傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大棚中，一般采用水銀式溫度計(jì)測(cè)量溫度，機(jī)械式濕度計(jì)測(cè)量大棚濕度，存在人工測(cè)量讀數(shù)精度低、人工勞動(dòng)量過大的問題，造成了勞動(dòng)力資源的浪費(fèi)，大大降低了農(nóng)業(yè)大棚的生產(chǎn)效率。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，將會(huì)給傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)帶來一場(chǎng)重大的智能化變革，針對(duì)上述傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚存在的問題，小兔于是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚生產(chǎn)相結(jié)合，利用各類環(huán)境參數(shù)傳感器構(gòu)建了智慧農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)，以期為農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支持。

    智慧農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

   1.智慧農(nóng)業(yè)大棚||監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)中包含了WSN技術(shù)的信息采集功能；物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營支撐平臺(tái)主要是利用農(nóng)業(yè)任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式，與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的結(jié)合，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸與處理，監(jiān)控大棚中的溫度、濕度；無線傳輸平臺(tái)采用通信技術(shù)和ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)距離的傳輸；生產(chǎn)監(jiān)控管理應(yīng)用平臺(tái)中包含了數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置等功能。

   2.硬件設(shè)計(jì)||系統(tǒng)中至少包括空氣溫濕度傳感器、土壤溫度與含水傳感器、二氧化碳濃度傳感器和光照強(qiáng)度傳感器，同時(shí)上述傳感器與系統(tǒng)進(jìn)行通信連接需求要利用ZigBee物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和遠(yuǎn)程通信技術(shù)。系統(tǒng)硬件框架，如圖1所示。

    圖1

   3.空氣溫濕度傳感器||大棚內(nèi)空氣溫濕度傳感器采用的是SHT10集成電路芯片，該芯片采用電容式聚合體測(cè)空氣濕度，能隙式聚合體測(cè)空氣溫度，具有測(cè)量精度高、測(cè)量靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。上述傳感器的信息傳輸方式采用的是RFID無線傳輸方式，該通信方式的有效數(shù)據(jù)傳播距離可達(dá)60m。系統(tǒng)根據(jù)上述傳感器測(cè)量的溫濕度數(shù)據(jù)分析結(jié)果，若出現(xiàn)大棚溫度過高則系統(tǒng)弄控制大棚排風(fēng)機(jī)進(jìn)行排風(fēng)；若大棚內(nèi)空氣濕度過低則控制加濕器進(jìn)行補(bǔ)水。

   4.土壤溫度與含水傳感器||通過在大棚土壤內(nèi)部買入熱敏電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤溫度的測(cè)量；利用土壤溫度通過熱土壤介電常數(shù)測(cè)量土壤含水率。根據(jù)上述傳感器測(cè)得土壤參數(shù)數(shù)據(jù)，若出現(xiàn)土壤缺水，系統(tǒng)控制噴灌裝置進(jìn)行噴灑作業(yè)。

   5.采用基于NDIR原理的紅外光吸收式二氧化碳含量傳感器用來監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)空氣的二氧化碳含量，該傳感器具有測(cè)量度高的優(yōu)點(diǎn)。若上述傳感器檢測(cè)到室內(nèi)二氧化碳濃度過高則系統(tǒng)控制排風(fēng)機(jī)加強(qiáng)通風(fēng)來調(diào)節(jié)室內(nèi)二氧化碳濃度。

   6.光照強(qiáng)度傳感器||利用光敏元件將光照強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將上述電信號(hào)傳輸至系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行分析，若上述光照強(qiáng)度超過系統(tǒng)預(yù)設(shè)的閾值，則控制大棚頂部的遮陽簾遮蔽大棚，減少光照。

   7.ZigBee技術(shù)||ZigBee組網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)之間的相互通信功能，ZigBee技術(shù)傳輸距離短，每一個(gè)ZigBee都是一個(gè)移動(dòng)的信號(hào)，是一種低速傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議。主要應(yīng)用在小范圍內(nèi)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用范圍廣泛，ZigBee組網(wǎng)技術(shù)與其他的無線通信協(xié)議相比，要求低，容易實(shí)現(xiàn)，適用于智慧農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)中。

   8.軟件設(shè)計(jì)||軟件設(shè)計(jì)以Eclipse作為開發(fā)平臺(tái)，使用Java作為語言開發(fā)工具，開發(fā)智慧農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件采用B/S架構(gòu)，用戶工作界面是一個(gè)三層的結(jié)構(gòu)模式，有WWW瀏覽器、Browsr、Server組成，B/S架構(gòu)可以將系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理功能都集中在服務(wù)器中，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的使用過流程，瀏覽器可以通過Web進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，簡(jiǎn)化了電腦運(yùn)行負(fù)荷，降低了用戶成本。

   9.前臺(tái)管理模塊||系統(tǒng)前臺(tái)管理模塊結(jié)構(gòu)是登錄該系統(tǒng)的重要前提，該模塊可以實(shí)現(xiàn)用戶的登陸、信息的查詢、網(wǎng)頁的瀏覽，對(duì)大棚的光線強(qiáng)度、溫度濕度信號(hào)、濃度等參數(shù)進(jìn)行采集，也可以進(jìn)行歷史查詢，實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚進(jìn)行智能監(jiān)控管理的功能。

   10.后臺(tái)管理模塊||后臺(tái)管理模塊是系統(tǒng)中權(quán)限大的一部分，監(jiān)控設(shè)施管理模塊更是系統(tǒng)的核心內(nèi)容，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)監(jiān)控點(diǎn)的管理功能。

   11.服務(wù)器模塊||服務(wù)器模塊是用來連接數(shù)據(jù)通信和終端管理的，在該模塊中，能夠接受來自手機(jī)客戶端、Web端以及其他控制器發(fā)來的數(shù)據(jù)信息。

   12.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)||數(shù)據(jù)采集表中包含了大棚中的所有信息，有光線強(qiáng)度、空氣的溫度與濕度、土壤的溫度與濕度、數(shù)據(jù)以及大棚的編號(hào)等屬性；監(jiān)控單元表的主要功能就是用來記錄大棚中所有監(jiān)控點(diǎn)的真實(shí)信息，有檢測(cè)點(diǎn)的名稱、狀態(tài)等屬性；管理表中有大棚的名稱以及用戶信息等屬性