基于物联网的农业智慧大棚监控系统的设计

张晶晶

随着我国科技水平、制造业水平的不断提高，物联网技术也迎来了日新月异的发展。截至 2018年12月，国内已有31个省市将物联网作为新兴产业进行重点发展。新型传感器不断被研发生产，通信技术不断升级换代，物联网技术已经蓬勃发展并日趋成熟。交通、建筑、医疗、安防等各个行业都能看到使用物联网技术的产品。对于发展智慧农业来说，物联网技术正是其核心技术，是智慧农业中智慧的体现。物联网技术在农业中的应用，使得智慧农业变得更具体、更现实。

1 智慧农业大棚系统的各项功能

1.1 实时监测功能

在指揮农业大棚系统中装配了各种传感器，这些传感器 可以在任意时刻对农业生产环境中各项条件的数据进行检测和收集。当传感器将这些信息数据收集好了之后，就会在有线网络和无线网络的帮助下，将农业生产环境中的各项信息数据发送到后端的服务管理平台。服务管理平台会对传输过来的数据进行存档，并进行精准的分析。最后将分析出来的结果按照清晰的图表或者图片的形式表示出来，方便大棚系统的管理人员进行查看。

1.2 远程控制功能

服务管理平台对传输过来的数据进行精准的分析之后， 再根据大棚系统之前设规定的最优阀值数再进行分析，得出结果。这样系统就会了解到农业生产环境中的具体状况，利用智能识别和操作。

1.3 智能决策功能

通过前端传来的农业生产区各项信息数据，再加上信息数据的分析和存档。系统会借助于云计算等科学技术的帮助下， 为不同的农作物专门建造一个专家数据库。这个专家数据库可以根据农作物的种植经验和种植技术，来发挥智能决策功能。

2 系统的硬件结构

智慧农业大棚系统之所以必备实时监控、远程控制等多项智能功能，是因为有系统多款硬件结构的存在。首先，Zigbee继电器和 ADAM-4150 采集器将农业生产区的各项信息数据采集回来。之后再由 Zigbee串口服务器、各个路由器等多个设备的帮助下，将各项数据信息发送到后台，由服务管理中心接收，并进行精准的数据分析和智能决策控制。最后，在农业生产区配备有高像素的视频摄像头，借助于这个视频摄像头 管理人员可以实时监控到整个农业生产区的情况。

图1. 智慧农业大棚硬件结构

3 系统软件设计

3.1 组网设计

1）智慧农业大棚系统中，之所以能进行数据的收集。是因为有了 Zigbee 组网技术的帮助。Zigbee 组网技术通过将系统中所有的节点用通信连接起来。在这个过程中，需要可以用到 Zigbee 的传感器、Zigbee 的继电器以及 Zigbee 的协调器。

2）在智慧农业大棚系统，串口服务器不仅可以促进串口的拓展，还可以成功转换通信信息和和网络信息，实现信息之间的互相转化。所以工作人员需要将串口服务器的工作做好，确定好串口服务器的网址，确定好串口服务器的相关工作形式等。

3）根据系统的软件设计需求来看，还需要另外配备电脑、 手机、路由器等。有了这些的存在，才能确保设备之间可以正常通信，不会发生信号中断的现象。

4）当所有的设计都安排妥当之后，才能真正开始网页的运行和服务。而网页的运行和服务是需要安装网页服务器， 这样才能真正运行系统

3.2 软件设计

整个系统包括光照模块、土壤模块、温湿度模块和通信模块。 系统关键代码如下：

i（f  val<=50）

{亮 3 盏;}

else  i（f  val>50&&  val<=100）

{亮 2 盏;}

else  i（f  val>100  &&  val<200）

{亮 1 盏;}

else  i（f  val>200）

{灭 3 盏;}

fo（r  i=0;i<5;i++）{

val += analogRead（湿度传感器信号引脚）;} val /=5;

while（val<30） {浇水;

fo（r  i=0;i<5;i++）{       // 多次测量取平均值

dampness_value += analogRead（湿度传感器信号引脚）;   }

dampness_value /= 5;} i（f  HValue<=30）

{ digitalWrite（LED，LOW）; i（f  Cnt==0）{

Serial.prin（t  "AT+CSCS=＼"GSM＼"＼r＼n"）; Serial.prin（t  "AT+CMGF=1＼r＼n"）;

Serial.prin（t  "AT+CMGS=＼"XXXXXXXXXXX＼"＼r＼n" Serial.prin（t  "Alarm！！！  H="）;

Serial.prin（t  HValue）; Serial.write（0x1A）; delay（50）;  }

4 总结

本设计是基于 ARM 无线传感器节点系统进行研究，实现了节点在农田的温湿度的监测，使农田的监测更加的方便快捷。实现了对无线传感器网络节点的硬件电路设计，完成了嵌入式设备与硬件设备的连接，实现了节点的数据采集和传输功能;节点顺利对农田大棚温湿度进行监测，监测的结果符合预期的实验结果，达到了预想的效果。

（作者单位：咸阳职业技术学院）