基于物联网的智慧农业大棚系统探究

叶子铭　党凯文　孙歆钰

基于物联网的智慧农业大棚系统探究

叶子铭党凯文孙歆钰

（荆楚理工工学院湖北荆门448000）

智慧农业大棚系统综合应用计算机和物联网技术，使用手机就能进行简单的大棚智慧管理，可以提高农业生产效率。文章介绍了智慧农业大棚系统的功能以及硬件、软件设施，探讨了物联网基础上的智慧农业大棚系统的建设与功能实现。

物联网；智慧农业；大棚系统

伴随农业现代化的进展，传统的农业种植模式已经不能再满足市场需求，物联网和自动数字化应用于农业已经成为发展趋势。传统的农业大棚虽然能够为用户带来一定效益，但同时也耗费了大量的人力物力。如今，农业大棚利用了互联网和物联网的现代技术，逐步实现了智能化、自动化，保证产量的同时，让植物生长不再受人为管理的影响，配合智能感知、识别系统，在农业大棚建设设计中广泛应用物联网技术，加上自动化监控平台的使用，智慧大棚种植系统具备了检测和自动调控的功能，能够实现远程操控和自动感知环境变化，保证大棚植物环境的良性循环，解放了人力。

1 智慧农业的国内外发展现状

近年来，农业领域中大量引进了人工智能设备，但是国内的人工智能发展仍然落后于国外水平，并且国内在政策上也没有完全放开，农业技术和机械化水平与国外相差较大。依据国内现在的农业发展状况，国内农业农村信息化总体水平将会在5年之后提高到如今的50 %。目前而言，在国家政策的推动下，国内各大企业纷纷布局农业。例如，阿里开设了AI养猪模式，布局新零售行业，整合产业链，打通了天猫超市、盒马生鲜等线上线下的诸多业务；京东则深入布局无人机植保服务，成立京东农业研究院，在无人机领域开辟了一片新的天地；百度深入发展农业机械模式，结合互联网智能化的发展，近年则开始与中化农业开展关于农机智能化的合作模式，助力传统农企智能化转型。

有关智慧农业的发展，很多发达国家走在了中国的前面。美国、荷兰等国家的智慧农业发展迅速，在成套技术、规范生产方面居于世界前列。并经过多次实践证明，已经形成了一定规模的产业体系，农业生产并不因环境和天气的变化而受到影响。同时，发达国家在政策上要比国内宽泛很多。例如，对于农业工作者的福利，国外就远高于国内，并且农业工作者在国外有很高的地位，广泛受到大众的推崇与尊重。国外的农业政策也很开放，基因技术得到了广泛应用，对农作物有害的农药类产品明令禁止使用。此外，发达国家在农业技术领域的投资比例远大于国内，很多农业都是以产业链的商业模式出现。

2 智慧农业大棚系统的功能

2.1 实时监测功能

智慧农业大棚系统中，配备有各种传感器，作用就是可以监测大棚内植物的生长环境，并对大棚环境的温湿度、光照、pH值等环境参数进行远程调控。通过传感器，植物生长数据能够被传递到PC端信息管理平台，平台对数据进行分析整理后，以图表形式展示出来，并进行存档，供大棚管理人员进行管理和查看。

2.2 远程控制功能

智慧农业大棚系统最前沿的功能就是能够实现远程控制，如果通过手机软件观察到大棚数据不符合要求，可以随时随地实现对大棚的远程管理。比如，中午温度上升，大棚内湿度数值急剧下降，大棚管理人员可以通过手机软件远程打开加湿器，调控大棚温度和湿度，让植物生长环境不会遭到破坏。

2.3 智能决策功能

通过对前期数据的分析处理，智慧大棚系统会自动分析出农作物的种植策略，为不同农作物建立不同的生长数据库。数据库记录了作物生长现状和未来生长趋势，能够在恰当的时机提醒管理者，哪个生长阶段需要施肥，哪个生长阶段需要防治何种害虫等，管理者在接收到信息之后，会根据作物生长的实际情况，根据大棚的整体环境采取措施，确保农作物可以健康地成长。

3 智慧农业大棚系统的主要组成部分

智慧农业大棚系统包括硬件和软件设备，硬件设备包括农业大棚监控系统、传感器、控制器等系统。

3.1 农业大棚监控子系统

智慧农业大棚系统安装了很多硬件和软件功能，大棚生产区安装有高清摄像头系统，能够实现实时监控和远程监控功能。除此之外，还配备有大量的PC端软件设计，能够对大棚生产区的风力、湿度、温度等数据信息进行收集与分析、存档，并建立数据库。

3.2 云服务子系统

云服务是以互联网技术为基础，对数据进行处理和分析的服务。以云服务为平台，大数据技术在处理传感器和摄像机收集数据的同时，能够在短时间内将大量的数据进行分析处理，并形成植物生长的数据库，由温室监控系统收集，并被上传到云服务子系统，植物生长的全阶段数据就被存储到云服务系统，结合图像识别和处理技术，将会在系统的软件中以综合数据的形式呈现给大棚的管理者。

3.3 植物图像识别子系统

运用统计学和数学作为研究工具，构建了能够准确反映客观世界真实植物生长模式的数学描述模型。该模型中记录了植物生长所需的营养成分，温度、湿度、pH值和水分环境，大棚管理者可以随时通过软件系统查看这些数据，并根据图像识别数据对大棚进行相对应的管理。有了图像识别系统，即使大棚管理者更换人员，也不用担心农作物的生长因管理者不同而产生问题。

3.4 农产品溯源子系统

结合传统农业生产技术，物联网、互联网和云计算技术共同建立了农产品溯源云平台。该平台包含溯源中心、质量安全中心和任务中心三大模块。农产品的生长信息将以二维码的形式展现给消费者，消费者可以全览农作物的农事过程信息、关键期生长照片、农药化肥用量、环境数据和远程视频监控数据，以及生产企业信息等。农产品溯源平台的搭建，能够让消费者更加直观地了解农业生产现场和过程，提高了农业生产的智能化、经营网络化和管理数据化。

3.5 智慧农业温室大棚软件

软件系统配合硬件系统使用，用来将数据进行收集、汇总、展示、比对。基于无线传感器技术，智能大棚系统能够在低耗电量下工作，实现PC端、手机和电脑端的同步监控，采集数据广泛、精确，系统能够稳定运行。

4 智慧农业大棚中存在的问题

智慧大棚在实际操作中，仍然有一些问题。例如，大棚在建设过程中，应当按照地形宽窄建设单拱或者多拱连棚，不按照比例加大纵、横间距，将会导致大棚抗风力、抗压力和使用年限的下降。大棚建设时的水泥柱脚，需要埋好之后再进行建棚，建棚时一定要找到最佳的大棚弧度，使棚面坡度一致。除了大棚建设的问题之外，智能大棚的通讯系统要求也越来越高，但是很多智能大棚建设在通信差的地区，导致温室测量和控制功能不能正常进行使用。虽然智能大棚拥有全自动的测量和控制功能，但是缺乏农业专家的指导仍然会导致很多种植难题不能解决。以上的这些问题都会降低智慧农业大棚生产管理的效率，需要在后续的大棚建设管理中加以改善。

5 小结

智慧农业大棚系统的发展在当前是一种农业发展趋势，能够大大促进农业行业向前发展。我国目前在智慧农业大棚系统发展上虽然还存在着一些政策和技术上的问题，但是随着互联网和物联网新技术的不断更新，相关的研究者将会对这些难题进行不断的研究改进。新技术带来新发展，未来，相信通过物联网技术不断融入智慧农业大棚的管理和生产，智慧农业的未来将会有更多的新活力和新动力。

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叶子铭（1999- ），男，汉族，湖北武汉人，本科在读，研究方向：计算机信息技术；党凯文（1995- ），男，汉族，甘肃庆阳人，本科在读，研究方向：物联网工程。

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.02.09

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2095-1205(2020)02-15-02