农业物联网在智能温室技术中的应用

　　温室物联网技术是以引领温室作物向高产、高效益、安全优质、低碳环保方向发展为宗旨，以现代物联网技术应用为手段，通过解央与完善作物生长环境因子的传感器检测与网各化传输、作物生长过程的优化控制、作物生过程的现代化管理、溯源数据的标准化等关建技术，构建温室生产管理物联网技术与服务本系，达到温室生产的标准化、工厂化。不仅可获得作物生长的最佳条件，提高产量和品质，司时可提高水资源、化肥等农业投入品的利用率和产出率，实现了温室的高产、高效、优质生产。

　　感知层

　　主要是利用智能传感、视觉图像、生物化学传感等方法感知温室作物生理生态和环境信息，包括室外气象参数、室内空气参数、土壤(基质)环境信息、水肥信息、作物生长信息以及病虫草害信息等-1。其中室外气象参数、室内环境参数以及土壤的温度、湿度等参数都有较为成熟的传感器进行感知，而对土壤和营养液中营养成分、作物长势和生理信息的探测虽已开展了相应的研究工作，但是目前应用于实际生产的还较少。

　　传输层

　　主要是构建现场控制、厂级监控、智能农业物联网平台三级信息传输网络体系，实现温室作物生产的远程监管，确保信息传输实时、安全、稳定;图3为利用中国学术期刊网的关键词共现网络分析结果，从结果可以发现，以无线传感器网络为核心的温室环境测控系统成为目前温室物联网的主要应用。无线传感器网络主要是采用GSM15]、GPRS]、3G1]、4G1固移动网络通信技术，Zigbeel9]、蓝牙(Bluetooth)"]、Wi-Fi]

　　等无线传感器网络方式进行温室环境信息的无线传输。表1为不同通信方式的参数比较]，其中GPRS、3G、4G网络通信技术主要适用于远距离的信息传输，Zigbee、Wi-Fi、蓝牙技术用于短距离信息传输领域，基于Zigbee无线传感器网络技术的温室环境测控系统是温室环境测控的研究热点。

　　应用层

　　主要是对感知层所获取的温室内外气候和土壤环境信息、作物生长信息进行数据管理，并利用作物环境模拟、智能控制、专家推理、智能决策、云计算、深度学习、大数据等方法对设施作物、环境、病虫害、土壤和水肥等信息进行处理，为温室作物生长和环境控制提供支持。

　　基于物联网的温室环境测控系统物联网系统在温室环境测控系统中的主要应用是通过无线传感器网络组网采集温室内的环境信息，如空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度和CO，等，通过汇聚节点和网关进行处理，并通过移动通信网络或有线网络方式传输至服务器平台，服务器平台对所感知的信息进行存储、管理和处理，服务器端环境调控决策模型根据当前环境参数进行参数优化，并将优化结果通过网络传输至现场执行端进行温室远程调控。

　　面向温室物联网的智能网关与管理系统为了适应不同的生产和管理者在温室栽培作物、环境监测参数、控制设备参数等不同，适应异构网络的智能网关技术成为温室物联网系统的关键，如张海辉等国开发了一种基于WinCE系统的可配置WSN网关体系结构(ReGA)，在完成监测数据和控制指令转发的基础上，实现现场设备可视化和监测数据综合管理;陈美镇等]构建了基于Andriod的温室环境测控智能网关及其数据同步方法，其结构如图5所示，智能网关的多路串口通信接口与温室环境测控网络的汇聚节点进行连接，实现基于Zigbee、RS-485通信方式的测控网络扩展，从而构建现场级环境测控无线传感器网络;智能网关通过无线路由器生成的Wi-Fi网络或者通过3G上网卡，实现互联网接入，实现与服务端的连接。在此基础上，根据温室环境测控的现场端、WEB服务端和手机应用端软件开发需求，构建了物联网网关与服务器的数据同步通信机制，实现了温室环境测控网络参数同步配置、网关和服务器端数据库自适应匹配，智能网关、Web客户端和手机APP客户端界面自适应生成等功能，图6为所生成的温室环境测控客户端界面。用户通过在网关或服务器端根据协议对控节点传感器节点和控制节点进行参数配置，系统通过数据同步机制、数据库匹配和界面生成功能构建整个物联网测控系统，而无需进行系统软硬件开发，从而降低了开发成本。