基于物聯網的北方溫室大棚智能管理系統研究與應用建議

孫秀娣

摘 要 在物聯網技術逐漸完善、成熟的背景下，將物聯網技術應用在北方溫室大棚智能管理系統中具有重要意義。從物聯網技術出發，探討智能管理系統的設計要求，分析智能管理系統設計過程中的關鍵技術，從而提高溫室大棚管理系統的綜合利用效益，為促進我國新農村建設及農業的現代化發展奠定良好基礎。

關鍵詞 物聯網技術;北方溫室大棚;智能管理系統

中圖分類號：S625;TP391.44;TN929.5 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.15.101

在互聯網時代及信息化時代，加強物聯網技術的深入研究和應用是提高社會現代化發展水平的重要措施。在推動我國新農村建設與發展的過程中，加強基于物聯網的溫室大棚智能管理系統研究工作，可以提高農村地區的現代化發展水平。在具體的研究中，需要以物聯網技術為基礎，對各種先進技術進行綜合應用，推動現代化農業的穩定發展。利用溫室大棚管理系統可以對在溫室大棚中的農作物生長過程進行實時監測及精準控制，從而提高溫室大棚種植效益，對推動農業種植的信息化與智能化發展有重要的現實意義。

1 物聯網技術概述

物聯網主要是將傳感器技術、智能嵌入技術、互聯網技術、射頻識別技術、智能處理技術及納米技術等技術進行綜合應用，實現萬物互聯。物聯網技術的控制精度比較高，傳輸過程也相對可靠，可以對多種信息進行全面處理，是促進社會現代化與智慧化發展的重要技術類型。在對物聯網技術進行應用時，需要從以下方面出發，保證物聯網各層功能的有效性。1）感知層。感知層的主要功能是利用傳感器網絡，全面感知和接觸被感應物，然后從不同的角度對感應物進行辨析，獲取感知數據。根據感知任務的實際條件對感知數據進行聯合處理，可以從多個方面深入了解關鍵信息，并將信息上傳至網絡上，完成互換傳輸過程。在感知層運行過程中，感知結果可以通過執行器對整個過程進行智能監控，有利于全面掌握物品信息，完成查詢、跟蹤、物品處理等各項功能。2）網絡層。網絡層的主要作用是通過移動通信網絡、網際網絡等方式完成數據傳輸工作。在網絡層運用過程中，其主要目的是傳遞信息。網絡層可以將所有的設備連接到網絡中，如移動通信網、人造衛星、網際網絡等，這些設備硬件支持能力相對良好，可以在比較復雜的軟件協議中應用[1]。3）應用層。應用層屬于物聯網的最頂層位置。應用層的主要功能是實現物聯網技術在現實生活中的不同應用。在北方溫室大棚智能管理系統研究設計過程中，要格外關注應用層功能的設計分析工作，才能充分發揮物聯網技術在智能控制系統中的應用優勢。目前，在應用層設計中，需要根據具體的應用需求設計相應的系統平臺，利用物聯網架構感知層完成數據采集，保證應用效果，才能夠充分發揮作用。在現實生活中，物聯網技術主要表現在智能交通系統、環境檢測系統、遠程控制系統等，可以根據具體的需求提供相應服務，功能相對完備。

2 基于物聯網技術的智能管理系統應用

2.1 系統設計要求

利用物聯網技術對北方溫室大棚智能控制系統進行設計時，需要了解系統設計要求，以此為基礎提高智能管理系統的設計水平，1）保證系統的平穩性，確保系統在后期運行中的安全性。可以對智能化農業溫室大棚進行全過程、全面實施監控。同時，要準確及時收集數據，完成數據輸送、統計及錄入等工作，保證智能控制系統順利運行，并在確保大量數據安全穩定傳輸的同時，提高智能控制系統運行效率。2）提高系統的經濟效益，保證其具有較強的普遍適用性。在系統設計過程中，必須充分考慮到應用成本，盡可能減少投入，降低成本[2]。在最開始設計時，需要先完成試驗工作，在最大程度上對各種資源進行利用，節約資源。同時，最大程度上提高信息化技術和高科技的應用效果，對信息數據資源進行充分收集，以獲取更多的設計靈感，提高物聯網智能控制系統的設計水平。3）要提高系統的可操作性。在智能管理系統設計工作中，需要認識到系統的主要服務對象，盡可能提高系統的可操作性，保證在后期操作過程中易上手，同時要降低維護價格，盡可能省去繁雜的操作步驟，使用戶能夠快速上手，明確系統的使用方法。在對系統進行后期維護時，也要縮減成本費用，確保系統價格實惠。4）要提高系統的可擴展性。在設計工作中，需要考慮到更新換代問題，主要是當前的先進技術發展速度較快，尤其是信息技術的更新換代速度較快。因此，在系統設計中需要盡可能提高系統的可擴展性，才能根據技術不斷完善和改進進行升級，保證系統順應新時代的發展需求。

2.2 數據采集技術

在數據采集工作中，每個傳感器都要保證統一使用時間。因此，必須利用統一的時間基準，利用北斗衛星系統統一授時信號校正時間。在大棚智能管理系統設計時，需要對不同的數據采集方式進行對比分析。1）一般情況下，在采集節點上可以裝配分布式采集代理完成數據采集任務。分布式采集可以及時將獲取的各種信息利用無線網絡傳輸到服務器，然后采集服務器可以對不同的數據進行分析處理，將處理后的數據保存到數據庫內。2）集中式數據采集方式主要是在信息采集終端裝置數據采集服務器，并配置特定端口進行監管作業。利用集中方式對不同節點的數據信息進行監管和獲取數據。采集服務器需要先對獲取的數據進行分析和歸納，并將其存儲到數據庫中，然后再對數據進行處理和應用。集中式數據采集方式能夠提高數據采集效率，有利于對數據進行集中化管理和分析，充分挖掘數據的應用價值[3]。

2.3 無線傳感器網絡

無線傳感器網絡也是智能控制系統過程中必須關注的重點內容之一。無線傳感器網絡的規模較大，可以利用設備保障系統安全穩定運行。此外，無線傳感器網絡不需要人值守，可以利用自帶能源進行供電，動態性也相對較強，能夠適應不同網絡系統的應用需求。但無線傳感器網絡拓撲易受外界干擾而出現變化。一般情況下，無線傳感器網絡主要包括協調器、路由器、數據采集節點及控制節點等。其中數據采集節點和控制節點是保證無線傳感網絡發揮作用的重要環節。在對數據采集節點進行確定時，主要從溫度采集節點、二氧化碳采集節點等角度出發，保證數據采集的全面性。根據采集的數據進行分析和處理，將獲取的數據結果上傳到控制系統，達到對溫室大棚進行智能控制的目的[4]。

2.4 數據傳輸技術

數據傳輸技術是智能控制系統設計研究中的重要技術。數據傳輸的主要功能是將信息傳輸到控制節點，對溫室大棚的實際情況進行合理控制。在數據傳輸技術應用時，需要盡可能提高數據信息的采集效率及準確性、及時性，才能夠為數據傳輸效率奠定堅實基礎。在數據傳輸技術應用中，需要對信息傳輸方式進行合理選擇。傳輸方式主要包括有線傳播及無線傳播兩種。其中有線傳輸主要是在點與點之間鋪設有線電路，然后實現信息與信息交換作業。有線傳輸的最大缺點是需要鋪設電路，導致信息傳輸成本增加，且線路受到輻射會影響數據傳輸的正確性和穩定性。此外，在線路后期拓展過程中，為保證有線傳輸能夠充分發揮作用，需要重新布線，因此，會影響更新換代速度。而無線傳輸方式主要包括WiFi、GPRS無線傳輸、藍牙等，這些都是目前比較常見的無線傳輸技術。因此，可以根據具體的信息傳輸，綜合考慮不同無線傳輸技術的應用優勢和缺點，合理選擇數據傳輸技術，提高數據傳輸水平[5]。

2.5 硬件設計

除了對基于物聯網的溫室大棚智能管理系統進行系統設計和研發之外，還要關注網關硬件設備的選擇和設計。ARM是網關的核心部分，可以對無線網卡、攝像頭、GPRS模塊和顯示器等進行有效協調。此外，還需要完成檢測模塊、控制模塊、主電路控制模塊等設計工作，確保硬件系統與軟件系統相適應。

3 結語

在我國農業發展過程中，為促進農業經濟的現代化發展，需要對先進科學技術進行充分應用。隨著物聯網信息技術的不斷發展，在很大程度上推動了我國農業的創新與發展。物聯網作為新型技術，在很多領域中的應用逐漸普遍，且已經取得一定成就。在農業領域中對物聯網技術進行應用，可以對農業活動進行有效管制，提高我國農業生產率，提升我國農業產品的市場流通性，從而推動農業經濟的持續穩定發展。在以物聯網為基礎設計北方溫室大棚智能管理系統時，需要充分考慮到物聯網的技術特點，同時，從智能管理系統自身出發，確保設計工作的有效性。關注在智能控制系統設計過程中，系統的設計要求，從數據采集技術、無線傳感器網絡設計及數據傳輸技術等角度出發，提高系統的應用水平。同時，關注系統硬件設備的選擇，確保硬件設備能夠與軟件設備相適應，以充分發揮溫室大棚智能控制系統的應用優勢，提高溫室大棚的經濟效益，進一步推動我國農業經濟的現代化發展。

參考文獻：

[1] 崔楠楠.基于物聯網的北方溫室大棚智能管理系統的研究與應用[D].長春：吉林農業大學，2017.

[2] 馬東.物聯網技術在現代溫室大棚智能化管理中的應用研究[J].儀表技術，2019（10）：25.

[3] 劉雨娜，高春琦.基于物聯網的北方智能溫室番茄栽培的調控規程[J].北方園藝，2020（2）：138-142.

[4] 安明明.基于物聯網的溫室智能監控系統的研究與應用[D].上海：上海應用技術大學，2017.

[5] 汪春燕，曹俊.基于物聯網的溫室智能監控系統設計[J].數碼世界，2018（1）：338.

（責任編輯：趙中正）