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【摘 要】农业智慧温室大棚由骨架和覆膜组成，可为农作物生长提供一个优越可控的空间。是近几年兴起并迅速推广的设施农业新型模式。农业智慧温室大棚，主要由农业温室大棚、智慧农业温室大棚信息展示屏、各种无线传感器、控制器及系统软件等组成。本文简单介绍了农业智慧温室大棚关键技术及温度、通风、光照、水分、湿度控制和视频监控方法。供从事农业智慧温室大棚生产和操作人员参考，不足之处请专家及同行批评指正。
【关键词】农业智慧温室大棚;关键技术;应用分析
1农业智慧温室大棚
农业智慧温室大棚由骨架和覆膜组成，可为农作物生长提供一个优越可控的空间。是近几年兴起并迅速推广的设施农业新型模式。农业智慧温室大棚，可实时无线采集和传输温室大棚内的温度、湿度、光照、土壤温度、土壤湿度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数，通过PC电脑、移动手机和平板电脑以直观的图表和曲线的方式显示给用户，并根据种植作物的需求提供各种声光启动紧急信号信息。它主要由农业温室大棚、智慧农业温室大棚信息展示屏、各种无线传感器、控制器及系统软件等组成。
1.1农业智慧温室大棚信息展示屏
农业智慧温室大棚信息展示屏由液晶板拼接而成，用于展示农业大棚内各无线传感器采集的环境数据和现场场景;同时展示屏也是展示智慧农业的一个窗口。
1.2农业智慧温室大棚传感器
无线传感器包括无线空气温湿度传感器、无线土壤温湿度传感器、无线土壤PH传感器、无线光合有效辐射传感器、无线传感器、非常高频RFID读卡器、摄像头等。无线传感器采集的数据经网关转换成信号接入物联网信息平台，非常高频RFID读卡器经其配套设备设备服务器接入物聯网信息平台;所有传感器用于采集农业大棚内影响作物生长的空气温湿度、土壤温湿度、土壤PH值、光合有效辐射、CO2浓度等环境数据，以及进出农业大棚人员物资信息和农作物生长现场的图像经物联网信息平台上传到物联网平台服务器。
1.3农业智慧温室大棚控制器
农业智慧温室大棚控制器由加热、喷灌、通风、卷帘设备及其配套PLC及设备服务器组成，当传感器采集的环境数据与标准值对比超出临界范围时，控制器自动启动相关硬件设备对作物生长环境加热、施肥浇水、通风、卷帘加减光照辐射，实现作物生长过程准确控制。
1.4农业智慧温室大棚系统软件
农业智慧温室大棚系统软件安装在实验平台服务器，用于对采集的数据汇总、展示、比对控制。深圳信立科技智能大棚环境监测系统基于无线传感器网络技术，它的优势在于低功耗运行，高精度采集和系统性能稳定运作，实现PC电脑、移动手机和平板电脑的监控，可广泛应用于设施农业、园艺、畜牧业等领域，为实现对设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。
“农业智慧温室大棚”就是充分应用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术、无线通信技术及相关人士智慧与知识，实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。
2农业智慧温室大棚关键技术
2.1传感器技术
该技术通过声、光、电、热、力、位移、湿度等信号来感知现实世界，是物体感知物质世界的“感觉器官”。
2.2网络通信技术
该技术是物联网物理系统的状态数据和应用服务的反馈信号传输的基础。
2.3信息处理技术
该技术通过对感知的数据和采集的信息进行处理、分析和决策，实现对物理实体的有效监控与管理。
2.4自动控制技术
由控制执行器接收并执行命令，最终影响物理实体状态，形成从物理世界到信息空间再到物理世界的循环过程。
2.5AI图像识别技术
该技术对图像进行不同层次的加工，以识别各种模式的目标和对象，在农业领域可用于病虫害识别等。
2.6智能终端设备与标准化生产管理深度整合技术
智能终端设备能够成功实现智能化管理，核心在于基于物联网的精准、完备的数据采集，而所有关键环节的数据采集贯穿于标准化生产管理之中。工作人员利用智能终端设备，通过智能分析系统将智能传感设备收集的数据、标准化生产管理系统所下达的任务和农产品物流运输销售信息进一步处理、整合，最终将信息反馈到生产环节，指导农业生产。
3农业智慧温室大棚技术应用分析
3.1温度控制
夏季采用自然通风和强制通风相结合的方式进行降温。控制器根据目标温度与实际室温的偏差以及室温的变化率进行模糊计算。需要降温时，首先开启顶窗系统进行自然通风，调整温室内温度。经过一段时间后，如温度达不到目标温度值，则开启侧窗系统。如自然通风不能达到温室内温度要求，则关闭自然通风，采用强制通风的方式来控制室内温度。如温度仍达不到目标要求，系统会开启温度过高报警，提示用户增加降温设备。
3.2通风控制
由室内传感器采集温室内部上、中、下位置温度值，模糊计算室内温差值。如温差值过大，系统开启循环风机。传感器同时采集室内湿度值，如湿度值偏差过大，则开启循环风机，以平衡室内湿度偏差值。还可以根据二氧化碳浓度选择开启或者关闭循环风机。通风换气装置可由电脑操作人员通过控制装置操作，也可进行定时通风设置。
3.3光照控制
1）遮光控制功能。系统将室外气象站采集的光照值与设定的目标控制值进行对比。如采集到的数值高于系统目标设定值，系统展开外拉幕进行遮光;如采集到的数值低于系统目标设定值，系统则收拢外拉幕。外拉幕的展开与收拢可以由控制器定时操作，也可由工作人员通过控制器操作。2）补光控制功能。系统将室内数据采集器传回来的高灵敏度光照值与设定目标值进行对比。如采集到的数值高于设定目标值，系统自动关闭补光灯;如采集到的数值低于设定目标值，系统自动打开补光灯。系统还设置有光照累积时间值，如光照累积时间不够，补光灯会在设定时间打开进行补光。
3.4水分控制
系统将土壤湿度传感器采集的湿度值与设定目标值进行对比。如采集到的数值高于设定目标值，系统自动关闭灌溉阀门;如采集到的数值低于设定目标值，系统自动打开灌溉阀门。采取定时轮灌的方式，既能够有效保护水泵，又利于土壤更好地吸收水分。
3.5湿度控制
系统将室内湿度传感器采集到的数值与目标设定值进行对比。如采集到的数值高于目标设定值，系统自动关闭喷雾阀门;如采集到的数值低于目标设定值，系统自动打开喷雾阀门，保障湿度调整到最佳状态。
3.6视频监控
视频监控可用于探测农作物的生长情况和病虫害发生情况，并可以监控其他环境调控设备是否在正常执行命令等，为农业生产的可视化管理提供保障。
（作者单位：河南省平舆县辛店乡农业农村服务中心）
【关键词】农业智慧温室大棚;关键技术;应用分析
1农业智慧温室大棚
农业智慧温室大棚由骨架和覆膜组成，可为农作物生长提供一个优越可控的空间。是近几年兴起并迅速推广的设施农业新型模式。农业智慧温室大棚，可实时无线采集和传输温室大棚内的温度、湿度、光照、土壤温度、土壤湿度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数，通过PC电脑、移动手机和平板电脑以直观的图表和曲线的方式显示给用户，并根据种植作物的需求提供各种声光启动紧急信号信息。它主要由农业温室大棚、智慧农业温室大棚信息展示屏、各种无线传感器、控制器及系统软件等组成。
1.1农业智慧温室大棚信息展示屏
农业智慧温室大棚信息展示屏由液晶板拼接而成，用于展示农业大棚内各无线传感器采集的环境数据和现场场景;同时展示屏也是展示智慧农业的一个窗口。
1.2农业智慧温室大棚传感器
无线传感器包括无线空气温湿度传感器、无线土壤温湿度传感器、无线土壤PH传感器、无线光合有效辐射传感器、无线传感器、非常高频RFID读卡器、摄像头等。无线传感器采集的数据经网关转换成信号接入物联网信息平台，非常高频RFID读卡器经其配套设备设备服务器接入物聯网信息平台;所有传感器用于采集农业大棚内影响作物生长的空气温湿度、土壤温湿度、土壤PH值、光合有效辐射、CO2浓度等环境数据，以及进出农业大棚人员物资信息和农作物生长现场的图像经物联网信息平台上传到物联网平台服务器。
1.3农业智慧温室大棚控制器
农业智慧温室大棚控制器由加热、喷灌、通风、卷帘设备及其配套PLC及设备服务器组成，当传感器采集的环境数据与标准值对比超出临界范围时，控制器自动启动相关硬件设备对作物生长环境加热、施肥浇水、通风、卷帘加减光照辐射，实现作物生长过程准确控制。
1.4农业智慧温室大棚系统软件
农业智慧温室大棚系统软件安装在实验平台服务器，用于对采集的数据汇总、展示、比对控制。深圳信立科技智能大棚环境监测系统基于无线传感器网络技术，它的优势在于低功耗运行，高精度采集和系统性能稳定运作，实现PC电脑、移动手机和平板电脑的监控，可广泛应用于设施农业、园艺、畜牧业等领域，为实现对设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。
“农业智慧温室大棚”就是充分应用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术、无线通信技术及相关人士智慧与知识，实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。
2农业智慧温室大棚关键技术
2.1传感器技术
该技术通过声、光、电、热、力、位移、湿度等信号来感知现实世界，是物体感知物质世界的“感觉器官”。
2.2网络通信技术
该技术是物联网物理系统的状态数据和应用服务的反馈信号传输的基础。
2.3信息处理技术
该技术通过对感知的数据和采集的信息进行处理、分析和决策，实现对物理实体的有效监控与管理。
2.4自动控制技术
由控制执行器接收并执行命令，最终影响物理实体状态，形成从物理世界到信息空间再到物理世界的循环过程。
2.5AI图像识别技术
该技术对图像进行不同层次的加工，以识别各种模式的目标和对象，在农业领域可用于病虫害识别等。
2.6智能终端设备与标准化生产管理深度整合技术
智能终端设备能够成功实现智能化管理，核心在于基于物联网的精准、完备的数据采集，而所有关键环节的数据采集贯穿于标准化生产管理之中。工作人员利用智能终端设备，通过智能分析系统将智能传感设备收集的数据、标准化生产管理系统所下达的任务和农产品物流运输销售信息进一步处理、整合，最终将信息反馈到生产环节，指导农业生产。
3农业智慧温室大棚技术应用分析
3.1温度控制
夏季采用自然通风和强制通风相结合的方式进行降温。控制器根据目标温度与实际室温的偏差以及室温的变化率进行模糊计算。需要降温时，首先开启顶窗系统进行自然通风，调整温室内温度。经过一段时间后，如温度达不到目标温度值，则开启侧窗系统。如自然通风不能达到温室内温度要求，则关闭自然通风，采用强制通风的方式来控制室内温度。如温度仍达不到目标要求，系统会开启温度过高报警，提示用户增加降温设备。
3.2通风控制
由室内传感器采集温室内部上、中、下位置温度值，模糊计算室内温差值。如温差值过大，系统开启循环风机。传感器同时采集室内湿度值，如湿度值偏差过大，则开启循环风机，以平衡室内湿度偏差值。还可以根据二氧化碳浓度选择开启或者关闭循环风机。通风换气装置可由电脑操作人员通过控制装置操作，也可进行定时通风设置。
3.3光照控制
1）遮光控制功能。系统将室外气象站采集的光照值与设定的目标控制值进行对比。如采集到的数值高于系统目标设定值，系统展开外拉幕进行遮光;如采集到的数值低于系统目标设定值，系统则收拢外拉幕。外拉幕的展开与收拢可以由控制器定时操作，也可由工作人员通过控制器操作。2）补光控制功能。系统将室内数据采集器传回来的高灵敏度光照值与设定目标值进行对比。如采集到的数值高于设定目标值，系统自动关闭补光灯;如采集到的数值低于设定目标值，系统自动打开补光灯。系统还设置有光照累积时间值，如光照累积时间不够，补光灯会在设定时间打开进行补光。
3.4水分控制
系统将土壤湿度传感器采集的湿度值与设定目标值进行对比。如采集到的数值高于设定目标值，系统自动关闭灌溉阀门;如采集到的数值低于设定目标值，系统自动打开灌溉阀门。采取定时轮灌的方式，既能够有效保护水泵，又利于土壤更好地吸收水分。
3.5湿度控制
系统将室内湿度传感器采集到的数值与目标设定值进行对比。如采集到的数值高于目标设定值，系统自动关闭喷雾阀门;如采集到的数值低于目标设定值，系统自动打开喷雾阀门，保障湿度调整到最佳状态。
3.6视频监控
视频监控可用于探测农作物的生长情况和病虫害发生情况，并可以监控其他环境调控设备是否在正常执行命令等，为农业生产的可视化管理提供保障。
（作者单位：河南省平舆县辛店乡农业农村服务中心）