煙葉育苗大數據綜合管理系統的開發與應用

摘 要：目前周口市煙葉育苗大棚的監測和控制以人工為主，針對這一現狀，文章基于GPRS無線網絡設計了煙葉育苗遠程監控綜合管理系統，具有功能：用數字式傳感器自動監測煙葉育苗大棚的溫度、濕度、光照強度和CO2濃度等環境參數；通過GPRS網絡將數據遠程發送回數據中心；可以用手機或電腦遠程調控煙草育苗大棚的環境參數；在數據中心對煙草育苗大棚的環境參數進行大數據分析，實現反向追溯、痕跡化操作、扁平化管理等目的；采用攝像機可以實時監控現場環境及育苗情況。

關鍵詞：煙葉育苗；GPRS；遠程監控；溫濕度數據采集；綜合管理系統平臺

我們設計的系統基于攝像機和GPRS網絡，主要有以下研究內容：

（1）GPRS無線網絡取代有線網絡。傳統的遠程監測需要鋪設網線，投入成本高、后期維護復雜；本系統基于GPRS網絡，用戶可以在任何時間、任何地點登錄網站查詢溫濕度等環境參數。

（2）當育苗大棚溫濕度超標時，系統自動啟動風機進行降溫除濕，同時自動發短信報警。為了實現這一目標，需要設計控制箱，通過數據線和控制線和現有控制柜兼容，同時不影響現有操作。

（3）在數據中心對煙草育苗大棚的環境參數進行大數據分析，實現反向追溯、痕跡化操作、扁平化管理等目的。以往的育苗管理工作以點檢為主，人工勞動強度大，效率較低，采用了本系統后，管理人員可以直接通過手機查看和控制任何一座育苗大棚的設施；同時在更深層次上，可以通過系統自動統計和運算，為管理工作提供科學依據和技術支持。

（4）系統可自動計算有效積溫、活動積溫和日均溫等數據，對移栽時間做科學預測。貴州煙科所指出：煙草苗床期>10℃的活動積溫為950～1100℃，有效積溫為350～450℃；從移栽到成熟>10℃的活動積溫為2000～2800℃，>8℃的有效積溫為1200～2000℃，>10℃的有效積溫為1000～1800℃，可以生產出優質煙葉。

（5）數據遠程采集，登錄客戶端的方式提高了管理效率，為確定育苗長勢和技術方案提供參考。

1 技術關鍵

（1）攝像機系統設計要求簡潔易懂，實現遠程有效的人機交互；

（2）基于GPRS網絡設計數據遠程傳輸和遠程控制；

（3）建立數據庫和網頁，以及后期的維護工作；

（4）選擇的CO2濃度、光照強度和溫濕度等傳感器能夠適應高濕度環境。

2 實施方案

項目實施分成兩個部分：

（1）輸入設備：采集育苗工場溫濕度、CO2濃度、光照強度等環境因子，其中的難點在于CO2濃度和光照強度的標定；所有信號都通過總線的形式傳輸回控制盒。

（2）輸出設備：將數據在現場的攝像頭聯網實時顯示，同時通過GPRS模塊發送回上位機，在上位機進行處理，最終建立數據庫和網站，實現遠程數據采集和數據庫管理；控制模塊的功能是和現有控制柜兼容，自動和遠程控制風機啟動和停止。

目前進展及情況：

2016年在周口實驗7座育苗大棚安裝使用，短信報警次數，登陸用戶，下載次數，正常監測時間日期，自動控制風機大棚4座，安裝的大棚育苗的情況與未安裝的對比情況。郝剛與鹿邑對比圖片，鹿邑的育苗大棚每棚種植面積未來的發展方向。

3 結束語

（1）基于GPRS無線網絡系統管理平臺開發對煙葉育苗遠程監控系統解決了傳統有線傳輸方式布線難的限制，實現了監控中心通過客戶端對多個育苗大棚信息采集、觀察、監測和分析還有自動控制。

（2）通過使用此系統管理平臺，使煙葉育苗戶和管理者對煙葉育苗生長還有管理等減少了很多工時。以前育苗人都是需要到大棚里面每個大棚檢查溫濕度，管理者還有專家也是需要開車動員到達現場考察。現在只需要登陸客戶端就可以省掉這些。從而節省了人力，物力，財力。

（3）如果溫度過高育苗技術人員還需要進入大棚打開風機給大棚降溫，安裝了遠程系統設備就可以實現自動控制風機和短信提醒功能，從而降低或減少了技術人員監管不到位造成的誤開風機和忘開風機的情況，大大減少了技術人員工作，降低了風險，節約了電力。

（4）在河南省周口市煙葉育苗大棚中得到了較好應用。經過對煙葉育苗技術人員的溝通，該系統設備的應用不僅克服了大棚的天氣變化和對育苗的影響，還降低了對育苗人員的技術要求，提高了煙葉育苗質量和管理。得到了周口市煙葉種植育苗人的稱贊。

（5）經過對實際的考察和走訪，我們得出了如下結論。

使用遠程監控系統管理平臺的育苗大棚有三個優勢：

a.使煙苗整齊一致，有利于提高大田生產的整齊一致性，進而提高整體生產水平。煙苗根系發達，根的數量超過常規育苗，有利于提高移栽成活率，有效克服早花現象。

b.及時有效管理、生長快，苗齊苗勻、遠程指導育苗的長勢、有利于實現育苗專業化和栽培品種良種化。

c.苗齡65天左右，葉數9片左右，莖高8-10cm，莖粗0.5-0. 6cm，且有韌性，葉色綠至淺綠，葉片較厚，側根發達，無病蟲害，群體整齊一致。

未使用遠程監控系統管理平臺的育苗大棚會出現的三個劣勢。

a.技術人員管理不到位，問題處理不及時。

b.煙苗成活率不高，苗不均勻，長勢慢。

c.移栽成活率降低，煙苗移栽后長勢緩慢，影響了煙田的統一管理。

周口市試點大棚7座，其中鹿邑化塔5座，商水郝崗鄉2座。

系統報警次數 2546 次

短信報警次數 416 次

系統客戶端使用數11個

按照1個大棚5000個育苗盤，每盤多成活3顆苗，每棚就能多出15000顆苗，就是75盤，如果每畝地用6盤就可以多種12畝地。同時每盤的移栽成活率也會增加。

參考文獻

[1]郭榮幸.農產品烘烤溫濕度智能控制系統研究[D].河南農業大學，2013.

[2]趙虎，王三根，王紀元.基于普適計算的煙葉烘烤智能監測系統[J].農機化研究，2011.

[3]姚強.衡陽市現代煙草農業發展研究[D].湖南農業大學，2013.