基于物聯網的溫室遠程智能監控系統的研究

楊寶朔++漆昌桂++李志敏

摘 要：溫室內的空氣溫濕度、光照強度和二氧化碳濃度等環境參數對作物的生長具有重要影響，對這些環境參數進行監測和調控非常有意義。文中設計了一種基于物聯網的溫室遠程智能監控系統，通過對溫室環境參數的遠程監測與調控，為作物提供最佳生長環境，提高作物的產量和品質，降低生產成本。文中重點分析了系統的整體結構及軟件設計。

關鍵詞：溫室大棚；環境參數；遠程監控；物聯網；Android

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）10-00-02

0 引 言

農作物的生長一方面取決于農作物本身的遺傳特性，另一方面取決于外界環境因素。只有在具有良好遺傳特性的前提下，同時具備適宜農作物生長的外界環境因素，農作物才能健康生長[1，2]。同時，隨著農業產業規模的不斷擴大和大棚技術的不斷普及，溫室大棚數量不斷增多[3]。許多溫室大棚的業主希望能隨時了解溫室的現場數據，為決策工作提供技術支持，但目前溫室管理信息化、智能化程度低，大部分管理工作仍需人工完成，隨著人工成本的增加和現代農業的發展趨勢，提高溫室的自動化程度和普及率，實現農作物的優質、高效和高產的要求越來越迫切，溫室智能監控系統的研究逐漸成為熱點[4-6]。傳統的溫室智能監控系統要求操作者必須親臨現場，實現溫度濕度和通風系統等的控測。這種方法不但增加了勞動力成本和工作強度，還不利于溫室的實時管理。隨著設施農業和網絡技術的不斷發展，遠程監控系統的應用也日益廣泛，實現規模化集中化管理、智能化精準化監控是我國溫室發展的方向[7，8]。同時，物聯網技術在農業中也被不斷廣泛應用，基于物聯網的遠程智能監控系統在溫室管理中的應用，能夠實現溫室的遠程化和智能化管理，在提高作物的產量和品質、降低人工生產成本等方面具有重要作用[9-11]。

1 系統整體結構設計

該系統主要由監測模塊、攝像頭模塊、服務器模塊、App客戶端和執行模塊組成，系統整體結構如圖1所示。

監測模塊通過傳感器節點采集溫室內的環境參數值，數據由ZigBee無線傳感器匯聚到物聯網網關后通過TCP協議上傳至服務器，攝像頭實時采集現場信息并通過無線網絡將數據上傳至服務器，服務器管理平臺對接收到的數據進行接收、存儲和處理，智能手機客戶端實時獲取溫室環境參數值并進行顯示，同時還能夠通過發送指令控制調控設備的運行，最終實現溫室的遠程智能化監控。系統整體結構如圖1所示。

2 系統的軟件設計

本文根據華中農業大學蔬菜改良中心溫室大棚的實際情況設計的App客戶端的主要功能如下：

（1）系統登錄：用于管理員登錄系統，避免他人誤操作；

（2）信息查詢：實現對當前溫室環境參數值的實時查詢；

（3）現場監控：通過攝像頭實時獲取溫室內的現場信息；

（4）設備控制：通過執行模塊控制多種調控設備的運行，實現溫室環境的調控。

App客戶端主界面如圖2所示，現場監控界面如圖3所示。

3 系統的實現

服務器管理平臺采用Java Web框架，使用MyEclipse編譯器進行編寫，Java編譯版本選用1.6；App客戶端采用Android 4.0框架，使用Eclipse編寫，導入Android v4包。

App客戶端與服務器的通信數據格式為xml，溫室環境參數值的傳輸格式如下：

<？xmlversion=1.0 encoding=utf-8？>

data_time

2012-11-0214：46：00.0

gateway_logo

1100201204180166

sensor_name

2

channel_name

1

value

18.9

。

4 結 語

隨著物聯網技術的不斷發展，基于物聯網的監控系統的應用將更加普遍和智能。本文主要介紹了一種基于物聯網的溫室遠程智能監控系統的整體結構及軟件設計。該系統通過智能手機上的App客戶端可實時獲取溫室內的環境參數值和現場信息，并通過對調控設備運行狀態的控制來實現溫室環境的調控，最終實現了溫室的遠程化和智能化監控。

參考文獻

[1]劉峰.地源熱泵和熱管技術用于提高溫室地溫的研究[A].中國農業機械學會.走中國特色農業機械化道路中國農業機械學會2008年學術年會論文集（下冊）[C].中國農業機械學會，2008：178-179.

[2]彭月明，權志鵬.地面輻射采暖應用于溫室大棚的策略研究[J].吉林農業，2013（20）：48-49.

[3]余華芳，吳志東，林智濤.蔬菜溫室大棚溫濕度控制系統[J].安徽農業科學，2011，39（28）：17601-17603.

[4]俞海紅，何勇，裘正軍.農田信息無線遠程采集和處理系統的研究[J].浙江大學學報（農業與生命科學版），2006，32（1）：106-109.

[5]段翠芳.基于單片機技術的溫室自動控制系統的設計[J].農機化研究，2011，33（7）：144-146.

[6]廖建尚.基于物聯網的溫室大棚環境監控系統設計方法[J].農業工程學報， 2016，32（11）：223-243.

[7]姜慧，胡峰，陳銘，等.基于GPRS的溫室遠程監測系統的設計[J].浙江理工大學學報，2011，28（6）：906-909.

[8]蔡佳珈，徐曉輝，蘇彥莽，等.應用于溫室控制系統的多功能安卓平臺的研究[J].中國農機化學報，2016，37（8）：42-45.

[9]閻曉軍，王維瑞，梁建平.北京市設施農業物聯網應用模式構建[J].農業工程學報，2012，28（4）：149-154.

[10]葛文杰，趙春江.農業物聯網研究與應用現狀及發展對策研究[J].計算機與網絡，2016，45（15）：42.

[11]李瑾，郭美榮，高亮亮.農業物聯網技術應用及創新發展策略[J].農業工程學報，2015，31（S2）：200-209.endprint