物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在溫室大棚中的應(yīng)用研究

姜玲成

中國的國土面積位居于世界第三，人口總量位居世界第一。廣闊的國土面積和龐大的人口數(shù)量決定了我國自古以來就是一個(gè)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國。根據(jù)目前的調(diào)查結(jié)果來看，我國的溫室面積在世界上是居于首位的，但大部分地區(qū)的溫室技術(shù)還處于一個(gè)相對(duì)落后的狀態(tài)。傳統(tǒng)的大棚管理方式主要是依靠人工進(jìn)行管理，人工管理方式需要消耗大量的勞動(dòng)力，并且需要支出的經(jīng)費(fèi)也十分高昂，管理也不如機(jī)器細(xì)致，農(nóng)作物的產(chǎn)量在這種經(jīng)營管理方式下產(chǎn)量低且質(zhì)量不高。因此人們開始尋求用新技術(shù)覆蓋到大棚的管理方式中。

一、物聯(lián)網(wǎng)溫室大棚技術(shù)的設(shè)計(jì)方案和工作流程

物聯(lián)網(wǎng)溫室大棚控制技術(shù)主要操控單位是由一個(gè)系統(tǒng)完成，這個(gè)系統(tǒng)的主要三部分是無線傳感網(wǎng)絡(luò)，嵌入式網(wǎng)關(guān)，遠(yuǎn)程控制端。第一部分無線傳感網(wǎng)絡(luò)。它主要負(fù)責(zé)監(jiān)控溫室大棚內(nèi)農(nóng)作物生長情況，并根據(jù)獲得的信息。分析出適合溫室大棚植物生長的條件參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)調(diào)整溫室大棚的各種濕度，溫度等外部環(huán)境條件。嵌入式網(wǎng)關(guān)是整個(gè)控制系統(tǒng)的大腦，它的作用是非常巨大的。一方面它要對(duì)下端網(wǎng)絡(luò)采集到的信息進(jìn)行程序化的分析，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)后臺(tái)制定出一套專業(yè)的決策方案后，由嵌入式網(wǎng)關(guān)發(fā)出控制命令，下端網(wǎng)絡(luò)接受到控制命令后，就會(huì)根據(jù)方案對(duì)溫室大棚的外部環(huán)境條件進(jìn)行改變。另一方面它將無線傳感網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)系起來，這就可以使用戶足不出戶便可以在家監(jiān)測到溫室大棚內(nèi)農(nóng)作物生長的情況。

整個(gè)系統(tǒng)的工作流程如下：第一步，通電完成后，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)組建一個(gè)專門的大棚網(wǎng)絡(luò)，隨即路由器加入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)是發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)，因此構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)速流暢的網(wǎng)絡(luò)是非常重要的。下一步就是要將網(wǎng)絡(luò)與通信線路連接起來，這樣既可以動(dòng)態(tài)監(jiān)測大棚農(nóng)作物，又可以及時(shí)下發(fā)控制指令，調(diào)節(jié)外部環(huán)境。整個(gè)過程的完成是需要多部件進(jìn)行協(xié)調(diào)合作的，一串?dāng)?shù)據(jù)的傳輸往往要經(jīng)過很多部件的傳送，如數(shù)劇的采集靠終端節(jié)點(diǎn)，由終端節(jié)點(diǎn)通過跳躍路由的方式運(yùn)送給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行串聯(lián)后傳給嵌入式網(wǎng)關(guān)，在網(wǎng)管內(nèi)，會(huì)有專門的專家依靠后臺(tái)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行分析，并總結(jié)出一個(gè)決策方案。網(wǎng)關(guān)下發(fā)這個(gè)控制指令后，再次轉(zhuǎn)經(jīng)協(xié)調(diào)器將指令傳送到具有控制功能的終端。這樣就實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化智能化的溫室大棚管理技術(shù)。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)在溫室大棚中的應(yīng)用

1、無線傳感網(wǎng)絡(luò)的平臺(tái)設(shè)計(jì)

想要了解溫室大棚中系統(tǒng)硬件如何去設(shè)計(jì)，首先要知道的是這個(gè)硬件的主要組成部分是什么和溫室大棚中需要的平臺(tái)特點(diǎn)是什么。無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)因其獨(dú)特的性質(zhì)和所需要高速度傳輸?shù)囊?，所以它主要是由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，路由器節(jié)點(diǎn)，終端節(jié)點(diǎn)這三種類型的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的。節(jié)點(diǎn)中其主要操縱作用的就是節(jié)點(diǎn)芯片。在設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)電路時(shí)，因?yàn)闇厥掖笈镏修r(nóng)作物種類的復(fù)雜和各種條件因素的調(diào)控，獨(dú)具匠心的選擇了模塊化設(shè)計(jì)，將許多部件分成多個(gè)模塊來進(jìn)行管理。當(dāng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)在溫室大棚中使用時(shí)，可以加強(qiáng)對(duì)溫室大棚整個(gè)系統(tǒng)的掌控，取得更大的利益。

2、網(wǎng)關(guān)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

嵌入式網(wǎng)關(guān)主要是起到橋梁交互作用。它將應(yīng)用于溫室大棚中的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，電信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間相互串聯(lián)起來。這種優(yōu)秀的交互能力可以說是奠定了它在整個(gè)系統(tǒng)的控制中心地位。網(wǎng)關(guān)硬的外設(shè)接口豐富，并且高頻的主頻決定了它在溫室大棚管理中具備強(qiáng)大的處理能力?？梢允箿厥掖笈锱c計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相交匯，從而增加整個(gè)大棚系統(tǒng)的多樣性，更容易對(duì)整個(gè)大棚進(jìn)行管理。

二、溫室大棚中物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1、無線傳感網(wǎng)絡(luò)軟件平臺(tái)搭建

ZigBee協(xié)議規(guī)定和應(yīng)用程序是搭建無線傳感網(wǎng)絡(luò)軟件平臺(tái)的主要組成單位。傳感器采集程序就是主要采集溫室大棚中的農(nóng)作物信息數(shù)據(jù)并傳輸?shù)街醒胩幚砜刂破?。?zhí)行端驅(qū)動(dòng)程序主要是靠接收控制端傳輸下來的命令并執(zhí)行調(diào)控大棚中的外部環(huán)境因素。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件平臺(tái)將這兩者有機(jī)的結(jié)合在了一起，可以協(xié)調(diào)合作，有序地完成原本難度系數(shù)較大的任務(wù)。提高溫室大棚中對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)，提高系統(tǒng)的執(zhí)行力。

2、嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件平臺(tái)搭建

Linux操作系統(tǒng)采用的開放源碼，這個(gè)操作系統(tǒng)被許多嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件平臺(tái)所采用，究其原因，開放型源碼具有更好的便利性，在這個(gè)基礎(chǔ)上可以更容易的完成網(wǎng)關(guān)界面的開發(fā)。網(wǎng)關(guān)界面建立完成后，需要及時(shí)的接入因特網(wǎng)并建立自己的網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。使溫室大棚工程建立大規(guī)模的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，從而可以更好的針對(duì)不同問題提出解決方案。

三、在溫室大棚中進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試

根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的硬件軟件情況，系統(tǒng)調(diào)試的測試部分主要分為硬件測試和軟件測試這兩個(gè)部分。系統(tǒng)調(diào)試的主要作用是為了檢測系統(tǒng)中硬件和軟件的運(yùn)行是否能夠正常進(jìn)行。系統(tǒng)調(diào)試可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)中存在的問題，它在將硬件和軟件結(jié)合的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)有效地動(dòng)態(tài)監(jiān)管。從而可以保證整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以在溫室大棚工作中的順利工作，并發(fā)揮其優(yōu)勢，使溫室大棚可以不斷快速健康發(fā)展。

綜上所述，我們可以看出物聯(lián)網(wǎng)這種新興技術(shù)具有非常強(qiáng)大的功能，將其應(yīng)用在溫室大棚的管理技術(shù)中可以在很大程度內(nèi)提高溫室大棚的現(xiàn)代化水平，同時(shí)可以解決傳統(tǒng)溫室大棚模式下帶來的許多問題。這種物聯(lián)網(wǎng)溫室大棚管理技術(shù)，從小處來說，使客戶獲得了更大的收益，從大處來說，為我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)提供了強(qiáng)大的動(dòng)力，需要對(duì)其進(jìn)行更為廣泛的推廣。

（作者單位：162407黑龍江省泰來縣江橋蒙古族鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村綜合服務(wù)中心）