基于物联网的北方温室大棚智能管理系统研究与应用建议

孙秀娣

（运城市气象局，山西运城 044000）

在互联网时代及信息化时代，加强物联网技术的深入研究和应用是提高社会现代化发展水平的重要措施。在推动我国新农村建设与发展的过程中，加强基于物联网的温室大棚智能管理系统研究工作，可以提高农村地区的现代化发展水平。在具体的研究中，需要以物联网技术为基础，对各种先进技术进行综合应用，推动现代化农业的稳定发展。利用温室大棚管理系统可以对在温室大棚中的农作物生长过程进行实时监测及精准控制，从而提高温室大棚种植效益，对推动农业种植的信息化与智能化发展有重要的现实意义。

1 物联网技术概述

物联网主要是将传感器技术、智能嵌入技术、互联网技术、射频识别技术、智能处理技术及纳米技术等技术进行综合应用，实现万物互联。物联网技术的控制精度比较高，传输过程也相对可靠，可以对多种信息进行全面处理，是促进社会现代化与智慧化发展的重要技术类型。在对物联网技术进行应用时，需要从以下方面出发，保证物联网各层功能的有效性。1）感知层。感知层的主要功能是利用传感器网络，全面感知和接触被感应物，然后从不同的角度对感应物进行辨析，获取感知数据。根据感知任务的实际条件对感知数据进行联合处理，可以从多个方面深入了解关键信息，并将信息上传至网络上，完成互换传输过程。在感知层运行过程中，感知结果可以通过执行器对整个过程进行智能监控，有利于全面掌握物品信息，完成查询、跟踪、物品处理等各项功能。2）网络层。网络层的主要作用是通过移动通信网络、网际网络等方式完成数据传输工作。在网络层运用过程中，其主要目的是传递信息。网络层可以将所有的设备连接到网络中，如移动通信网、人造卫星、网际网络等，这些设备硬件支持能力相对良好，可以在比较复杂的软件协议中应用［1］。3）应用层。应用层属于物联网的最顶层位置。应用层的主要功能是实现物联网技术在现实生活中的不同应用。在北方温室大棚智能管理系统研究设计过程中，要格外关注应用层功能的设计分析工作，才能充分发挥物联网技术在智能控制系统中的应用优势。目前，在应用层设计中，需要根据具体的应用需求设计相应的系统平台，利用物联网架构感知层完成数据采集，保证应用效果，才能够充分发挥作用。在现实生活中，物联网技术主要表现在智能交通系统、环境检测系统、远程控制系统等，可以根据具体的需求提供相应服务，功能相对完备。

2 基于物联网技术的智能管理系统应用

2.1 系统设计要求

利用物联网技术对北方温室大棚智能控制系统进行设计时，需要了解系统设计要求，以此为基础提高智能管理系统的设计水平，1）保证系统的平稳性，确保系统在后期运行中的安全性。可以对智能化农业温室大棚进行全过程、全面实施监控。同时，要准确及时收集数据，完成数据输送、统计及录入等工作，保证智能控制系统顺利运行，并在确保大量数据安全稳定传输的同时，提高智能控制系统运行效率。2）提高系统的经济效益，保证其具有较强的普遍适用性。在系统设计过程中，必须充分考虑到应用成本，尽可能减少投入，降低成本［2］。在最开始设计时，需要先完成试验工作，在最大程度上对各种资源进行利用，节约资源。同时，最大程度上提高信息化技术和高科技的应用效果，对信息数据资源进行充分收集，以获取更多的设计灵感，提高物联网智能控制系统的设计水平。3）要提高系统的可操作性。在智能管理系统设计工作中，需要认识到系统的主要服务对象，尽可能提高系统的可操作性，保证在后期操作过程中易上手，同时要降低维护价格，尽可能省去繁杂的操作步骤，使用户能够快速上手，明确系统的使用方法。在对系统进行后期维护时，也要缩减成本费用，确保系统价格实惠。4）要提高系统的可扩展性。在设计工作中，需要考虑到更新换代问题，主要是当前的先进技术发展速度较快，尤其是信息技术的更新换代速度较快。因此，在系统设计中需要尽可能提高系统的可扩展性，才能根据技术不断完善和改进进行升级，保证系统顺应新时代的发展需求。

2.2 数据采集技术

在数据采集工作中，每个传感器都要保证统一使用时间。因此，必须利用统一的时间基准，利用北斗卫星系统统一授时信号校正时间。在大棚智能管理系统设计时，需要对不同的数据采集方式进行对比分析。1）一般情况下，在采集节点上可以装配分布式采集代理完成数据采集任务。分布式采集可以及时将获取的各种信息利用无线网络传输到服务器，然后采集服务器可以对不同的数据进行分析处理，将处理后的数据保存到数据库内。2）集中式数据采集方式主要是在信息采集终端装置数据采集服务器，并配置特定端口进行监管作业。利用集中方式对不同节点的数据信息进行监管和获取数据。采集服务器需要先对获取的数据进行分析和归纳，并将其存储到数据库中，然后再对数据进行处理和应用。集中式数据采集方式能够提高数据采集效率，有利于对数据进行集中化管理和分析，充分挖掘数据的应用价值［3］。

2.3 无线传感器网络

无线传感器网络也是智能控制系统过程中必须关注的重点内容之一。无线传感器网络的规模较大，可以利用设备保障系统安全稳定运行。此外，无线传感器网络不需要人值守，可以利用自带能源进行供电，动态性也相对较强，能够适应不同网络系统的应用需求。但无线传感器网络拓扑易受外界干扰而出现变化。一般情况下，无线传感器网络主要包括协调器、路由器、数据采集节点及控制节点等。其中数据采集节点和控制节点是保证无线传感网络发挥作用的重要环节。在对数据采集节点进行确定时，主要从温度采集节点、二氧化碳采集节点等角度出发，保证数据采集的全面性。根据采集的数据进行分析和处理，将获取的数据结果上传到控制系统，达到对温室大棚进行智能控制的目的［4］。

2.4 数据传输技术

数据传输技术是智能控制系统设计研究中的重要技术。数据传输的主要功能是将信息传输到控制节点，对温室大棚的实际情况进行合理控制。在数据传输技术应用时，需要尽可能提高数据信息的采集效率及准确性、及时性，才能够为数据传输效率奠定坚实基础。在数据传输技术应用中，需要对信息传输方式进行合理选择。传输方式主要包括有线传播及无线传播两种。其中有线传输主要是在点与点之间铺设有线电路，然后实现信息与信息交换作业。有线传输的最大缺点是需要铺设电路，导致信息传输成本增加，且线路受到辐射会影响数据传输的正确性和稳定性。此外，在线路后期拓展过程中，为保证有线传输能够充分发挥作用，需要重新布线，因此，会影响更新换代速度。而无线传输方式主要包括WiFi、GPRS 无线传输、蓝牙等，这些都是目前比较常见的无线传输技术。因此，可以根据具体的信息传输，综合考虑不同无线传输技术的应用优势和缺点，合理选择数据传输技术，提高数据传输水平［5］。

2.5 硬件设计

除了对基于物联网的温室大棚智能管理系统进行系统设计和研发之外，还要关注网关硬件设备的选择和设计。ARM 是网关的核心部分，可以对无线网卡、摄像头、GPRS 模块和显示器等进行有效协调。此外，还需要完成检测模块、控制模块、主电路控制模块等设计工作，确保硬件系统与软件系统相适应。

3 结语

在我国农业发展过程中，为促进农业经济的现代化发展，需要对先进科学技术进行充分应用。随着物联网信息技术的不断发展，在很大程度上推动了我国农业的创新与发展。物联网作为新型技术，在很多领域中的应用逐渐普遍，且已经取得一定成就。在农业领域中对物联网技术进行应用，可以对农业活动进行有效管制，提高我国农业生产率，提升我国农业产品的市场流通性，从而推动农业经济的持续稳定发展。在以物联网为基础设计北方温室大棚智能管理系统时，需要充分考虑到物联网的技术特点，同时，从智能管理系统自身出发，确保设计工作的有效性。关注在智能控制系统设计过程中，系统的设计要求，从数据采集技术、无线传感器网络设计及数据传输技术等角度出发，提高系统的应用水平。同时，关注系统硬件设备的选择，确保硬件设备能够与软件设备相适应，以充分发挥温室大棚智能控制系统的应用优势，提高温室大棚的经济效益，进一步推动我国农业经济的现代化发展。