宋健+王秀+馬偉+秦貴+孫連強+高磊+何佳彤

【摘要】針對設施通風過程中存在的費時費工、操作缺乏科學性等問題，設計采用物聯網技術、移動互聯網技術、電控技術相結合的方法，研發(fā)了1種設施卷膜智能控制系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠對設施卷膜實現電動控制，減少人工投入；通過傳感器感知的溫室環(huán)境數據進行通風口的智能化控制，提升設施管理的科學性、可靠性；基于移動互聯網技術的設施卷膜遠程遙控功能，使農戶可以隨時隨地對溫室通風進行遠程遙控，方便了農業(yè)生產管理。

隨著移動互聯網技術的快速發(fā)展，智能手機從交通、購物、餐飲、家居等多方面影響著人們的生活，而將智能手機應用到農業(yè)生產領域，提高生產管理效率，同樣成為了可能。本研究擬開發(fā)一款用于溫室通風調控的設施卷膜智能控制系統(tǒng)，通過系統(tǒng)的植入，使得溫室通風依據更加科學、操作更加便捷、管理更加高效、成本更加低廉。

設施卷膜智能控制系統(tǒng)將移動互聯網技術與傳感物聯技術相結合，并應用于農業(yè)生產實踐中。系統(tǒng)通過傳感器采集溫室環(huán)境數據，可自行判斷當前環(huán)境是否需要通風，并進行相應的智能化控制；系統(tǒng)預留了電動控制功能，可通過智能控制終端旋鈕或智能手機、遠程計算機實現對通風口的控制。

系統(tǒng)架構與業(yè)務網絡流程

系統(tǒng)由傳感器、智能控制終端、卷膜器、遠程控制軟件組成，如圖1所示。其中，智能控制終端集成了數據采集與解析模塊、智能控制模塊、無線局域網控制模塊和遠程控制模塊。數據采集與解析模塊用于采集傳感器感知的環(huán)境數據，并進行模擬量解析，智能控制模塊根據以上解析的溫室環(huán)境數據對通風進行自判斷控制，無線局域網控制模塊可自行發(fā)射網絡AP，智能手機接入后可對通風口實現無線局域網控制，遠程控制模塊可接入互聯網，用戶通過網絡計算機或智能手機通過遠程控制軟件可以發(fā)送控制指令，遠程遙控溫室通風，如圖2所示。

溫室通風智能控制終端

溫室通風智能控制終端實物如圖3所示，用戶可通過觸摸屏查看溫室環(huán)境數據，并根據作物需求，設定通風所需閾值。數據采集與解析模塊通過4～20 mA電流信號采集傳感器數據，最大可擴展8路，通過解析后得到溫室環(huán)境信息；智能控制模塊根據環(huán)境信息和用戶設定的閾值信息，向接觸器發(fā)送指令，控制卷膜器的正轉與反轉；無線局域網控制模塊將多路卷膜接觸器關聯到模塊內置的繼電器中，當收到無線局域網內的智能手機發(fā)來的控制指令時，對相應的繼電器進行開閉控制，進而控制接觸器實現卷膜器的正反轉；遠程控制模塊可接入網線，將溫室通風實現真正意義上的物聯網，用戶通過智能手機或網絡計算機，在任何地點都能對通風進行遠程遙控。

遠程控制軟件

遠程控制軟件基于Eclipse平臺，使用Java語言開發(fā)，可運行于任意Android系統(tǒng)終端或虛擬機上。

遠程控制軟件界面如圖4所示，軟件可支持最大8路通風口的遠程開模、關膜和停止操作，軟件開發(fā)流程如圖5所示。

應用

系統(tǒng)在北京市昌平區(qū)小湯山國家農業(yè)精準示范基地進行測試試驗，并推廣到大興葡萄園種植基地、房山番茄種植基地、河北秦皇島黃瓜生產基地、安徽宣城煙草育苗基地等，如圖6所示。通過測試試驗和推廣應用，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，能很好的滿足實際工作的需要，“電動、遠程、智能”3種控制方式相輔相成，有效的解決了溫室通風不及時、不科學的問題，減少了人工高成本；閾值設定根據作物不同，可靈活調整，能夠適應設施葡萄、果類蔬菜、煙草育苗等不同類型的通風控制，為作物營造了更好的生長環(huán)境，使得溫室通風更加科學，操作更加便捷，管理更加高效，成本更加低廉。