基于物聯網的智能種植管理平臺研究

楊羽倩 俞昭臣 俞卓彤 郭鴻鵬 費 穎

(湖州師范學院求真學院，浙江 湖州 313000)

1 物聯網技術與智能種植

1.1 智能種植概述

智能種植是現代科學技術與種植業相結合，以物聯網技術為基礎的一種現代種植形態，是種植業發展的高級階段，集新興的互聯網、物聯網、大數據、云服務等技術于一體，運用傳感器和軟件通過互聯網平臺對種植產業進行監控，是充分利用現代信息技術的產物。

1.2 物聯網技術在智能種植中的應用

物聯網通過花園傳感器和智能控制器感知數據信息，實現人與物之間的聯系。物聯網技術與種植業領域應用緊密結合，形成了種植業物聯網。種植業物聯網具體而言，就是運用各類傳感器，采集植物花卉相關信息，通過建立網絡傳輸層，實現種植數據信息的多維度傳輸，實現植物花卉種植高效、優質、便捷的目標。

2 智能種植管理平臺的系統設計

2.1 平臺架構

2.1.1 環境監測系統

依靠花園傳感器實現空氣溫濕度、光照強度、土壤溫度、CO2含量等相關數據的采集傳輸。

2.1.2 智能灌溉系統

由系統監測到土壤濕度指標不足時，自動觸發智能灌溉系統，調節出水量和出水方式，如滴灌、噴灌，提高水資源利用率，灌溉水來源可為雨水收集、淘米水等。

2.1.3 視頻監控系統

利用視頻監控系統獲取植物花卉的生長狀況等信息，實時記錄植物花卉的生長過程，對植物花卉進行遠程查看。

2.1.4 控肥系統

控肥裝置可倒入廚余垃圾等廢棄物，進一步深化生態循環理念，減少廢棄物浪費(圖1)。

圖1 系統架構圖

2.2 傳感控制層

其核心是花園傳感器模組，由空氣溫濕度、光照強度、CO2含量等一系列氣象傳感器分析植物花卉所處環境的數據，對植物花卉生長情況有影響的天氣狀況進行匯報。由土壤濕度、土壤酸堿度、土壤肥度等土壤分析儀來感知植物花卉土壤數據，監測在指數不達標時系統會自動引發控水裝置、控肥裝置等，控水裝置水來源主要為日常收集的雨水、淘米水等。由攝像頭等視頻監控設備來記錄植物花卉生長狀況，當植物花卉再出現營養不良、病蟲侵害的情況時，通過監管模塊快速發現相關常見問題，并給予一定的解決方案。

2.3 網絡傳輸層

無線網關負責接受花園傳感器和智能控制器運行狀態數據，并且傳輸到云服務平臺。另外，網絡傳輸層負責接收云服務平臺下發的指令，分發到傳感控制層進行數據的監測和裝置設備的控制。

3.4 云服務平臺

云服務平臺運用大數據技術對收集到的數據進行智能分析、精準統計，負責設備的控制和管理，建立從種植前端到監測控制后端的大數據平臺，推進“大數據+種植”的實踐創新。

3.5 終端層

終端層是連接物聯網和平臺用戶之間的紐帶，主要分為手機App端和電腦PC端，用戶可以隨時隨地在平臺上看到植物花卉生長狀況和相關數據，并下達各種指令。

4 智能種植管理平臺的功能設計

圖2 功能設計圖

4.1 智能種植模塊

對植物花卉所處環境進行監測，將數據經無線網關上傳到云服務平臺，用戶可以在App內操作控制智能設備，有環境監測、智能灌溉、智能施肥等功能。

4.2 診斷模塊

植物花卉在出現營養不良、病蟲侵害的情況時，通過智能監測發現相關常見問題，環境數據由網絡傳輸層接收，經分析后傳輸至云服務平臺并給出解決方案。系統同時也將對水分、土壤等缺失進行智能補充，以保證植物花卉的健康成長。

對于罕見的病蟲害與系統難以分辨的未知病情，用戶可以上傳植物圖片與文字描述至系統社區論壇中進行討論，植物花卉專家會給出相關解決方案，解決方案經用戶認可后，自動導入系統。

4.3 識圖模塊

系統通過結合互聯網大數據搜索，將植物花卉的信息導入，用戶輸入關鍵詞即可搜索關于植物花卉的形態特征、生長習性、栽培技術等信息。借助圖像處理技術，用戶可利用拍照一鍵識別，借助圖像處理技術可進行植物外觀特征的分析。

4.4 實景模塊

用戶通過實時攝像和遠程監控在App上查看植物花卉的實景，出門在外也可以了解植物花卉的生長狀況。

4.5 DIY線上花園模塊

用戶可以在App上開通線上花園，完成支付租賃、領取花苗、日常澆水、日常管理等一系列操作，并將信息提供給植物花卉種植基地，在種植單元中種植實物，借鑒 CSA 運作模式，線上出租植物花卉種植空間，將虛擬線上花園轉化為現實花園。

5 結語

智能種植是當今植物花卉種植的發展趨勢，物聯網技術的迅速發展，對于種植業的進步與發展起到了至關重要的作用。結合消費者需求，對其種植方式進行創新改進，提高種植效率，改善植株的質量品質。以精準種植，方便種植為原則，利用手機互聯網與智能芯片的結合使種植變得輕松便捷；以生態循環，綠色種植為核心，通過能源轉換設備使能源消耗達到最低。植物花卉產業將走向信息化、數字化、智能化、網絡化，經營模式不斷創新，產業鏈不斷升級，植物花卉產業在未來將會有突破性的發展。