论文基于物联网智慧农业大棚系统的设计，该文是智慧农业有关论文写作技巧范文与联网和大棚和农业相关硕士毕业论文范文.
蒋益峰
（缙云县农业局, 浙江丽水 321400）
[摘 要] 近年来,物联网技术已经成为了国际互联网信息领域的热点研究课题,它代表了人类未来网络发展的整体趋势.在以信息传输、智能自动化为主的现代农业中应用物联网技术是一种全新的尝试也是挑战.本文就围绕该技术探讨了智慧农业大棚系统中的灌溉模型设计算法与应用实现,证明物联网与现代化农业相结合的有效性.
[关键词] 物联网
智慧农业大棚系统
大棚灌溉模型
设计
应用
[中图分类号] S625[文献标识码] A[文章编号] 1003-1650 （2016）04-0082-01
在农业产业中,物联网是形成农业工程项目的重要基础技术之一.现如今,技术越来越发达的物联网技术正在一步步融入农业生产,它不仅能够智能部署农业生产现场的种植环境、采集温度、湿度、光照、病虫害以及二氧化碳浓度等等图像数据信息,也能够组建监控网络,实现对农业生产环境的全时段感知和预警,辅助农业生产作出智能化科学决策,实现精确化种植与可视化管理.可以说,物联网技术为我国正在转型期间的智慧农业带来了全新的技术理念与有利条件,值得更深一步研究和推广应用.
1 基于农业物联网技术的智能大棚系统耗水量分析
基于现代农业的物联网关键技术有许多,例如农业信息感知技术、处理技术以及传输技术等等,它们中还涉及到农业传感器、GPS定位系统、无线射频识别器、遥感以及二维码技术等等.这些技术围绕农业环境信息展开,对种植农作物中的空气、温湿度、土壤水分含量、肥料以及化学元素数据进行分析,为农业作物在生长阶段提供了全方位的技术监测,随时为农业生产提供各式各样的技术支持.本文所提到的基于物联网技术的智能农业大棚灌溉系统,它就是考虑到大棚中不能直接利用天然降水,需要为其寻找灌溉水源渠道.为了避免传统人工灌溉的不确定性,围绕物联网所创建的灌溉模型就实现了对智能农业大棚系统的精确化灌溉管理,其中也包括了对大棚耗水量的技术管理.
首先,要明确智能化农业大棚系统虽然在科技技术上相对发达,但是它所能提供的农作物生长环境与野外大田作物还是存在明显区别的,就比如说作物生长环境差别.先说光照条件,大棚内是要明显弱于野外大田的,而反观增温保湿控制效果则相对强于大田种植.而在最重要的灌溉方面,农业大棚的灌溉水源主要来自于人工供水,它虽然不受雨水天气环境限制,但是毕竟大棚内的环境相对十分封闭,内部风流动速度相对较小,对水的蒸发作用也相对薄弱,这让大棚内始终处于一个湿度较高的水平,平稳了大棚灌溉中对耗水量的需求.本文以浙江丽水缙云县在2014~2015年度的大棚黄瓜种植为例,对其耗水量数据进行量化分析.首先选取长度为25m,宽度为2.5m的大棚地块展开试验,通过物联网数据库技术对大棚黄瓜种植的月耗水量与平均月温度值进行统计比较,结果如表1.
从表1可以看出县内智能大棚黄瓜种植的月平均耗水量及温度变化整体趋势,二者存在相似关系,呈现中间阶段高初期末期阶段低的波峰波谷状态.所以说,温度因素对智能大棚的耗水量影响是偏大的,而其余因素则可以忽略不计.利用温度数据分析来估算大棚的平均耗水量也是灌溉模型建立的关键基础[1].
2 智能大棚系统灌溉模型简析
考虑到表1中智能大棚中的温度数据处于波动起伏状态,所以要根据不同时段的不同温度条件来评估大棚中黄瓜种植的耗水量F（Ti）随温度变化的基本变化规律.根据数据库数据对大棚2014~2015年度种植的耗水量进行整体分析,再将日平均温度作为衡量大棚耗水量的重要指标,为大棚日平均耗水量基于平均温度T进行线性函数模型建立：
F（Ti）等于k x T
再根据以上灌溉函数模型来估算大棚的日平均耗水量,进而得到大棚黄瓜实施灌溉的具体时间：
在公式中,灌溉总水量即：
根据上述模型每天从数据库中调用历史温度数据以及假设温度数据,其目的就是分析和计算大棚黄瓜在生长期间的具体灌溉时间（以天为基本单位）.确定好灌溉时间和每天灌溉时间以后,就可以利用上位机来发送智能控制指令,对黄瓜作物实现每日自动灌溉,每天灌溉后都会对大棚耗水量进行数据分析,然后结合黄瓜生长情况计算次日的灌溉水量,以此类推日复一日进行[2].
3 灌溉模型的应用
首先,灌溉模型中的硬件结构通过网关、继电器来控制电磁阀开关,并借助上位机发送命令来实现灌溉指令,最终形成实际灌溉行为.每天大棚灌溉系统的用水总量都要通过流量传感器来精细计算,每当水流经过流量传感器时,数据线就会产生持续脉冲,通过脉冲来实现对用水量的评估.在每天的农作物灌溉过程中,都要提前设置灌溉水量上限,根据实际需求来确定灌溉流程和灌溉起始时间.在系统模型中,网关除了采集和上传上位机命令数据并实现信息传达外,它还能够在农作物灌溉过程中实现合理的组织协调功效,如图1.
如图1所示,灌溉模型主要利用上位机结合智能通讯方式来实现对农业大棚中农作物的灌溉功能.当灌溉工作开始后,系统模型会将控制命令发送到各个网关节点,通过网关节点来具体驱动相应结构控件的功能操作,按照顺序一步步完成灌溉流程[3].
4 总结
本文基于物联网诸多技术所设计的智能大棚灌溉模型在农业种植上实现了节水与精确灌溉功能,相比于传统人力灌溉更加省力,灌溉精确度更加到位,在获取历史数据方面也相当便捷,误差较小.总体来说它是具有很好的业界实用价值的,值得在县内智慧农业大棚系统的未来建设中进行更深层次的科学研究与应用推广.
参考文献
[1]张新,陈兰生,赵俊等.基于物联网技术的智慧农业大棚设计与应用[J].中国农机化学报,2015,36（5）:90-95.
[2]王建平,房振宏,焦翠玲等.基于物联网技术的智能蔬菜大棚构建[J].广东农业科学,2011,38（5）:200-201.
[3]初洪龙.基于物联网的智能农业大棚的研究与实现[D].大连理工大学,2014.39-45.
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