計算機技術在農業生產中的應用研究

李 冰 王宛平

（1.平頂山學院 河南 平頂山 467000；2.河南質量工程職業學院 河南 平頂山 467000）

0 現狀

我國是一個擁有13億人口的農業大國，農業在國民經濟結構中具有舉足輕重的地位。我國農業種植的歷史可以追溯到兩千多年前。中華人民共和國成立后，我國逐漸從傳統農業走向農業現代化。但我國的農業現代化水平依然不高，諸多因素制約著農業的發展。[1]

首先，農業的科技化水平不高，受氣候影響較大。[1-2]

其次，農業沒有形成規模化，農業成本高產值低。在廣大農村地區，農業種植主要以家庭為單位，沒有形成規模，抗風險能力較差。一旦出現自然災害，對家庭收入影響很大。這也直接推動了農村的廣大青壯年勞動力進入城市打工，以獲得更高的個人價值回報。

如何推動農業的發展，一直是國家經濟工作中的頭等大事。為了推動農業的科技化水平，本文研究了計算機技術在農業生產銷售中的應用。

1 基于無線傳感器的監控系統在農業生產企業中的應用

隨著人民生活水平的提高，反季節蔬菜、綠色蔬菜、有機蔬菜的需求越來越多。我們深入平頂山市幾家較大的果蔬生產企業調研發現，果蔬生產企業對生產蔬菜的溫室的生產環境控制要求越來越高，從以前的簡單的對溫度、土壤濕度進行監控，到現在還需要對作物生長環境的土壤濕度、土壤PH值、空氣中的CO2濃度以及光照度等眾多環境因素進行監控。以前蔬菜生產企業對數據的監控簡單地采用人工數據監控方式。工人要間隔一段時間，采集數據，根據生產要求，通過不同的開關，調整控制生產環境。而隨著企業規模的不斷擴大，溫室的數量多，需要監控的數據量越來越大。如此大量的的監控數據僅僅使用傳統的人工數據監控方式已經無法滿足企業生產的需要。另外，蔬菜生產企業的蔬菜生生長一般都要求是溫度較高、潮濕的環境，一般應避免工人長時間在這樣惡劣的環境下工作。因而，改變數據監控方式已經成為這些蔬菜生產企業的迫在眉睫的大事。

為了解決企業的這一問題，我們在試點企業平頂山市建西果蔬公司引入了基于無線傳感器的監控系統。

基于無線傳感器的監控系統包含無線傳感器、動作器、微處理器和無線傳輸模塊組成。其中，無線傳感器用于對包括溫度、濕度、CO2濃度、光照度等溫室內欲監控的數據的采集。動作器是指溫度控制開關、灌溉設備開關、通風設備開關以及繼電器等執行特定動作的設備。當需要調整某一個或某些監控數據時，通過控制系統控制相應開關。微處理器用于處理傳感器采集的數據并按照事先設定的邏輯對動作器進行控制。無線傳輸模塊用于傳輸無線傳感器采集的數據到微處理器或用戶。無線傳輸模塊可以采用ZigBee協議[3]。ZigBee是一種無線網絡協定，主要由ZigBee Alliance制定，底層是采用IEEE 802.15.4標準規范的媒體存取層與實體層[4]。ZigBee的主要特色有低速、低耗電、低成本、支援大量網絡節點、支援多種網絡拓撲、低復雜度、快速、可靠、安全。

該系統實現了數據監控的自動化，把工人從繁重的數據監控中解放出來。人工監控只能在監控時間點進行監控，而兩次監控時間點之間則是監控盲區。該系統可以實現實時地數據監控，這比人工監控要更加精確。

2 農業視頻監控系統在農業生產企業中的應用

在我們走訪調研的過程中，企業管理人員都提到了在農業生產過程中，生產設施、肥料和農產品被盜和生產工人操作不規范等現象時有發生，另外，病蟲害也是企業生產過程中不可避免的一個棘手問題。很多時候，由于未能及時發現蔬菜生產過程中的病蟲害，最后導致企業的產品無法滿足客戶的要求，損失慘重。另外，為了食品的安全考慮，實施視頻監控系統事在必行。

針對企業的以上問題，我們在試點企業平頂山市建西果蔬公司引入了農業視頻監控系統。

農業視頻監控系統主要是由前端部分、傳輸部分、顯示和記錄部分組成[5]。

2.1 前端部分

前端部分是農業視頻監控系統的視頻信息采集部分。它布置在溫室的某一位置上，使其視場角能覆蓋整個被監視的各個部位。如果被監視場所面積較大，為了節省攝像機所用的數量、簡化傳輸系統及控制與顯示系統，在攝像機上加裝適當的鏡頭，使攝像機所能觀察的場景更清楚。攝像部分一般安裝在監視現場，它一般包括攝像機、鏡頭、防護罩和支架等。它對監視區域進行攝像并將其轉換成電信號。攝像機分為彩色和黑白兩種，一般黑白攝像機要比彩色的靈敏度高，比較適合用于光線不足的地方。該視頻監控系統實施的目的是監視事物的位置和異常情況，可采用黑白攝像機。常用的鏡頭種類包括：定焦鏡頭和變焦鏡頭兩種。定焦鏡頭分為標準鏡頭和廣角鏡頭兩種。廣角鏡頭監視的角度較寬，距離較近。標準鏡頭監視的角度和距離適中。根據該系統的應用范圍，我們選擇了標準鏡頭。前端部分把監視的內容變為圖像信號，傳送給控制中心的監視器上。

2.2 傳輸部分

傳輸部分就是系統圖像信號的傳輸通道。該視頻監控系統采用視頻基帶(同軸電纜)傳輸方式。對圖像信號的傳輸重點要求在圖像信號經過傳輸系統后，不產生明顯的噪聲、失真，保證原始圖像信號的清晰度和灰度等級沒有明顯下降等。該視頻系統應用于溫室的監控，各個前端攝像機距離監控中心比較近，故采用同軸電纜傳輸，既經濟又可以保證圖像質量。

2.3 顯示和記錄部分

此方案設計采用硬盤錄像機和顯示器來完成所有攝像機信號的顯示，并通過硬盤進行錄像，根據對錄像資料保存時間的需求配備相應容量的硬盤。

另外為了保證監控系統正常穩定工作，該視頻監控系統采用UPS集中供電。

3 結束語

隨著科學技術的不斷進步，越來越多的計算機技術將會應用到農業生產，推進農業現代化。本文通過基于無線傳感器的監控系統和視頻監控系統在農業生產中的應用研究，可以看到計算機技術在農業發展中的廣闊應用，計算機技術必將為推動農業的發展做出不可忽視的作用。

［1］張升堂,劉音,郭傳金.中國農業生產現狀及發展節水農業必需性分析[J].西北水力發電,2002,18(4):50-52.

［2］李志強.農業生產現狀與發展對策[J].河南農業,2008,12:59.

［3］喬曉軍,張馨,王成,任東,何秀紅.無線傳感器網絡在農業中的應用[J].農業工程學報,2005,21:232-234.

［4］韓安太,何勇,李劍鋒,陳志強,孫延偉.基于無線傳感器網絡的糧蟲聲信號采集系統設計[J].農業工程學報,2010,26(6):181-185.

［5］張瑋.鄭西客運專線綜合視頻監控系統[J].現代電子應用,2010,322(11):182-184.