基于物联网的智能种植管理平台研究

杨羽倩 俞昭臣 俞卓彤 郭鸿鹏 费 颖

(湖州师范学院求真学院，浙江 湖州 313000)

1 物联网技术与智能种植

1.1 智能种植概述

智能种植是现代科学技术与种植业相结合，以物联网技术为基础的一种现代种植形态，是种植业发展的高级阶段，集新兴的互联网、物联网、大数据、云服务等技术于一体，运用传感器和软件通过互联网平台对种植产业进行监控，是充分利用现代信息技术的产物。

1.2 物联网技术在智能种植中的应用

物联网通过花园传感器和智能控制器感知数据信息，实现人与物之间的联系。物联网技术与种植业领域应用紧密结合，形成了种植业物联网。种植业物联网具体而言，就是运用各类传感器，采集植物花卉相关信息，通过建立网络传输层，实现种植数据信息的多维度传输，实现植物花卉种植高效、优质、便捷的目标。

2 智能种植管理平台的系统设计

2.1 平台架构

2.1.1 环境监测系统

依靠花园传感器实现空气温湿度、光照强度、土壤温度、CO2含量等相关数据的采集传输。

2.1.2 智能灌溉系统

由系统监测到土壤湿度指标不足时，自动触发智能灌溉系统，调节出水量和出水方式，如滴灌、喷灌，提高水资源利用率，灌溉水来源可为雨水收集、淘米水等。

2.1.3 视频监控系统

利用视频监控系统获取植物花卉的生长状况等信息，实时记录植物花卉的生长过程，对植物花卉进行远程查看。

2.1.4 控肥系统

控肥装置可倒入厨余垃圾等废弃物，进一步深化生态循环理念，减少废弃物浪费(图1)。

图1 系统架构图

2.2 传感控制层

其核心是花园传感器模组，由空气温湿度、光照强度、CO2含量等一系列气象传感器分析植物花卉所处环境的数据，对植物花卉生长情况有影响的天气状况进行汇报。由土壤湿度、土壤酸碱度、土壤肥度等土壤分析仪来感知植物花卉土壤数据，监测在指数不达标时系统会自动引发控水装置、控肥装置等，控水装置水来源主要为日常收集的雨水、淘米水等。由摄像头等视频监控设备来记录植物花卉生长状况，当植物花卉再出现营养不良、病虫侵害的情况时，通过监管模块快速发现相关常见问题，并给予一定的解决方案。

2.3 网络传输层

无线网关负责接受花园传感器和智能控制器运行状态数据，并且传输到云服务平台。另外，网络传输层负责接收云服务平台下发的指令，分发到传感控制层进行数据的监测和装置设备的控制。

3.4 云服务平台

云服务平台运用大数据技术对收集到的数据进行智能分析、精准统计，负责设备的控制和管理，建立从种植前端到监测控制后端的大数据平台，推进“大数据+种植”的实践创新。

3.5 终端层

终端层是连接物联网和平台用户之间的纽带，主要分为手机App端和电脑PC端，用户可以随时随地在平台上看到植物花卉生长状况和相关数据，并下达各种指令。

4 智能种植管理平台的功能设计

图2 功能设计图

4.1 智能种植模块

对植物花卉所处环境进行监测，将数据经无线网关上传到云服务平台，用户可以在App内操作控制智能设备，有环境监测、智能灌溉、智能施肥等功能。

4.2 诊断模块

植物花卉在出现营养不良、病虫侵害的情况时，通过智能监测发现相关常见问题，环境数据由网络传输层接收，经分析后传输至云服务平台并给出解决方案。系统同时也将对水分、土壤等缺失进行智能补充，以保证植物花卉的健康成长。

对于罕见的病虫害与系统难以分辨的未知病情，用户可以上传植物图片与文字描述至系统社区论坛中进行讨论，植物花卉专家会给出相关解决方案，解决方案经用户认可后，自动导入系统。

4.3 识图模块

系统通过结合互联网大数据搜索，将植物花卉的信息导入，用户输入关键词即可搜索关于植物花卉的形态特征、生长习性、栽培技术等信息。借助图像处理技术，用户可利用拍照一键识别，借助图像处理技术可进行植物外观特征的分析。

4.4 实景模块

用户通过实时摄像和远程监控在App上查看植物花卉的实景，出门在外也可以了解植物花卉的生长状况。

4.5 DIY线上花园模块

用户可以在App上开通线上花园，完成支付租赁、领取花苗、日常浇水、日常管理等一系列操作，并将信息提供给植物花卉种植基地，在种植单元中种植实物，借鉴 CSA 运作模式，线上出租植物花卉种植空间，将虚拟线上花园转化为现实花园。

5 结语

智能种植是当今植物花卉种植的发展趋势，物联网技术的迅速发展，对于种植业的进步与发展起到了至关重要的作用。结合消费者需求，对其种植方式进行创新改进，提高种植效率，改善植株的质量品质。以精准种植，方便种植为原则，利用手机互联网与智能芯片的结合使种植变得轻松便捷；以生态循环，绿色种植为核心，通过能源转换设备使能源消耗达到最低。植物花卉产业将走向信息化、数字化、智能化、网络化，经营模式不断创新，产业链不断升级，植物花卉产业在未来将会有突破性的发展。