计算机技术在农业生产中的应用研究

2012-08-15王宛平

科技视界 2012年2期

关键词：摄像机无线传输

李冰王宛平

（1.平顶山学院河南平顶山 467000；2.河南质量工程职业学院河南平顶山 467000）

0 现状

我国是一个拥有13亿人口的农业大国，农业在国民经济结构中具有举足轻重的地位。我国农业种植的历史可以追溯到两千多年前。中华人民共和国成立后，我国逐渐从传统农业走向农业现代化。但我国的农业现代化水平依然不高，诸多因素制约着农业的发展。[1]

首先，农业的科技化水平不高，受气候影响较大。[1-2]

其次，农业没有形成规模化，农业成本高产值低。在广大农村地区，农业种植主要以家庭为单位，没有形成规模，抗风险能力较差。一旦出现自然灾害，对家庭收入影响很大。这也直接推动了农村的广大青壮年劳动力进入城市打工，以获得更高的个人价值回报。

如何推动农业的发展，一直是国家经济工作中的头等大事。为了推动农业的科技化水平，本文研究了计算机技术在农业生产销售中的应用。

1 基于无线传感器的监控系统在农业生产企业中的应用

随着人民生活水平的提高，反季节蔬菜、绿色蔬菜、有机蔬菜的需求越来越多。我们深入平顶山市几家较大的果蔬生产企业调研发现，果蔬生产企业对生产蔬菜的温室的生产环境控制要求越来越高，从以前的简单的对温度、土壤湿度进行监控，到现在还需要对作物生长环境的土壤湿度、土壤PH值、空气中的CO2浓度以及光照度等众多环境因素进行监控。以前蔬菜生产企业对数据的监控简单地采用人工数据监控方式。工人要间隔一段时间，采集数据，根据生产要求，通过不同的开关，调整控制生产环境。而随着企业规模的不断扩大，温室的数量多，需要监控的数据量越来越大。如此大量的的监控数据仅仅使用传统的人工数据监控方式已经无法满足企业生产的需要。另外，蔬菜生产企业的蔬菜生生长一般都要求是温度较高、潮湿的环境，一般应避免工人长时间在这样恶劣的环境下工作。因而，改变数据监控方式已经成为这些蔬菜生产企业的迫在眉睫的大事。

为了解决企业的这一问题，我们在试点企业平顶山市建西果蔬公司引入了基于无线传感器的监控系统。

基于无线传感器的监控系统包含无线传感器、动作器、微处理器和无线传输模块组成。其中，无线传感器用于对包括温度、湿度、CO2浓度、光照度等温室内欲监控的数据的采集。动作器是指温度控制开关、灌溉设备开关、通风设备开关以及继电器等执行特定动作的设备。当需要调整某一个或某些监控数据时，通过控制系统控制相应开关。微处理器用于处理传感器采集的数据并按照事先设定的逻辑对动作器进行控制。无线传输模块用于传输无线传感器采集的数据到微处理器或用户。无线传输模块可以采用ZigBee协议[3]。ZigBee是一种无线网络协定，主要由ZigBee Alliance制定，底层是采用IEEE 802.15.4标准规范的媒体存取层与实体层[4]。ZigBee的主要特色有低速、低耗电、低成本、支援大量网络节点、支援多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。

该系统实现了数据监控的自动化，把工人从繁重的数据监控中解放出来。人工监控只能在监控时间点进行监控，而两次监控时间点之间则是监控盲区。该系统可以实现实时地数据监控，这比人工监控要更加精确。

2 农业视频监控系统在农业生产企业中的应用

在我们走访调研的过程中，企业管理人员都提到了在农业生产过程中，生产设施、肥料和农产品被盗和生产工人操作不规范等现象时有发生，另外，病虫害也是企业生产过程中不可避免的一个棘手问题。很多时候，由于未能及时发现蔬菜生产过程中的病虫害，最后导致企业的产品无法满足客户的要求，损失惨重。另外，为了食品的安全考虑，实施视频监控系统事在必行。

针对企业的以上问题，我们在试点企业平顶山市建西果蔬公司引入了农业视频监控系统。

农业视频监控系统主要是由前端部分、传输部分、显示和记录部分组成[5]。

2.1 前端部分

前端部分是农业视频监控系统的视频信息采集部分。它布置在温室的某一位置上，使其视场角能覆盖整个被监视的各个部位。如果被监视场所面积较大，为了节省摄像机所用的数量、简化传输系统及控制与显示系统，在摄像机上加装适当的镜头，使摄像机所能观察的场景更清楚。摄像部分一般安装在监视现场，它一般包括摄像机、镜头、防护罩和支架等。它对监视区域进行摄像并将其转换成电信号。摄像机分为彩色和黑白两种，一般黑白摄像机要比彩色的灵敏度高，比较适合用于光线不足的地方。该视频监控系统实施的目的是监视事物的位置和异常情况，可采用黑白摄像机。常用的镜头种类包括：定焦镜头和变焦镜头两种。定焦镜头分为标准镜头和广角镜头两种。广角镜头监视的角度较宽，距离较近。标准镜头监视的角度和距离适中。根据该系统的应用范围，我们选择了标准镜头。前端部分把监视的内容变为图像信号，传送给控制中心的监视器上。

2.2 传输部分

传输部分就是系统图像信号的传输通道。该视频监控系统采用视频基带(同轴电缆)传输方式。对图像信号的传输重点要求在图像信号经过传输系统后，不产生明显的噪声、失真，保证原始图像信号的清晰度和灰度等级没有明显下降等。该视频系统应用于温室的监控，各个前端摄像机距离监控中心比较近，故采用同轴电缆传输，既经济又可以保证图像质量。