物联网技术在温室大棚中的应用研究

    姜玲成

    中国的国土面积位居于世界第三，人口总量位居世界第一。广阔的国土面积和庞大的人口数量决定了我国自古以来就是一个传统的农业大国。根据目前的调查结果来看，我国的温室面积在世界上是居于首位的，但大部分地区的温室技术还处于一个相对落后的状态。传统的大棚管理方式主要是依靠人工进行管理，人工管理方式需要消耗大量的劳动力，并且需要支出的经费也十分高昂，管理也不如机器细致，农作物的产量在这种经营管理方式下产量低且质量不高。因此人们开始寻求用新技术覆盖到大棚的管理方式中。

    一、物联网温室大棚技术的设计方案和工作流程

    物联网温室大棚控制技术主要操控单位是由一个系统完成，这个系统的主要三部分是无线传感网络，嵌入式网关，远程控制端。第一部分无线传感网络。它主要负责监控温室大棚内农作物生长情况，并根据获得的信息。分析出适合温室大棚植物生长的条件参数，根据这些参数调整温室大棚的各种湿度，温度等外部环境条件。嵌入式网关是整个控制系统的大脑，它的作用是非常巨大的。一方面它要对下端网络采集到的信息进行程序化的分析，计算机数据后台制定出一套专业的决策方案后，由嵌入式网关发出控制命令，下端网络接受到控制命令后，就会根据方案对温室大棚的外部环境条件进行改变。另一方面它将无线传感网络与通信网络相互联系起来，这就可以使用户足不出户便可以在家监测到温室大棚内农作物生长的情况。

    整个系统的工作流程如下：第一步，通电完成后，协调器负责组建一个专门的大棚网络，随即路由器加入网络。网络是发挥物联网技术的基础，因此构建一个网速流畅的网络是非常重要的。下一步就是要将网络与通信线路连接起来，这样既可以动态监测大棚农作物，又可以及时下发控制指令，调节外部环境。整个过程的完成是需要多部件进行协调合作的，一串数据的传输往往要经过很多部件的传送，如数剧的采集靠终端节点，由终端节点通过跳跃路由的方式运送给协调器，协调器将这些数据进行串联后传给嵌入式网关，在网管内，会有专门的专家依靠后台强大的数据资源进行分析，并总结出一个决策方案。网关下发这个控制指令后，再次转经协调器将指令传送到具有控制功能的终端。这样就实现了自动化智能化的温室大棚管理技术。

    二、系统硬件设计在温室大棚中的应用

    1、无线传感网络的平台设计

    想要了解温室大棚中系统硬件如何去设计，首先要知道的是这个硬件的主要组成部分是什么和温室大棚中需要的平台特点是什么。无线传感网络平台因其独特的性质和所需要高速度传输的要求，所以它主要是由协调器节点，路由器节点，终端节点这三种类型的节点构成的。节点中其主要操纵作用的就是节点芯片。在设计节点电路时，因为温室大棚中农作物种类的复杂和各种条件因素的调控，独具匠心的选择了模块化设计，将许多部件分成多个模块来进行管理。当无线传感网络在温室大棚中使用时，可以加强对温室大棚整个系统的掌控，取得更大的利益。

    2、网关硬件平台设计

    嵌入式网关主要是起到桥梁交互作用。它将应用于温室大棚中的无线传感网络，电信网络互联网络之间相互串联起来。这种优秀的交互能力可以说是奠定了它在整个系统的控制中心地位。网关硬的外设接口丰富，并且高频的主频决定了它在温室大棚管理中具备强大的处理能力。可以使温室大棚与计算机网络相交汇，从而增加整个大棚系统的多样性，更容易对整个大棚进行管理。

    二、温室大棚中物联网系统软件设计

    1、无线传感网络软件平台搭建

    ZigBee协议规定和应用程序是搭建无线传感网络软件平台的主要组成单位。传感器采集程序就是主要采集温室大棚中的农作物信息数据并传输到中央处理控制器。执行端驱动程序主要是靠接收控制端传输下来的命令并执行调控大棚中的外部环境因素。无线传感器网络软件平台将这两者有机的结合在了一起，可以协调合作，有序地完成原本难度系数较大的任务。提高温室大棚中对物联网系统的建设，提高系统的执行力。

    2、嵌入式网关软件平台搭建

    Linux操作系统采用的开放源码，这个操作系统被许多嵌入式网关软件平台所采用，究其原因，开放型源码具有更好的便利性，在这个基础上可以更容易的完成网关界面的开发。网关界面建立完成后，需要及时的接入因特网并建立自己的网关数据存储空間。使温室大棚工程建立大规模的数据系统，从而可以更好的针对不同问题提出解决方案。

    三、在温室大棚中进行系统调试

    根据整个系统的硬件软件情况，系统调试的测试部分主要分为硬件测试和软件测试这两个部分。系统调试的主要作用是为了检测系统中硬件和软件的运行是否能够正常进行。系统调试可以及时发现整个系统中存在的问题，它在将硬件和软件结合的基础上，通过计算机网络通讯技术，对整个系统进行实时有效地动态监管。从而可以保证整个物联网系统可以在温室大棚工作中的顺利工作，并发挥其优势，使温室大棚可以不断快速健康发展。

    综上所述，我们可以看出物联网这种新兴技术具有非常强大的功能，将其应用在温室大棚的管理技术中可以在很大程度内提高温室大棚的现代化水平，同时可以解决传统温室大棚模式下带来的许多问题。这种物联网温室大棚管理技术，从小处来说，使客户获得了更大的收益，从大处来说，为我国农业现代化建设提供了强大的动力，需要对其进行更为广泛的推广。

    （作者单位：162407黑龙江省泰来县江桥蒙古族镇农业农村综合服务中心）