如何使用物聯(lián)網(wǎng)進行溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

　　提出了一種適合于溫室生產(chǎn)管理的、基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方法。該系統(tǒng)利用ZigBee、RFID技術(shù)，可實時收集溫室環(huán)境參數(shù)，并借助于連接在網(wǎng)絡(luò)上的信息終端將獲取的溫室信息傳送給溫室管理者。而當溫室環(huán)境參數(shù)超出設(shè)定閾值時，系統(tǒng)會通過多種途徑向溫室管理者發(fā)出預(yù)警信息。該系統(tǒng)可使得溫室生產(chǎn)更加智能化，并有效降低生產(chǎn)中的人力物力投入。

　　對于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)量、提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，不僅要依靠優(yōu)良的農(nóng)產(chǎn)品種質(zhì)資源，還需要精確的植物生長環(huán)境控制技術(shù)。近年來，以溫室為代表的，溫度、濕度、光照、水、肥、空氣等環(huán)境條件相對可控的設(shè)施農(nóng)業(yè)得到了重視和大力發(fā)展。目前，我國的溫室內(nèi)環(huán)境要素的監(jiān)測，主要還是通過人工監(jiān)測操控為主。溫室植物種植管理主要還是依賴生產(chǎn)者的經(jīng)驗，缺乏統(tǒng)一規(guī)范的水肥光溫調(diào)控標準，不僅勞動生產(chǎn)率較低，而且會造成水肥的超量投入，不僅浪費了生產(chǎn)能耗，拉高了生產(chǎn)成本，還會對生態(tài)環(huán)境造成污染。雖然近年來，智能化的溫室環(huán)境控制系統(tǒng)得到了發(fā)展，但是目前還處于初步階段。系統(tǒng)體積偏大、價格偏高以及尚不穩(wěn)定和完善的信息傳輸及決策系統(tǒng)，使其在溫室植物生產(chǎn)實踐中受到很多限制。特別是當溫室面積達到一定規(guī)模后，數(shù)據(jù)的采集和控制指令的傳輸成為制約溫室智能化的技術(shù)瓶頸。如何借助現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)實現(xiàn)對溫室實時狀態(tài)的監(jiān)測和遠程控制，成為決定設(shè)施農(nóng)業(yè)效益的關(guān)鍵。本文探討了如何利用現(xiàn)有技術(shù)建立實用可行的基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室監(jiān)測系統(tǒng)，以期為智能溫室的建設(shè)提供參考。

　　1 溫室物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展狀況

　　物聯(lián)網(wǎng)是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、衛(wèi)星定位、各種傳感器，按既定的協(xié)議，將相關(guān)的對象與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行對象信息共享，以實現(xiàn)目標的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種新型網(wǎng)絡(luò)。它以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，將互聯(lián)網(wǎng)中人與人之間的信息傳遞擴展到現(xiàn)實世界中實體與實體之間，并將信息的處理由人腦交由電腦，以實現(xiàn)管理的智能化。被認為是繼計算機和互聯(lián)網(wǎng)之后的“第三代信息技術(shù)”。

　　物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，將推動信息化對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造升級，帶來新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與溫室為代表的設(shè)施農(nóng)業(yè)結(jié)合，已成為我國智能農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。目前，國內(nèi)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室環(huán)境監(jiān)測研究正在興起。熊迎軍等設(shè)計了基于客戶端/服務(wù)器（C/S）和服務(wù)器/客戶端（B/S）混合架構(gòu)的智能溫室信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了溫室信息局域網(wǎng)的采集、處理、存儲、顯示和決策，以及廣域網(wǎng)的高效遠程訪問與管理。探討了利用Android智能手機系統(tǒng)實現(xiàn)溫室環(huán)境的實時監(jiān)測。提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動Agent技術(shù)的溫室大棚管理模型。提出了基于物聯(lián)網(wǎng)與云服務(wù)技術(shù)的農(nóng)業(yè)溫室智能化系統(tǒng)設(shè)計方案，對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的理論進行了有益的補充與完善。以嵌入式GIS 組件庫作為開發(fā)平臺，增強了溫室監(jiān)測系統(tǒng)的空間顯示與分析功能，并利用逐步回歸及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模，實現(xiàn)了溫室低溫災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警。

　　2 溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計要求

　　溫室按照用途分，可分為兩種類型。一種為商品型溫室，主要用于蔬菜、瓜果、花卉等商品性植物的種植。該類型溫室通常面積較大，并充分考慮溫室運營成本。另一種為科研型溫室，主要為科學(xué)研究培養(yǎng)植物材料，或者用于研究環(huán)境對植物生長的影響。該類型的溫室一般面積較小，對溫室環(huán)境參數(shù)的控制要求較精確。但無論何種類型的溫室，對于溫室環(huán)境監(jiān)測的要求都是一致的。概況起來有以下幾個方面：

　?。?）監(jiān)測系統(tǒng)的實時性和可靠性，要求系統(tǒng)獲取實時準確的溫室環(huán)境參數(shù)；

　?。?）監(jiān)測系統(tǒng)智能化，對實時獲取的溫室環(huán)境參數(shù)作出是否超出預(yù)設(shè)范圍進行判斷響應(yīng)；

　?。?）監(jiān)測系統(tǒng)的可擴展性，要求能便捷地擴展環(huán)境監(jiān)測的范圍和項目；

　?。?）監(jiān)測系統(tǒng)便于維護，盡量采用無線傳輸技術(shù)，避免過多地使用線纜連接；

　?。?）系統(tǒng)建設(shè)及運行成本低廉，盡可能降低監(jiān)測系統(tǒng)的能耗。