發(fā)達國家設(shè)施農(nóng)業(yè)已具備了技術(shù)成套、設(shè)施設(shè) 備完善、生產(chǎn)規(guī)范、產(chǎn)量穩(wěn)定、質(zhì)量保證性強等特點，形 成了設(shè)施制造、環(huán)控調(diào)節(jié)、生產(chǎn)資材為一體的產(chǎn)業(yè)體系， 能根據(jù)動植物生長的最適宜生態(tài)條件在現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)內(nèi) 進行四季恒定的環(huán)境自動控制，使得不受氣候條件的影 響，實現(xiàn)了周年生產(chǎn)、均衡上市。 當(dāng)前，國內(nèi)正處在由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的 過渡時期，智能溫室大棚已經(jīng)成為了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的一個重 要的組成部分，國內(nèi)智能溫室自動監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用與研究 已經(jīng)從引進吸收階段開始向綜合性研究、創(chuàng)新應(yīng)用階段過 渡，未來幾年，物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)將迎來飛速發(fā)展的新時期。
系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu) 依據(jù)溫室大棚環(huán)境控制目標(biāo)及參數(shù)特點，以物聯(lián)網(wǎng)技 術(shù)為支撐，設(shè)計溫室大棚智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)溫室大棚環(huán) 境參數(shù)的全面感知、可靠傳輸與智能處理，達到溫室大棚 自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和科學(xué)化生產(chǎn)的目標(biāo)[1]。該系統(tǒng)由 主控系統(tǒng)和節(jié)點相結(jié)合設(shè)計，系統(tǒng)可在兩種模式下運行， 在沒有網(wǎng)絡(luò)的條件下，可以通過人工按鍵模式操作系統(tǒng)。 如圖1所示，本設(shè)計基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大棚農(nóng)業(yè)監(jiān)測控制系 統(tǒng)，主要實現(xiàn)對農(nóng)作物的環(huán)境生長參數(shù)指標(biāo)的監(jiān)測，并通 過管理機制，實時改善農(nóng)作物的最佳生長環(huán)境方案。 系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，采用4層結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，分為感知層、控制層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層4個部分。 1）感知層由各類傳感器和攝像頭組成，用于采集光 照強度、土壤溫濕度、CO2 濃度、空氣溫濕度以及大棚內(nèi)的 圖像。 2）控制層由水簾、風(fēng)扇、補光燈、散熱器、滴灌管、 放風(fēng)設(shè)備、遮陽設(shè)備組成，滿足對智能溫室大棚的溫濕 度、光照強度等生長條件進行調(diào)控的需求。 3）網(wǎng)絡(luò)層由Zigbee收發(fā)設(shè)備、路由器、工業(yè)平板電 腦、云平臺等組成，通過Zigbee無線傳輸技術(shù)把傳感器數(shù)據(jù) 每20s一次發(fā)送給接收器，然后通過工業(yè)平板電腦每20min 一次把信息發(fā)送到云平臺上。攝像頭圖像通過路由器實時 傳輸?shù)皆破脚_。 4）應(yīng)用層包括PC端平臺、手機APP和主控制平臺，主 控制平臺可以直接對控制層的設(shè)備進行控制，PC端和手機 APP發(fā)送指令通過云平臺傳輸給主控平臺，完成對控制層 設(shè)備的控制。
傳感器節(jié)點設(shè)計 傳感器節(jié)點是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能單元，傳感 器節(jié)點由傳感器單元、處理器單元、無線通信單元和電源 管理單元組成。傳感器單元負責(zé)區(qū)域內(nèi)的信息采集和數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換；處理器負責(zé)控制整個傳感器節(jié)點的操作，存儲和處 理本身采集的數(shù)據(jù)和其他節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)；無線通信單元 負責(zé)與其他傳感器節(jié)點進行通信，交換控制信息和收發(fā)采 集上來的數(shù)據(jù)；電源模塊為傳感器節(jié)點提供運行所需的能量。
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