物联网技术及应用研究(4)
由环境检测传感器、作物生理监测传感器、GPS 及RFID 等构成了物联网农业生产过程智能控制系统的感知层，实现农业生产过程信息的全面感知。它的主要任务是完成各项信息的快速、准确采集和传输，为智能决策提供科学依据。
传输节点由CPU 主板、存储器、无线传输模块I、无线传输模块II及GPRS等组成。无线模块I 可直接接收感知层采集信息；无线传模块II对单对节点传输距离可达3~5km，通过构建传输网络很容易实现采集信息的远距离传输；GPRS模块实现了采集信息的远距离传输，通过互联网可传至所需到达终端；存储模块通过多片互联，可方便扩展存储容量。内、外信息传输通道皆采用无线的方式，外部网络以基于IP 网络技术和提供通用分组无线业务的GPRS 通信网络为基础。内部网络采用短距离、低功率ZigBee 无线通信技术，结合农业领域专用系列传感器对农产品生长环境中的温湿度、pH、光照以及土壤养分等数据进行采集和传输。
该智能大棚的主控系统采用Linux操作系统，以16位MCU为主控制器用来总体协调控制整个系统。通过温度、湿度、光敏传感器，对大棚内外的温度、湿度、光强进行实时采集，通过A/D转换，把信号送往MCU进行处理。在CPU内部Flash存有一个小型的温室环境数据库，通过对两套传感器采集的环境参数进行分析对比，最终做出决策。然后系统自动发出指令，控制大棚内的热循环、采光、喷淋等子系统进行相应的动作；或根据LED上显示的信息，通过键盘采取干预性的发出控制指令，从而达到控制大棚内部环境，便于农作物的生长的目的。图1所示：
图1 硬件体系结构
智能温室系统可对各不同大棚的环境参数进行实时监测并报警，并可远程控制各大棚不同的电动设备。使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制，以使植物获得最佳的生长环境，增加产量。该系统功能具有软件界面实时显示各大棚的环境参数；可对异常的环境进行报警，报警记录可供查询；当计算机检测到环境异常，可自动进行操作，如检测到温度过将高自动打开通风，手动控制功能，由技术人员根据环境参数的变化点击鼠标对各电动设备进行操作;远程控制，即使你不在大棚基地，也可以实现配合网络摄像头，远程视频监控整个大棚基地等功能。
3.1.2智能农业大棚系统主要参数
物联网温室大棚智能监测系统主要参数涉及到温度、湿度、光照强度、光
合风向风速、雨量、二氧化碳、土壤湿度、土壤温度、土壤水分、土壤pH等。如表1所示：
表1 主要参数
测定目标 范围 精度 分辨率
温度 -40~120 ± 0.4 0.1
湿度 0~100 ±3 1
光照度 0~200000 ±20 1
风向 0~360 ±0.6
风速 0~60 ±0.6
雨量 0.1~4.0mm/min ±0.4mm 0.1mm
CO2浓度 0~2000 ±50 1
土壤温度 -20~100 绝对误差≤2 0.1
3.1.3智能农业大棚系统功能
（1）连续实时、准确监测和记录所有与设施栽培作物相关的环境因子，以此为基础可建立各作物生长环境数据库，为研究和筛选最佳环境因子组合提供数据平台。
（2）控制作物生长营养液，如营养液成分、浓度、pH、供肥(水)时间等。