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【摘 要】近年来,安徽省宿州市大力推进以蔬菜大棚种植为主导的设施农业建设.但在实际的种植与管理过程中,自动化程度不是很高,比方说大棚内温度、湿度的获取采取人工读数的方法,设备的铺设采用有线连接方式等,同时种植实践缺少必要的理论指导.宿州市气象部门 结合现在物联网技术,采取无线传输和GPRS通信模式,LED电子屏实时显示棚内环境因子,手机短信传输农气专家种植理论指导的方式,为农民提供一种“面对面”,“直通式”的信息服务.各大棚内要素数据无线传输部分采取自制电路,频率符合无线电管理相关法规,同时降低了种植成本;农气专家通过对GPRS传输来的棚内各种数据进行科学地、综合性地分析,形成有针对性的理论产品,指导菜农进行科学管理.实践证明,这种上门式的信息服务方式,对解决农村信息传输“最后一公里”问题和“气象为农服务”工作大有裨益和帮助.
【关 键 词】物联网;设施农业;无线传输;GPRS通信
安徽省宿州市埇桥区是全国重要“国家绿色农业示范区”,目前建立无公害蔬菜标准化生产基地30万亩,在西二铺乡沟西村一个地方拥有无公害蔬菜大棚3000多亩[1].
物联网技术[2]也称为传感网技术,它综合了传感器技术、现代网络及无线通信技术等,将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,以实现科学管理.蔬菜大棚种植,作为设施农业的重要组成,物联网技术在现代设施农业建设中有着广泛的应用[3].
作为埇桥区设施大棚种植的典型,沟西村的种植管理方法是粗放型的,大棚内环境因子通过直接人工读取的办法获得,各环境因子数据缺少或者积累不够,难以形成有效的科学种植和管理.现代通信与信息技术,特别是数据无线传输技术的发展,为解决目前的现状,提供现实可能性.
1.设施农业信息服务设计思路
利用物联网技术,对蔬菜大棚实施科学种植和管理,一种实践方法是在大棚内建立设施农业小气候自动仪,实时获取棚内的温度、湿度、辐射等作物生长的环境因子,通过GPRS通信无线传输到中心机房相关数据服务器上;依据数据服务器建立网站实现对实时资料管理与监控,并对数据进行科学处理分析,归纳一种较适宜的管理指导建议,通过手机短信发送给种植管理者;同时,在大棚外设置LED电子屏,将温度、湿度、太阳辐射等数据实时直观显现,为菜农从事农业生产提供参考.
以西二铺乡沟西村为例,蔬菜大棚采用水泥构架,相间大约10米,沿路或呈直线排列.根据无线电管理法规,允许无线发射的通信距离为20米左右[4].我们设计以5个大棚为一组,以中间大棚的小气候自动仪为中心节点,无线接收其它4个分节点的数据,将数据汇聚一组进行传输,其电路框图如图1.
2.服务平台远端的设计实现
远端电路设计主要完成温度、湿度、太阳辐射等环境因子的数据采集,数据的发射与接收,移动GPRS通信的传输.供电系统由一块12V/7AH充电电池、一块10W太阳能电池板及太阳能充电控制器和一块10W的蓄电池组成.
2.1 数据传感器
数据传感器采用集成化的设备.小气候自动仪由AV-10TH型空气温湿度传感器、AV-20P型太阳总辐射传感器,AV-410BP型气压传感器,AV-10T型暴晒温度传感器各一套组成,参数如表1所示.
写设施农业本科论文的步骤
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2.2 数据处理(单片机)模块
数据处理模块主要完成传感器采集数据的接收、转换和传输功能.以温度数据处理为例,由ADC0809模数转换器[5]和MCS-51单片机系列芯片[6]组成.
分节点电路由ADC0809和MCS-51系列8051单片机构成.ADC0809是TI公司生产的8位逐次逼近式模数转换器,是一种单片CMOS器件,可直接分时进行A/D转换.在MCS-51单片机系列芯片中,8051是片内有ROM/EPROM的单片机,用这种芯片构成的系统简单、可靠.
中心节点电路采用主从双CPU结构,选用MCS-51单片机系列芯片中