基于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的大棚蔬菜環(huán)境監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)
0 引 言
隨著越來(lái)越多的人選擇走向大城市發(fā)展,我國(guó)務(wù)農(nóng)人口數(shù)目在不斷下降,每位務(wù)農(nóng)人員相對(duì)需要照顧的土地和重?fù)?dān)也變大了許多。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)模式已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)下農(nóng)村勞動(dòng)力下降的社會(huì),與此同時(shí),科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,一些新穎的科學(xué)技術(shù)也隨之被應(yīng)用到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,我國(guó)農(nóng)業(yè)種植技術(shù)取得了很大的進(jìn)步,為此,農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型和高效管理模式顯得至關(guān)重要。
計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)已成為普遍的工具,本系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)與農(nóng)業(yè)大棚聯(lián)系起來(lái),由傳感器采集大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù),通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將其傳送至指定的服務(wù)器,同時(shí)在大棚內(nèi)安裝一系列半自動(dòng)化設(shè)備,通過(guò)繼電器控制其開(kāi)關(guān),農(nóng)戶使用計(jì)算機(jī)登錄服務(wù)器找到屬于自己的設(shè)備,通過(guò)驗(yàn)證后即可查看上報(bào)數(shù)據(jù),比如空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、土壤濕度等。還可以利用手機(jī)掃描二維碼綁定設(shè)備,如在小程序中找到自己的設(shè)備,實(shí)現(xiàn)手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制,為大棚內(nèi)的蔬菜提供最佳的生長(zhǎng)環(huán)境。這套系統(tǒng)能夠使農(nóng)戶及時(shí)了解種植和管理,通過(guò)對(duì)蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)和控制將所得數(shù)據(jù)與最佳生長(zhǎng)環(huán)境作比較,使種植過(guò)程變得更加輕松。
監(jiān)控過(guò)程中數(shù)據(jù)不斷上傳,農(nóng)戶可以設(shè)置上傳周期,同時(shí)自動(dòng)生成折線圖,方便農(nóng)戶直觀觀察,使信息的可信度進(jìn)一步提高。農(nóng)戶可隨時(shí)隨地通過(guò)手機(jī)進(jìn)行查詢,無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間蹲守在大棚周?chē)?,?shí)現(xiàn)了勞動(dòng)力的解放,對(duì)于我國(guó)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型和發(fā)展有著重要意義 [1-3]。
本文基于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)構(gòu)建了大棚蔬菜環(huán)境監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠隨時(shí)讓農(nóng)戶了解自己大棚內(nèi)的相關(guān)信息,農(nóng)戶通過(guò)手機(jī)二維碼查詢系統(tǒng)可以查詢大棚內(nèi)蔬菜的種類(lèi)和環(huán)境信息。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的大棚蔬菜環(huán)境監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)能夠方便農(nóng)戶隨時(shí)隨地了解自己名下大棚內(nèi)的相應(yīng)信息,農(nóng)戶只需掃描對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的二維碼,系統(tǒng)就能夠與服務(wù)器對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)連接。數(shù)據(jù)庫(kù)的管理信息系統(tǒng)可自動(dòng)關(guān)聯(lián)到當(dāng)前用戶需要獲得的產(chǎn)品信息,并根據(jù)當(dāng)前的用戶級(jí)別進(jìn)行信息篩選,最終顯示符合用戶需求的信息。農(nóng)戶只需通過(guò)手機(jī)微信小程序就能夠了解該大棚內(nèi)種植蔬菜對(duì)應(yīng)的生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù),同時(shí)也可以生成歷史數(shù)據(jù)圖形,直觀地看出某一時(shí)刻某種環(huán)境參數(shù)發(fā)生的變化,從而發(fā)現(xiàn)大棚內(nèi)存在的問(wèn)題,通過(guò)手機(jī)端下發(fā)命令控制繼電器,以改變環(huán)境參數(shù)。半自動(dòng)化的蔬菜種植系統(tǒng)將給我國(guó)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型和發(fā)展提供一個(gè)很好的思路 [4-6]。通過(guò)計(jì)算機(jī)登錄服務(wù)器,農(nóng)戶即可進(jìn)入系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括登錄、綁定設(shè)備、環(huán)境參數(shù)查看、計(jì)算機(jī)端自動(dòng)控制、二維碼掃描識(shí)別功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
2 系統(tǒng)模塊功能
系統(tǒng)可以劃分為 4 個(gè)模塊,分別是參數(shù)顯示模塊、控制模塊、二維碼掃描模塊和關(guān)于我們模塊。系統(tǒng)模塊如圖3所示。
基于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的大棚蔬菜環(huán)境監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)中每個(gè)模塊的功能如下。
(1)參數(shù)顯示模塊 :顯示大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù),例如空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、土壤濕度等。
(2)控制模塊 :農(nóng)戶擁有權(quán)限后,可以對(duì)大棚內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行操作,從而改變環(huán)境。
(3)二維碼識(shí)別模塊 :農(nóng)戶通過(guò)手機(jī)掃描二維碼綁定設(shè)備,即可隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)的環(huán)境。
(4)關(guān)于我們模塊 :此模塊方便用戶了解客戶端功能和開(kāi)發(fā)者信息管理。
3 系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)
3.1 系統(tǒng)展示界面
系統(tǒng)展示界面是系統(tǒng)的重要組成部分。農(nóng)戶可直觀看到系統(tǒng)功能,方便簡(jiǎn)潔的系統(tǒng)主界面能夠?yàn)檗r(nóng)戶帶來(lái)更好的體驗(yàn)。系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)主界面如圖 4 所示,顯示有“參數(shù)顯示”“控制模塊”“二維碼”“關(guān)于我們”字樣,用戶使用時(shí)可自行選擇。
3.2 系統(tǒng)參數(shù)顯示功能實(shí)現(xiàn)
農(nóng)戶可在計(jì)算機(jī)端查看相關(guān)參數(shù),并自由設(shè)置查看某個(gè)時(shí)間段的數(shù)據(jù)。參數(shù)信息效果如圖 5、圖 6 所示。
3.3 控制模塊功能實(shí)現(xiàn)
進(jìn)入控制界面,農(nóng)戶可自由選擇自動(dòng)模式或手動(dòng)模式,自動(dòng)模式將按照預(yù)先設(shè)定的程序執(zhí)行,手動(dòng)模式則需要自己操作??刂颇K界面如圖 7 所示。
3.4 二維碼功能實(shí)現(xiàn)
當(dāng)用戶點(diǎn)擊二維碼按鈕時(shí),網(wǎng)頁(yè)會(huì)彈出一個(gè)二維碼,農(nóng)戶只需拿出手機(jī)掃描二維碼進(jìn)行初次身份認(rèn)定后,即可在手機(jī)上進(jìn)行計(jì)算機(jī)端的操作。二維碼如圖 8 所示。
4 結(jié) 語(yǔ)
本文系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行大棚蔬菜環(huán)境的檢測(cè)和控制,通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境參數(shù)的采集,再通過(guò) WiFi 將所得數(shù)據(jù)傳至服務(wù)器。環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)信息采集和分析,控制模塊可改變環(huán)境參數(shù),實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的數(shù)字化、可控化、流程化。農(nóng)戶通過(guò)手機(jī)或計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)的環(huán)境,節(jié)約了大量時(shí)間和精力。本文系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)、收集、處理,集成化程度高,與國(guó)家農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的政策相吻合,對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型和升級(jí)有著正面的意義,同時(shí),半自動(dòng)化和流程化種植減少了人力物力的消耗,一定程度上節(jié)省了經(jīng)濟(jì)成本。