及時予以排除、解決，達到控制生產(chǎn)全過程、提高生產(chǎn)效率的目的。研究并推廣應用生產(chǎn)測控系統(tǒng)將成為我國未來蝴蝶蘭生產(chǎn)發(fā)展的重要方向。本研究以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎，以在線實時管理為目標，研究蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)，分析蝴蝶蘭最佳生長環(huán)境參數(shù)，做到實時測控、可視化操作，減少人為影響，提高蝴蝶蘭生產(chǎn)的品質(zhì)、效益。

1系統(tǒng)設計與構建

1.1目標定位

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)由視頻監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、專家數(shù)據(jù)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)等組成。該系統(tǒng)的最終目標是提供蝴蝶蘭生長的最佳環(huán)境因子，合理精確地調(diào)控生長條件，減少人為調(diào)控的誤差，科學、經(jīng)濟、高效地利用培養(yǎng)倉，達到最佳調(diào)控效果，以更低的成本生產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品（圖1）。

1.2功能定位

該系統(tǒng)的主要功能是在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)快速傳輸基礎上，依據(jù)蝴蝶蘭生長習性，模擬蝴蝶蘭生長所需的最佳環(huán)境，并能根據(jù)蝴蝶蘭不同生長階段所需環(huán)境因子的不同進行實時測控，為蝴蝶蘭規(guī)模化生產(chǎn)提供準確、便捷、即時的信息[4]。該系統(tǒng)具有如下功能：

1.2.1數(shù)據(jù)支持功能目前我國蝴蝶蘭生產(chǎn)處于起步階段[5]。加快構建并完善蝴蝶蘭環(huán)境因子數(shù)據(jù)庫已成為蝴蝶蘭標準化生產(chǎn)的重要支撐，數(shù)據(jù)庫包括蝴蝶蘭生長習性數(shù)據(jù)、培養(yǎng)倉最佳環(huán)境數(shù)據(jù)、外界環(huán)境數(shù)據(jù)等。

1.2.2決策支持功能系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)實時監(jiān)測，對比培養(yǎng)倉的環(huán)境，協(xié)助技術人員確定最佳環(huán)境。同時實時調(diào)節(jié)蝴蝶蘭生長環(huán)境，對單個培養(yǎng)倉進行監(jiān)測、支持多個培養(yǎng)倉的控制決策。

1.2.3數(shù)據(jù)獲取功能系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)輸入接口，獲取的數(shù)據(jù)主要包括蝴蝶蘭生長習性數(shù)據(jù)，溫度、濕度、CO2濃度等培養(yǎng)倉環(huán)境數(shù)據(jù)，氣溫、風向、相對濕度等外界環(huán)境數(shù)據(jù)。

1.2.4數(shù)據(jù)存儲、分析功能系統(tǒng)在獲取蝴蝶蘭不同生長階段所需要的環(huán)境參數(shù)的同時，對這些參數(shù)進行存儲匯總，并總結規(guī)律，進而實現(xiàn)決策支持系統(tǒng)相應知識庫動態(tài)更新。在采集海量數(shù)據(jù)的基礎上，重點對比、研究、歸納最佳環(huán)境狀態(tài)特征，為進一步完善專家系統(tǒng)提供參考。

1.2.5輔助支持模塊該模塊主要負責對系統(tǒng)設備進行經(jīng)濟性、安全性、效果評價，提供專家咨詢，數(shù)據(jù)查詢，打印圖表、文檔等。

1.3系統(tǒng)構建

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)包括系統(tǒng)登錄模塊、中央控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)等[6]（圖2）。

1.3.1系統(tǒng)登錄模塊普通用戶直接登錄系統(tǒng)。管理員及專家設置登錄權限，若用戶名與密碼一致，則允許進入系統(tǒng)，否則彈出警告對話框并提示信息錯誤。

1.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括蝴蝶蘭生長習性數(shù)據(jù)、培養(yǎng)倉最佳環(huán)境數(shù)據(jù)、外界環(huán)境數(shù)據(jù)等?？紤]到各個不同功能模塊間數(shù)據(jù)的相對獨立性及所有功能模塊間的數(shù)據(jù)共享性，將各模塊通過數(shù)據(jù)交換器匯總到監(jiān)控主機上，實現(xiàn)了系統(tǒng)聯(lián)機控制、多頻顯示（圖3）。

1.3.3基于物聯(lián)網(wǎng)技術的測控系統(tǒng)工作原理單個或多個溫室中各種傳感器實時、精確監(jiān)測環(huán)境，且將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過移動通信網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)等遠程傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)。中央控制系統(tǒng)將對現(xiàn)場環(huán)境進行分析，根據(jù)專家決策系統(tǒng)中的理想環(huán)境指標對現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)進行決策，并通過執(zhí)行機構進行調(diào)控，實現(xiàn)環(huán)境調(diào)控自動化、智能化。

2測控系統(tǒng)診斷與決策

根據(jù)蝴蝶蘭不同生長階段特性以及溫室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、CO2濃度等通過傳感器實時監(jiān)測培養(yǎng)倉環(huán)境，將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡上傳至控制中心，計算蝴蝶蘭不同生長所需的最佳環(huán)境參數(shù)，依據(jù)蝴蝶蘭不同生長階段允許環(huán)境參數(shù)上下限，實現(xiàn)自動監(jiān)控環(huán)境，同時快速糾正偏離參數(shù)，并利用事例庫模型確定相應設備及工作時間，糾偏相應數(shù)值，自動作出診斷、決策（圖4）[7]。

3應用

在江蘇省連云港市振興花卉有限公司1 hm2連棟智能溫室中采用基于物聯(lián)網(wǎng)技術的蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)進行試驗，

該系統(tǒng)為蝴蝶蘭生產(chǎn)提供精準的生長環(huán)境，并按蝴蝶蘭不同生長階段所需的環(huán)境參數(shù)提供智能決策支持，保證產(chǎn)品質(zhì)量。由表1可知，蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析可靠，可根據(jù)苗株規(guī)格控制溫室溫度，能自動執(zhí)行糾偏功能、減少人工成本、降低病蟲害發(fā)生率、增加經(jīng)濟效益。

4結論

基于物聯(lián)網(wǎng)信息技術的中央測控平臺推進了蝴蝶蘭生產(chǎn)信息化、智能化，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)規(guī)?；?、集約化生產(chǎn)的重要一環(huán)，對于我國實現(xiàn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有重要意義。

參考文獻：

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[2]鄭楚明，李冠偉，鄭樹周. 我國蝴蝶蘭產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題及對策[J]. 安徽農(nóng)學通報，2007，13（17）：75-76，43.

[3]王風云，封文杰，趙一民. 蝴蝶蘭設施栽培測控系統(tǒng)的研發(fā)[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學，2007（1）：33-36.

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[5]王俊，楊書才，楊錄軍，等. 鄭州市蝴蝶蘭產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、存在問題及發(fā)展建議[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學，2011，40（12）：17-19.

[6]李志宇. 物聯(lián)網(wǎng)技術研究進展[J]. 計算機測量與控制，2012，20（6）：1445-1448，1451.

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摘要：以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎，以在線實時管理為目標，設計并完成蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)，可對蝴蝶蘭生長所需的環(huán)境因子進行動態(tài)調(diào)控。實際應用效果表明：蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析可靠，可根據(jù)苗株規(guī)格控制溫室溫度，能自動執(zhí)行糾偏功能、減少人工成本、降低病蟲害發(fā)生率。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；蝴蝶蘭；環(huán)境控制；測控系統(tǒng)

中圖分類號： S126文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）01-0369-02

收稿日期：2013-05-27

基金項目：江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程（編號：SXGC[2012]167）。

作者簡介：范郁爾（1975—），男，江蘇灌云人，高級農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)信息化研究。Tel：（0518）86090572；E-mail：lygfye@163.com。

通信作者：鄭金生，農(nóng)藝師，從事設施花卉研究。Tel：（0518）86090572。物聯(lián)網(wǎng)（internet of things）被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后，信息產(chǎn)業(yè)的第3次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)技術主要應用紅外感受器、射頻識別技術、全球定位系統(tǒng)等，將物品與互聯(lián)網(wǎng)連接，完成信息交換與通信過程，支持智能化識別、跟蹤、定位、管理等。企業(yè)利用傳感器在田間地頭設置檢測網(wǎng)絡系統(tǒng)，對環(huán)境、動植物生長狀況等進行實時監(jiān)測，使得動植物生產(chǎn)過程始終處于可控狀態(tài)，保證生產(chǎn)過程、產(chǎn)品的穩(wěn)定性。物聯(lián)網(wǎng)能夠降低勞動力成本[1]?；ɑ墚a(chǎn)業(yè)是極具發(fā)展活力的產(chǎn)業(yè)之一[2]。蝴蝶蘭因獨具特色、科技含量高、經(jīng)濟效益高而被稱為“農(nóng)業(yè)中的IT產(chǎn)業(yè)”。大力發(fā)展蝴蝶蘭產(chǎn)業(yè)，對于促進地方經(jīng)濟快速發(fā)展、提高人們物質(zhì)生活水平具有重要意義。蝴蝶蘭生產(chǎn)具有高投入、高產(chǎn)出特征，與其他花卉相比，受到自然條件的制約更多，對設施栽培技術的依賴性更大[3]。蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)建立在蝴蝶蘭生產(chǎn)標準化、信息化基礎上。利用現(xiàn)代信息技術和先進的傳感器、電子攝像儀、顯示控制儀等電子儀器，將蝴蝶蘭生長狀態(tài)、環(huán)境、工藝參數(shù)以數(shù)據(jù)、圖像形式通過數(shù)據(jù)線集成匯總到監(jiān)控中心，使管理人員能隨時了解生產(chǎn)全過程，當現(xiàn)場出現(xiàn)異?；蚬に噮?shù)出現(xiàn)偏離時能及時予以排除、解決，達到控制生產(chǎn)全過程、提高生產(chǎn)效率的目的。研究并推廣應用生產(chǎn)測控系統(tǒng)將成為我國未來蝴蝶蘭生產(chǎn)發(fā)展的重要方向。本研究以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎，以在線實時管理為目標，研究蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)，分析蝴蝶蘭最佳生長環(huán)境參數(shù)，做到實時測控、可視化操作，減少人為影響，提高蝴蝶蘭生產(chǎn)的品質(zhì)、效益。

1系統(tǒng)設計與構建

1.1目標定位

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)由視頻監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、專家數(shù)據(jù)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)等組成。該系統(tǒng)的最終目標是提供蝴蝶蘭生長的最佳環(huán)境因子，合理精確地調(diào)控生長條件，減少人為調(diào)控的誤差，科學、經(jīng)濟、高效地利用培養(yǎng)倉，達到最佳調(diào)控效果，以更低的成本生產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品（圖1）。

1.2功能定位

該系統(tǒng)的主要功能是在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)快速傳輸基礎上，依據(jù)蝴蝶蘭生長習性，模擬蝴蝶蘭生長所需的最佳環(huán)境，并能根據(jù)蝴蝶蘭不同生長階段所需環(huán)境因子的不同進行實時測控，為蝴蝶蘭規(guī)模化生產(chǎn)提供準確、便捷、即時的信息[4]。該系統(tǒng)具有如下功能：

1.2.1數(shù)據(jù)支持功能目前我國蝴蝶蘭生產(chǎn)處于起步階段[5]。加快構建并完善蝴蝶蘭環(huán)境因子數(shù)據(jù)庫已成為蝴蝶蘭標準化生產(chǎn)的重要支撐，數(shù)據(jù)庫包括蝴蝶蘭生長習性數(shù)據(jù)、培養(yǎng)倉最佳環(huán)境數(shù)據(jù)、外界環(huán)境數(shù)據(jù)等。

1.2.2決策支持功能系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)實時監(jiān)測，對比培養(yǎng)倉的環(huán)境，協(xié)助技術人員確定最佳環(huán)境。同時實時調(diào)節(jié)蝴蝶蘭生長環(huán)境，對單個培養(yǎng)倉進行監(jiān)測、支持多個培養(yǎng)倉的控制決策。

1.2.3數(shù)據(jù)獲取功能系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)輸入接口，獲取的數(shù)據(jù)主要包括蝴蝶蘭生長習性數(shù)據(jù)，溫度、濕度、CO2濃度等培養(yǎng)倉環(huán)境數(shù)據(jù)，氣溫、風向、相對濕度等外界環(huán)境數(shù)據(jù)。

1.2.4數(shù)據(jù)存儲、分析功能系統(tǒng)在獲取蝴蝶蘭不同生長階段所需要的環(huán)境參數(shù)的同時，對這些參數(shù)進行存儲匯總，并總結規(guī)律，進而實現(xiàn)決策支持系統(tǒng)相應知識庫動態(tài)更新。在采集海量數(shù)據(jù)的基礎上，重點對比、研究、歸納最佳環(huán)境狀態(tài)特征，為進一步完善專家系統(tǒng)提供參考。

1.2.5輔助支持模塊該模塊主要負責對系統(tǒng)設備進行經(jīng)濟性、安全性、效果評價，提供專家咨詢，數(shù)據(jù)查詢，打印圖表、文檔等。

1.3系統(tǒng)構建

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)包括系統(tǒng)登錄模塊、中央控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)等[6]（圖2）。

1.3.1系統(tǒng)登錄模塊普通用戶直接登錄系統(tǒng)。管理員及專家設置登錄權限，若用戶名與密碼一致，則允許進入系統(tǒng)，否則彈出警告對話框并提示信息錯誤。

1.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括蝴蝶蘭生長習性數(shù)據(jù)、培養(yǎng)倉最佳環(huán)境數(shù)據(jù)、外界環(huán)境數(shù)據(jù)等?？紤]到各個不同功能模塊間數(shù)據(jù)的相對獨立性及所有功能模塊間的數(shù)據(jù)共享性，將各模塊通過數(shù)據(jù)交換器匯總到監(jiān)控主機上，實現(xiàn)了系統(tǒng)聯(lián)機控制、多頻顯示（圖3）。

1.3.3基于物聯(lián)網(wǎng)技術的測控系統(tǒng)工作原理單個或多個溫室中各種傳感器實時、精確監(jiān)測環(huán)境，且將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過移動通信網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)等遠程傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)。中央控制系統(tǒng)將對現(xiàn)場環(huán)境進行分析，根據(jù)專家決策系統(tǒng)中的理想環(huán)境指標對現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)進行決策，并通過執(zhí)行機構進行調(diào)控，實現(xiàn)環(huán)境調(diào)控自動化、智能化。

2測控系統(tǒng)診斷與決策

根據(jù)蝴蝶蘭不同生長階段特性以及溫室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、CO2濃度等通過傳感器實時監(jiān)測培養(yǎng)倉環(huán)境，將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡上傳至控制中心，計算蝴蝶蘭不同生長所需的最佳環(huán)境參數(shù)，依據(jù)蝴蝶蘭不同生長階段允許環(huán)境參數(shù)上下限，實現(xiàn)自動監(jiān)控環(huán)境，同時快速糾正偏離參數(shù)，并利用事例庫模型確定相應設備及工作時間，糾偏相應數(shù)值，自動作出診斷、決策（圖4）[7]。

3應用

在江蘇省連云港市振興花卉有限公司1 hm2連棟智能溫室中采用基于物聯(lián)網(wǎng)技術的蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)進行試驗，

該系統(tǒng)為蝴蝶蘭生產(chǎn)提供精準的生長環(huán)境，并按蝴蝶蘭不同生長階段所需的環(huán)境參數(shù)提供智能決策支持，保證產(chǎn)品質(zhì)量。由表1可知，蝴蝶蘭生產(chǎn)測控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析可靠，可根據(jù)苗株規(guī)格控制溫室溫度，能自動執(zhí)行糾偏功能、減少人工成本、降低病蟲害發(fā)生率、增加經(jīng)濟效益。

4結論

基于物聯(lián)網(wǎng)信息技術的中央測控平臺推進了蝴蝶蘭生產(chǎn)信息化、智能化，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)規(guī)模化、集約化生產(chǎn)的重要一環(huán)，對于我國實現(xiàn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有重要意義。

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[6]李志宇. 物聯(lián)網(wǎng)技術研究進展[J]. 計算機測量與控制，2012，20（6）：1445-1448，1451.

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