基于SSH和模糊控制的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控平臺(tái)

王杰+管濤+李玉玲

摘要：針對(duì)農(nóng)業(yè)大棚作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)精確控制和信息化管理的需求，基于SSH框架和模糊控制，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控平臺(tái)。采用B/S體系結(jié)構(gòu)模型，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)框架，采用Socket和多線程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了與多個(gè)大棚的數(shù)據(jù)通信。提出了一種基于溫度、濕度、CO2濃度和光照度4個(gè)參數(shù)的模糊控制器，實(shí)現(xiàn)大棚內(nèi)環(huán)境參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。試驗(yàn)結(jié)果表明，溫度、濕度、CO2濃度、光照度的變化均控制在合適的范圍內(nèi)，保證了作物的生長(zhǎng)環(huán)境需求。平臺(tái)運(yùn)行穩(wěn)定，執(zhí)行設(shè)備控制響應(yīng)時(shí)間在800 ms以內(nèi)，采集時(shí)間在300 ms以內(nèi)，具有一定的實(shí)用性、安全性和可維護(hù)性，有效實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境參數(shù)的精準(zhǔn)控制和遠(yuǎn)程操作，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施提供了保障。

關(guān)鍵詞：SSH；Socket通信；多線程技術(shù)；模糊控制；精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大棚；智能監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TP273+.4；S126 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）15-3650-05

Intelligent Monitoring Platform of Precision Agriculture Greenhouse

Based on SSH and Fuzzy Control

WANG Jie，GUAN Tao，LI Yu-Ling

（Department of Computer Science and Application， Zhengzhou Institute of Aeronautical

Industry Management， Zhengzhou 450015，China）

Abstract： Based on crop growth environment and information management need of the agriculture greenhouse， an intelligent monitoring platform of precision agriculture greenhouse based on SSH and fuzzy control was designed. Based on B/S system structure model， in which socket and multithread technologies were used to realize data communication with a plurality of greenhouse. Based on the temperature， humidity， light intensity， CO2 concentration a fuzzy controller was proposed to automatically adjust the greenhouse crop growth environment. Results showed that temperature variation， humidity， CO2 concentration and light intensity was controlled in a reasonable range， ensuring a better environment for the growth of crops. Platform had good interactivity and stability. Equipment control response time was within 800 ms. The acquisition time was within 300 ms. Platform had a certain practicality， safety and maintainability. The precise control and remote operation of agricultural greenhouse were realized. It will provid guarantee for precision agriculture.

Key words： SSH； Socket communication； multithread technology； fuzzy control； precision agriculture greenhouse； intelligent monitoring

收稿日期：2014-03-18

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41001235）；河南省科技廳科技攻關(guān)項(xiàng)目（122102110208）；河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目

（12B520061）

作者簡(jiǎn)介：王 杰（1978-），男，河南潢川人，講師，碩士，主要從事信息處理、信息安全、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究，（電話）15838283539（電子信箱）

wangjiew@126.com。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是綜合運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)和智能裝備技術(shù)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行定量決策、變量投入、定位實(shí)施的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)操作技術(shù)系統(tǒng)[1]。它通過(guò)采用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)改變作物自然生長(zhǎng)環(huán)境，為作物生長(zhǎng)提供適宜的溫度、濕度、光照等環(huán)境條件和農(nóng)業(yè)生長(zhǎng)要素組合，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品工廠化生產(chǎn)，而農(nóng)業(yè)大棚是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施的重要途徑[2]。

國(guó)外對(duì)農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境控制技術(shù)研究，最早采用模擬式組合儀表采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行指示、記錄和控制，然后開始了計(jì)算機(jī)在溫室氣候控制中的研究和應(yīng)用，后來(lái)出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前，正開發(fā)研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集的多因子綜合控制系統(tǒng)[3]。國(guó)內(nèi)自主開發(fā)了一些研究性質(zhì)的環(huán)境控制系統(tǒng)，如中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制成功了實(shí)驗(yàn)溫室環(huán)境監(jiān)控計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)；中國(guó)農(nóng)業(yè)工程設(shè)計(jì)研究院和北京工業(yè)大學(xué)在溫室群環(huán)境參數(shù)分級(jí)監(jiān)控方面做了一些研究，該系統(tǒng)中的PC機(jī)用于存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)及一些簡(jiǎn)單的管理工作[4]。endprint

從目前研究來(lái)看，農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控還不支持基于Internet的遠(yuǎn)程操作，且對(duì)多大棚集中監(jiān)控能力差，針對(duì)大棚的環(huán)境控制也僅局限在溫度和濕度兩個(gè)參數(shù)上。平臺(tái)開發(fā)采用ExtJS技術(shù)和SSH框架，實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)業(yè)務(wù)邏輯層與持久層的分離，提高了系統(tǒng)的可移植性、可復(fù)用性和可靠性，且支持遠(yuǎn)程操作。采用Socket和多線程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)大棚的集中監(jiān)控。針對(duì)溫度、濕度、CO2濃度和光照度4個(gè)參數(shù)的模糊控制，對(duì)大棚內(nèi)環(huán)境參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)更加全面，為作物生長(zhǎng)提供了精準(zhǔn)的環(huán)境條件，有利于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)施。

1 平臺(tái)開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

1.1 ExtJS技術(shù)

ExtJS為構(gòu)建RIA（Rich Internet Applications）應(yīng)用提供一套完整、成熟的JavaScript基礎(chǔ)庫(kù)，利用ExtJS構(gòu)建的RIA Web應(yīng)用具有與桌面程序一樣的標(biāo)準(zhǔn)用戶界面和操作方式，并且能夠跨不同瀏覽器平臺(tái)使用[5]。ExtJS基于AJAX來(lái)創(chuàng)建與后臺(tái)技術(shù)無(wú)關(guān)的前端用戶界面，其完全基于“HTML/CSS+ Javascript”技術(shù)。ExtJS除了包含豐富的跨瀏覽器用戶界面組件外，還提供了一套專門用來(lái)處理用戶動(dòng)作、控件狀態(tài)及與服務(wù)器交互的強(qiáng)大事務(wù)處理機(jī)制。ExtJS采用以JSON/XML為數(shù)據(jù)源的開發(fā)技術(shù)，大大減輕了服務(wù)器與表現(xiàn)層異步數(shù)據(jù)通信負(fù)荷。

1.2 SSH框架

SSH框架即Structs+Spring+Hibernate，是一種基于MVC模式的輕量級(jí)框架。SSH集成框架生成的頁(yè)面和代碼符合J2EE標(biāo)準(zhǔn)，可開發(fā)出更具特色的應(yīng)用系統(tǒng)[3]。SSH框架分為表示層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層。表示層采用Structs技術(shù)，主要用來(lái)處理用戶的頁(yè)面請(qǐng)求，并將請(qǐng)求信息發(fā)送給業(yè)務(wù)層處理。業(yè)務(wù)層采用Spring技術(shù)，完成對(duì)表示層提交的請(qǐng)求信息處理，并將處理結(jié)果交給視圖顯示。在數(shù)據(jù)訪問(wèn)層采用的Hibernate框架是一種Java語(yǔ)言下的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)持久化框架，它是一種強(qiáng)大的可提供對(duì)象-關(guān)系持久化和查詢服務(wù)的中間件，可以使程序員依據(jù)面向?qū)ο蟮脑黹_發(fā)持久化類，實(shí)現(xiàn)對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)、繼承、多態(tài)、組合、集合等[6]。

2 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

監(jiān)控平臺(tái)采用通信與業(yè)務(wù)分離、業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)交換分離的設(shè)計(jì)思想，分成數(shù)據(jù)通信層、業(yè)務(wù)處理層和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層。數(shù)據(jù)通信層主要完成與現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集單元、設(shè)備控制單元的通信功能；業(yè)務(wù)處理層根據(jù)用戶角色來(lái)確定一組相關(guān)功能的業(yè)務(wù)處理；數(shù)據(jù)訪問(wèn)層主要完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)持久化操作等。

2.1 平臺(tái)運(yùn)行環(huán)境

平臺(tái)運(yùn)行環(huán)境如圖1所示，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)將農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)各傳感器采集的數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)接入交換機(jī)，再通過(guò)以太網(wǎng)連上服務(wù)器。運(yùn)行在服務(wù)器上的智能監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)TCP/IP協(xié)議，完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的控制，并實(shí)現(xiàn)視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控、LED顯示控制等。由于平臺(tái)采用的B/S架構(gòu)，普通用戶根據(jù)系統(tǒng)權(quán)限可以通過(guò)連入Internet的計(jì)算機(jī)或移動(dòng)終端等訪問(wèn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控和管理。

2.2 平臺(tái)工作業(yè)務(wù)流程

平臺(tái)工作業(yè)務(wù)流程如圖2所示。進(jìn)入系統(tǒng)之前，首先需要登錄驗(yàn)證，通過(guò)后，底層數(shù)據(jù)采集單元開始工作，根據(jù)用戶的訪問(wèn)權(quán)限，可以進(jìn)行大棚信息、作物信息、設(shè)備信息的基本操作。在控制中心功能中，選擇手動(dòng)控制，當(dāng)啟動(dòng)某個(gè)設(shè)備，則可按照相應(yīng)協(xié)議發(fā)送控制指令，如果在自動(dòng)控制模式下，根據(jù)所設(shè)置的參數(shù)和實(shí)際采集的數(shù)值之間的關(guān)系，根據(jù)專家模糊控制的策略，自動(dòng)完成相應(yīng)的操作。

3 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

3.1 ExtJS技術(shù)在平臺(tái)中的應(yīng)用

平臺(tái)界面使用了ExtJS UI庫(kù)的FormPanel、Button、GridPanel和Tree等組件來(lái)編寫，通過(guò)layout屬性來(lái)設(shè)置顯示風(fēng)格。在ExtJS中對(duì)于請(qǐng)求主要通過(guò)request對(duì)象的url屬性進(jìn)行設(shè)置，ExtJS通過(guò)store提供record對(duì)象的存儲(chǔ)，使用proxy對(duì)象和JsonReader對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和交互。Extjs頁(yè)面數(shù)據(jù)通過(guò)JSON與后臺(tái)進(jìn)行交互[7，8]。以下是在手動(dòng)控制功能中，ExtJS與后臺(tái)之間通過(guò)異步方式通信實(shí)例：

Ext.Ajax.request（{

url：'enviro！loadRelayData'，

params：{

relay_id ： id，

relay_type ： type，

relay_status ： status，

shedId：shedId}，

success：function（response）{

var msg = Ext.util.JSON.decode（response.responseText）；

if（'success' == msg.rs）{

Ext.ux.Toast.msg（'系統(tǒng)提示'，'設(shè)備開啟完成！'）；

}else if（'close' == msg.rs）{

Ext.ux.Toast.msg（'系統(tǒng)提示'，'請(qǐng)打開網(wǎng)口！'）；

}else if（'fail' == msg.rs）{

Ext.ux.Toast.msg（'系統(tǒng)提示'，'控制器無(wú)響應(yīng)！'）；

}

3.2 SSH框架在平臺(tái)中的應(yīng)用

平臺(tái)基于SSH框架的業(yè)務(wù)流程為：在表示層中，首先通過(guò)JSP頁(yè)面實(shí)現(xiàn)交互界面，負(fù)責(zé)傳送請(qǐng)求（Request）和接收響應(yīng)（Response），然后Struts根據(jù)配置文件（struts-config.xml）將ActionServlet接收到的Request委派給相應(yīng)的Action處理。在業(yè)務(wù)層中，管理服務(wù)組件的Spring IoC容器負(fù)責(zé)向Action提供業(yè)務(wù)模型（Model）組件和該組件的協(xié)作對(duì)象數(shù)據(jù)處理（DAO）組件完成業(yè)務(wù)邏輯，并提供事務(wù)處理、緩沖池等容器組件以提升系統(tǒng)性能和保證數(shù)據(jù)的完整性。而在持久層中，則依賴于Hibernate的對(duì)象化映射和數(shù)據(jù)庫(kù)交互，處理DAO組件請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，并返回處理結(jié)果。endprint

系統(tǒng)平臺(tái)軟件SSH的配置文件有web.xml、struts-config.xml和beans.xml，以下是beans.xml中對(duì)數(shù)據(jù)源的配置：

<！-- 配置數(shù)據(jù)源 -->

value="${jdbc.driverClassName}" />

<！-- 創(chuàng)建sessionFactory -->

class="org.springframework.orm.hibernate3.annotation.AnnotationSessionFactoryBean">

<！-- 引入數(shù)據(jù)源 -->

<！--掃描包，尋找實(shí)體 -->

pams.model

3.3 數(shù)據(jù)采集及控制通信實(shí)現(xiàn)

由于平臺(tái)支持多個(gè)大棚的集中控制，涉及多個(gè)終端的數(shù)據(jù)采集與控制，因此采用了基于多線程的Socket通信來(lái)完成。設(shè)置完大棚信息后，需要為每個(gè)大棚添加設(shè)備信息，包括采集端口和控制端口信息。系統(tǒng)工作時(shí)，運(yùn)行平臺(tái)軟件的計(jì)算機(jī)服務(wù)器作為服務(wù)器端，并為每個(gè)大棚啟動(dòng)兩個(gè)工作線程，在工作線程中基于設(shè)置的端口信息創(chuàng)建相應(yīng)的ServerSocket對(duì)象來(lái)監(jiān)聽大棚內(nèi)網(wǎng)關(guān)和控制器的連接。大棚內(nèi)的設(shè)備啟動(dòng)后作為客戶端與服務(wù)器端建立連接，雙方連接后完成數(shù)據(jù)的采集和控制工作。

數(shù)據(jù)采集采用查詢的工作模式，服務(wù)器端按周期給下位機(jī)網(wǎng)關(guān)發(fā)送傳送指令，下位機(jī)網(wǎng)關(guān)回送所采集的ZigBee網(wǎng)絡(luò)回傳數(shù)據(jù)。服務(wù)器給下位機(jī)網(wǎng)關(guān)發(fā)送的指令格式示例如表1所示。其中1為從機(jī)地址，2為功能代碼，表示讀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，3為第1個(gè)寄存器的高位地址，4為第1個(gè)寄存器的低位地址，5為寄存器數(shù)量的高位，6為寄存器數(shù)量的低位，7為CRC校驗(yàn)的高位，8為CRC校驗(yàn)的低位。

設(shè)備控制在控制工作線程中完成，服務(wù)器按照設(shè)定的指令給下位機(jī)網(wǎng)關(guān)，再發(fā)送給控制繼電器，去完成相應(yīng)設(shè)備的開關(guān)操作?？刂浦噶罡袷饺绫?所示。其中D7至D0對(duì)應(yīng)8路控制設(shè)備，對(duì)應(yīng)位字段值設(shè)置為0則關(guān)閉此設(shè)備，設(shè)置為1則打開此設(shè)備。

3.4 模糊控制器實(shí)現(xiàn)

作物管理模塊針對(duì)每個(gè)大棚內(nèi)的作物輸入其適宜的生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)，模糊控制器根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和設(shè)定參數(shù)的差值及大棚內(nèi)環(huán)境參數(shù)變化情況，控制相應(yīng)的設(shè)備動(dòng)作，使大棚內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)控制在設(shè)定參數(shù)合理范圍內(nèi)，有利于作物的生長(zhǎng)。作物生長(zhǎng)的環(huán)境因素很多，溫度、濕度、CO2濃度和光照度是作物生長(zhǎng)的4個(gè)主要因素，模糊控制器的輸入設(shè)定為溫度變化率、溫度差，濕度變化率、濕度差，CO2濃度變化率、CO2濃度差，光照度變化率、光照度差。

以溫度為例，模糊控制器把溫度差按大小分成5個(gè)等級(jí)，分別為ΔT[1]、ΔT[2]、ΔT[3]、ΔT[4]、ΔT[5]，溫度變化率根據(jù)百分比的范圍也分為5個(gè)等級(jí)，分別為T′1、T′2、T′3、T′4、T′5，根據(jù)這些參數(shù)，設(shè)置模糊矩陣，對(duì)應(yīng)輸出T[1]至T[25]，如表3所示。

同樣對(duì)濕度，濕度差對(duì)應(yīng)5個(gè)等級(jí)，濕度變化率也分為5個(gè)等級(jí)，模糊矩陣輸出H[1]至H[25]，CO2濃度模糊矩陣輸出C[1]至C[25]，光照度模糊矩陣輸出L[1]至L[25]。

大棚的輸入量有風(fēng)機(jī)、側(cè)窗、外光簾、內(nèi)光簾、濕簾、噴灌、滴灌、補(bǔ)光燈等。這些輸入量都能夠改變溫度、濕度、CO2濃度和光照度這些影響作物生長(zhǎng)的環(huán)境參數(shù)，但不同設(shè)備對(duì)不同環(huán)境參數(shù)的影響是不同的，根據(jù)其影響程度的大小，給不同執(zhí)行機(jī)構(gòu)分配不同的權(quán)值、閾值。

模糊控制過(guò)程如下：

首先根據(jù)所采集的各參數(shù)的差值和變化率，通過(guò)模糊矩陣得出溫度、濕度、CO2和光照度的輸出量T、H、C、L。

然后，每個(gè)執(zhí)行設(shè)備根據(jù)對(duì)每個(gè)環(huán)境參數(shù)的權(quán)值W1、W2、W3和W4乘以模糊矩陣輸出的加權(quán)值，如公式（1）：

Y=W1×T+W2×H+W3×C+W4×L （1）

如果Y≥閾值，則開啟執(zhí)行設(shè)備，否則關(guān)閉。

為了保證平臺(tái)的通用性，各執(zhí)行設(shè)備模糊控制中的等級(jí)策略、模糊矩陣設(shè)置、權(quán)值和閾值都支持文件中進(jìn)行配置，系統(tǒng)可以根據(jù)不同大棚的環(huán)境模型加以調(diào)節(jié)，以便尋找更適合大棚控制的決策方案。

4 平臺(tái)測(cè)試及分析

系統(tǒng)在河南新鄭有機(jī)蔬菜基地大棚試運(yùn)行，結(jié)合大棚內(nèi)的環(huán)境模型，通過(guò)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的調(diào)整設(shè)置，測(cè)試過(guò)程如下：設(shè)置溫度差、濕度差、CO2濃度差和光照強(qiáng)度差的5個(gè)等級(jí)如表4、表5、表6和表7所示。

5個(gè)參數(shù)的變化率都設(shè)置為：<-10%，[-10%， -5%]，[-5%，5%]，[5%，10%]，﹥10% 5個(gè)的等級(jí)，變化率每10 min計(jì)算1次。endprint

其中T、H、C、L均取5個(gè)值分別為-2，-1，0，1，2，設(shè)置T[1]至T[25]，H[1]至H[25]，C[1]至C[25]，L[1]至L[25]如表8所示。

各執(zhí)行設(shè)備的權(quán)值和閾值如表9所示。

平臺(tái)運(yùn)行24 h，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和設(shè)定數(shù)據(jù)的關(guān)系曲線如圖3所示。由圖3中可見，溫度變化控制在±5 ℃以內(nèi)，濕度變化控制在±50%RH以內(nèi)，CO2濃度控制在±300 mg/L以內(nèi)，光照度控制在±2 000 lx以內(nèi)，較好地保證了作物的生長(zhǎng)環(huán)境。

平臺(tái)在試運(yùn)行時(shí)同時(shí)監(jiān)控8個(gè)農(nóng)業(yè)大棚，運(yùn)行穩(wěn)定，執(zhí)行設(shè)備控制響應(yīng)時(shí)間在800 ms以內(nèi)，采集時(shí)間最快在300 ms以內(nèi)，采集頻率可以在軟件中設(shè)置。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在界面上以動(dòng)畫顯示，界面交互性好。

5 小結(jié)

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控平臺(tái)在河南新鄭有機(jī)蔬菜大棚基地試運(yùn)行半年，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、交互性好。平臺(tái)的開發(fā)對(duì)大棚作物環(huán)境參數(shù)設(shè)置、控制決策、環(huán)境參數(shù)獲取及分析存儲(chǔ)等提供了良好的軟件支撐環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)信息獲取、分析決策和精準(zhǔn)實(shí)施的全過(guò)程網(wǎng)絡(luò)化、智能化。隨著對(duì)農(nóng)業(yè)大棚要求集中監(jiān)控的數(shù)量增多，對(duì)服務(wù)器的性能要求較高。在對(duì)大量終端監(jiān)控時(shí)，服務(wù)器端平臺(tái)軟件的并行處理能力和大數(shù)據(jù)分析能力是下一步要處理的問(wèn)題。另外在模糊控制過(guò)程中，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)也是平臺(tái)要擴(kuò)展的內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙春江，薛緒掌，王 秀.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的研究進(jìn)展與展望[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003，19（14）：7-12.

[2] 趙春江.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究與實(shí)踐[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

[3] CORWIN D L， LESCH S M. Apparent soil electrical conductivity measurements in agricultue[J]. .Computers and Electronics in Agriculture，2005，46：11-43.

[4] 陳 勇，鄭加強(qiáng)，周宏平.精確農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)可變量技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2003，34（6）：156-159.

[5] 張 婷.基于Extjs+Spring MVC的Web系統(tǒng)開發(fā)架構(gòu)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2013，23（1）：147-149.

[6] 劉 倩，孫玉坤，黃永紅.基于SSH框架神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模在發(fā)酵過(guò)程中的應(yīng)用[J].傳感器與微系統(tǒng)，2010，29（8）：135-139.

[7] 王寶龍，李子揚(yáng)，李曉輝.基于SSH框架和DWR技術(shù)的減災(zāi)衛(wèi)星運(yùn)行管理系統(tǒng)建設(shè)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2010，23（31）： 5096-5099.

[8] 王建文，張俊明，韓李鵬.基于ExtJS的物資管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2010，23（31）：5012-5014.endprint

其中T、H、C、L均取5個(gè)值分別為-2，-1，0，1，2，設(shè)置T[1]至T[25]，H[1]至H[25]，C[1]至C[25]，L[1]至L[25]如表8所示。

各執(zhí)行設(shè)備的權(quán)值和閾值如表9所示。

平臺(tái)運(yùn)行24 h，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和設(shè)定數(shù)據(jù)的關(guān)系曲線如圖3所示。由圖3中可見，溫度變化控制在±5 ℃以內(nèi)，濕度變化控制在±50%RH以內(nèi)，CO2濃度控制在±300 mg/L以內(nèi)，光照度控制在±2 000 lx以內(nèi)，較好地保證了作物的生長(zhǎng)環(huán)境。

平臺(tái)在試運(yùn)行時(shí)同時(shí)監(jiān)控8個(gè)農(nóng)業(yè)大棚，運(yùn)行穩(wěn)定，執(zhí)行設(shè)備控制響應(yīng)時(shí)間在800 ms以內(nèi)，采集時(shí)間最快在300 ms以內(nèi)，采集頻率可以在軟件中設(shè)置。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在界面上以動(dòng)畫顯示，界面交互性好。

5 小結(jié)

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控平臺(tái)在河南新鄭有機(jī)蔬菜大棚基地試運(yùn)行半年，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、交互性好。平臺(tái)的開發(fā)對(duì)大棚作物環(huán)境參數(shù)設(shè)置、控制決策、環(huán)境參數(shù)獲取及分析存儲(chǔ)等提供了良好的軟件支撐環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)信息獲取、分析決策和精準(zhǔn)實(shí)施的全過(guò)程網(wǎng)絡(luò)化、智能化。隨著對(duì)農(nóng)業(yè)大棚要求集中監(jiān)控的數(shù)量增多，對(duì)服務(wù)器的性能要求較高。在對(duì)大量終端監(jiān)控時(shí)，服務(wù)器端平臺(tái)軟件的并行處理能力和大數(shù)據(jù)分析能力是下一步要處理的問(wèn)題。另外在模糊控制過(guò)程中，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)也是平臺(tái)要擴(kuò)展的內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙春江，薛緒掌，王 秀.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的研究進(jìn)展與展望[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003，19（14）：7-12.

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[3] CORWIN D L， LESCH S M. Apparent soil electrical conductivity measurements in agricultue[J]. .Computers and Electronics in Agriculture，2005，46：11-43.

[4] 陳 勇，鄭加強(qiáng)，周宏平.精確農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)可變量技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2003，34（6）：156-159.

[5] 張 婷.基于Extjs+Spring MVC的Web系統(tǒng)開發(fā)架構(gòu)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2013，23（1）：147-149.

[6] 劉 倩，孫玉坤，黃永紅.基于SSH框架神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模在發(fā)酵過(guò)程中的應(yīng)用[J].傳感器與微系統(tǒng)，2010，29（8）：135-139.

[7] 王寶龍，李子揚(yáng)，李曉輝.基于SSH框架和DWR技術(shù)的減災(zāi)衛(wèi)星運(yùn)行管理系統(tǒng)建設(shè)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2010，23（31）： 5096-5099.

[8] 王建文，張俊明，韓李鵬.基于ExtJS的物資管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2010，23（31）：5012-5014.endprint

其中T、H、C、L均取5個(gè)值分別為-2，-1，0，1，2，設(shè)置T[1]至T[25]，H[1]至H[25]，C[1]至C[25]，L[1]至L[25]如表8所示。

各執(zhí)行設(shè)備的權(quán)值和閾值如表9所示。

平臺(tái)運(yùn)行24 h，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和設(shè)定數(shù)據(jù)的關(guān)系曲線如圖3所示。由圖3中可見，溫度變化控制在±5 ℃以內(nèi)，濕度變化控制在±50%RH以內(nèi)，CO2濃度控制在±300 mg/L以內(nèi)，光照度控制在±2 000 lx以內(nèi)，較好地保證了作物的生長(zhǎng)環(huán)境。

平臺(tái)在試運(yùn)行時(shí)同時(shí)監(jiān)控8個(gè)農(nóng)業(yè)大棚，運(yùn)行穩(wěn)定，執(zhí)行設(shè)備控制響應(yīng)時(shí)間在800 ms以內(nèi)，采集時(shí)間最快在300 ms以內(nèi)，采集頻率可以在軟件中設(shè)置。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在界面上以動(dòng)畫顯示，界面交互性好。

5 小結(jié)

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控平臺(tái)在河南新鄭有機(jī)蔬菜大棚基地試運(yùn)行半年，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、交互性好。平臺(tái)的開發(fā)對(duì)大棚作物環(huán)境參數(shù)設(shè)置、控制決策、環(huán)境參數(shù)獲取及分析存儲(chǔ)等提供了良好的軟件支撐環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)信息獲取、分析決策和精準(zhǔn)實(shí)施的全過(guò)程網(wǎng)絡(luò)化、智能化。隨著對(duì)農(nóng)業(yè)大棚要求集中監(jiān)控的數(shù)量增多，對(duì)服務(wù)器的性能要求較高。在對(duì)大量終端監(jiān)控時(shí)，服務(wù)器端平臺(tái)軟件的并行處理能力和大數(shù)據(jù)分析能力是下一步要處理的問(wèn)題。另外在模糊控制過(guò)程中，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)也是平臺(tái)要擴(kuò)展的內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 趙春江.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究與實(shí)踐[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

[3] CORWIN D L， LESCH S M. Apparent soil electrical conductivity measurements in agricultue[J]. .Computers and Electronics in Agriculture，2005，46：11-43.

[4] 陳 勇，鄭加強(qiáng)，周宏平.精確農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)可變量技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2003，34（6）：156-159.

[5] 張 婷.基于Extjs+Spring MVC的Web系統(tǒng)開發(fā)架構(gòu)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2013，23（1）：147-149.

[6] 劉 倩，孫玉坤，黃永紅.基于SSH框架神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模在發(fā)酵過(guò)程中的應(yīng)用[J].傳感器與微系統(tǒng)，2010，29（8）：135-139.

[7] 王寶龍，李子揚(yáng)，李曉輝.基于SSH框架和DWR技術(shù)的減災(zāi)衛(wèi)星運(yùn)行管理系統(tǒng)建設(shè)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2010，23（31）： 5096-5099.

[8] 王建文，張俊明，韓李鵬.基于ExtJS的物資管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2010，23（31）：5012-5014.endprint