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发达国家设施农业已具备了技术成套、设施设 备完善、生产规范、产量稳定、质量保证性强等特点，形 成了设施制造、环控调节、生产资材为一体的产业体系， 能根据动植物生长的最适宜生态条件在现代化设施农业内 进行四季恒定的环境自动控制，使得不受气候条件的影 响，实现了周年生产、均衡上市。 当前，国内正处在由传统农业向现代化农业转变的 过渡时期，智能温室大棚已经成为了现代化农业的一个重 要的组成部分，国内智能温室自动监控系统的应用与研究 已经从引进吸收阶段开始向综合性研究、创新应用阶段过 渡，未来几年，物联网智能农业将迎来飞速发展的新时期。 系统技术架构 依据温室大棚环境控制目标及参数特点，以物联网技 术为支撑，设计温室大棚智能控制系统，实现温室大棚环 境参数的全面感知、可靠传输与智能处理，达到温室大棚 自动化、智能化、网络化和科学化生产的目标[1]。该系统由 主控系统和节点相结合设计，系统可在两种模式下运行， 在没有网络的条件下，可以通过人工按键模式操作系统。 如图1所示，本设计基于互联网技术大棚农业监测控制系 统，主要实现对农作物的环境生长参数指标的监测，并通 过管理机制，实时改善农作物的最佳生长环境方案。 系统基于物联网体系架构，采用4层结构进行设计，分为感知层、控制层、网络层、应用层4个部分。 1）感知层由各类传感器和摄像头组成，用于采集光 照强度、土壤温湿度、CO2 浓度、空气温湿度以及大棚内的 图像。 2）控制层由水帘、风扇、补光灯、散热器、滴灌管、 放风设备、遮阳设备组成，满足对智能温室大棚的温湿 度、光照强度等生长条件进行调控的需求。 3）网络层由Zigbee收发设备、路由器、工业平板电 脑、云平台等组成，通过Zigbee无线传输技术把传感器数据 每20s一次发送给接收器，然后通过工业平板电脑每20min 一次把信息发送到云平台上。摄像头图像通过路由器实时 传输到云平台。 4）应用层包括PC端平台、手机APP和主控制平台，主 控制平台可以直接对控制层的设备进行控制，PC端和手机 APP发送指令通过云平台传输给主控平台，完成对控制层 设备的控制。 传感器节点设计 传感器节点是无线传感器网络的基本功能单元，传感 器节点由传感器单元、处理器单元、无线通信单元和电源 管理单元组成。传感器单元负责区域内的信息采集和数据 转换；处理器负责控制整个传感器节点的操作，存储和处 理本身采集的数据和其他节点发来的数据；无线通信单元 负责与其他传感器节点进行通信，交换控制信息和收发采 集上来的数据；电源模块为传感器节点提供运行所需的能量。 |
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