基于物联网对农作物的实时监测与控制系统
摘要：在科技时代背景下，物联网、云计算以及大数据等高新技术的在各个领域的应用越来越普遍，自动化、智能化、数字化已经成为整个社会的总体发展趋势，农业作为我国的基础产业，更需要在农业生产中积极引进现代化新技术，以便在促进农作物增收丰产的同时，推动农业生产技术的健康发展，基于此，笔者通过对实际设计案例的观察分析，针对系统主要硬件组成、传感器等各个物联网农作物实时监测与控制系统重要设计环节展开研究探讨，旨在促进高新技术在农业生产中的有效应用。 关键词：物联网；农作物；实时监测控制系统
备注：大学生创新创业训练计划项目基金资助
引言
最近几年,物联网技术不断创新发展,并且在各个领域得到普遍应用，从而催生了物联网智慧城市、智慧建造等新鲜事物，而物联网技术与农业生产的有机融合，也促进了智慧农业的到来，现如今农业生产大棚种植技术有了重大发展，农业大棚环境中设计和应用物联网实时监
测和控制系统，对大棚环境中的温湿度以及光照强度等进行有效监测和控制，有利于促进大棚农作物生长和增收，合理探讨物联网农作物实时监测与控制系统设计，对于智慧农业的实现和发展具有重要意义。 一、物联网概念
作为一种智能控制化互联网，物联网依托智能感受设备做到了使用互联网输送指定的物品到终端设备上，并实现了物品和物品之间、人与人之间以及人与物品之间的信息的广泛连接。和传统的互联网条理模式相比的话，物联网系统构架之下的的条理更加细化了，分为三个层面分别是认知层面、应用层面以及互联网层面，其中认知层面的组成部分有非有线测量检测装置和射频技巧两部分组成；而应用层面的组成部分比较多有智能运输、智能医学、智能物体输送等；最后由可实现固定设备、无线局域网技术、WIMAX科技、双向无线通讯技术以及移动设备等组成的就是互联网层面。这其中互联网的作用是把应用层面和认知层面紧密的联系起来，接着认知层面的讯息通过传感器准确传输到应用层面，然后应用层面将会把接收到的讯息进行处理，最后处理好的讯息再发送到客户终端。 农业监测中关于物联网技术的应用主要特点表现在以下几方面：
1）物联网的发展是在互联网的基础上进行的，同时也是对互联网的一个拓展延伸，物联网的运作是通过有线或者无线的方法连接到互联网，然后通过此通道传递实时信息。
光滑爪蟾2）物联网是有连接感知传递装置的，不过物联网自身也具有一些数据整理的功能，对测量物品进行及时的监控，同时还可以借助云求解与甄别模式使自身的应用范围得到进一步的拓展。
高压瓶3）作为各种各样认知技巧的集合体，物联网的信息来源是非常广泛的，其中很多分布在互联网中的传递感知设备都是为物联网获取信息的工具，不同的传递感知设备获得的内涵和信息样式都是不同的。
二、基于物联网对农作物的实时监测与控制系统设计案例
以下我们介绍的是一种基于物联网对农作物进行实时监测与控制的系统智慧农业系统，此系统是比较复杂的，其中的组成部分有功能执行设备、参数采集传感器、规则设置平台、数据及图像可视化平台以及数据传递和接收模块等，在终端用户的设备上使用者可以详细的对信息进行设置和控制。物联网采集端有许多的硬件组成，其中主要包括显示模块、通
信模组、环境参数传感器和调节控制模块以及电源模块等。另外灌溉设备、光照设备、风扇设备和摄像头等这些设备都是功能执行设备。
1.系统主要硬件组成
智慧农业系统的处理器是STM32系列处理器，这个处理器的外设资源是非常的丰富的，其有高达80MHz的工作频率。智慧农业系统不仅仅有市面常见的环境参数传感器，另外还可以借助GSM模块开展了交互，这整个系统的优点就是低成本、低功耗以及使用方便。
2.传感器
紫外光固化树脂2.1光照传感器
智慧农业系统传输农业环境中光照强度的详细的数字信息的时候，是通过BH1750传感器内置的16位模数转换器通过12C协议实现的，这个过程中是不用特别繁琐复杂的计算的。对传感器的测量结果进行验证的时候可以采用光度计开展，光度计测得的光照强度其是用Lx（勒克斯）物理单位标识的。
压力检测装置2.2气体传感器
在进行气体检测的时候使用的是一种可以识别多种气体的CCS811型传感器，这种传感器在很多种气体的探测中都有使用，此种传感器的优点是稳定性比较好且寿命比较长，另外其灵敏度也是比较高的，传感器的导电率会随着环境中气体浓度的增大而变大，但是电阻会降低，这就增大了模拟信号的输出最终达到测量农业环境中气体参数的目的。
2.3温湿度传感器
农业大棚使用的是SHT30型温湿度传感器对温湿度进行采集，此项装置测量温度的范围在-40℃到125℃之间，其温度的测量精度是比较高的在+-0.3℃，另外测量湿度的时候其范围在0%RH到100%RH之间，测量湿度的精度是+-3%RH。
3通信模块
物联网的传输层是由ESP8266串口WiFi模块来承担的，通过此模块可以实现串口或TTL电平转换为符合Wi-Fi无线网络通信标准之下的嵌入式模块的目的。计算机或者是移动终端和设备的通信就是通过此模块的运行而实现的。
4数据可视化应用
华为OceanBooster平台可以实现数据可视化的目的，其是通过分析收集到的环境温湿度数据、设备状态数据信息以及位置信息数据，再通过功能模块如虚拟地图、仪表以及折线图处理实现的。举例来说，光照可视化图表可以反应出环境变化信息的实时变化，通过设备对光照数据进行采集在图标中进行对应的记录，随着采集的数据点的增多图标上就会形成一条可视化的变化曲线。除此以外此平台还可以实现下发命令的目的，通过系统可以手动控制模拟风扇和LED照明灯这些个农业设施，还能够在云平台进行控制规则的建立完善，通过此平台既可以实现农作物实时图像的观察，同时还能够对农业设施实现智能化的控制目的。
红外光通讯
5输出设备
智慧农业系统中的输出设备比较多，比如温室补光灯、排气扇、CO2发生器、遮阳卷帘机以及温室加湿器和气体警报控制器等设备。系统内的各种数据采集传感器将采集到的数据输送到华为OceanBooster平台，并通过对控制规则的对照自行开启相应的工作设备进行调节，调节之后的数据再被收集传输到平台上，直至调节到合适的范围内，这个过程科学的对农作物的生长环境进行了控制，有利于增加农作物产量。
6.建立控制规则
该系统内云平台上不仅仅可以对采集上传的数据实现可视化的观测，还能够在控制规则的规范下，通过下发命令方式对联网的各种农业设备设施实行智能的调节和科学的控制。
三、系统验证
进行系统验证的时候可以把土豆生长所需最合适的光照强度、土壤含水量以及温度和湿度等数据输入到平台相关模块，对程序进行合理的调适之后进行下载，在上电后再对模式进行科学选择。当选为人工模式运转时，硬件输出设备的开启和关闭等是通过人工操作按键进行手动控制的；智能模式则不同，其是根据传感器采集传输的相关数据和土豆最合适的条件数据进行对比，然后自动的进行调整输出，对大棚内的环境进行自动调节；远程模式下操作者可以通过手机等终端设备实时监测大棚内的各种环境参数，其是通过对比文献标准数值来验证在作物生长过程中模糊算法所起到的作用的。
结束语：在各个方面都在朝向智能化数字化发展的情况下，智慧农业势必会成为我国农业领域发展的必经之路，而物联网技术在农业生产用的有效应用，正是农业朝向智慧化发展
的重要途径，因此笔者呼吁相关人员积极开展物联网农作物实施监测与控制系统设计研究，以便进一步促进农业生产与物联网技术的深度融合，并借此促进农作物增产增收和改善农作物品质。
参考文献
龙芯3b
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