智能溫室大棚一站式解決方案

　　我國作為農業(yè)大國，近幾十年來(lái)農耕技術(shù)發(fā)展迅猛，全國的溫室大棚數量眾多。溫室大棚物聯(lián)網(wǎng)化、智能化成為了未來(lái)農業(yè)的發(fā)展趨勢，本文將詳細闡述智慧大棚方案的構成。

　　一、為什么大棚要“智慧化”?

　　通常放置于溫室大棚內栽種的植物，對生長(cháng)環(huán)境都有著(zhù)較為苛刻的要求，溫度、濕度、二氧化碳濃度等指標都需要維持在一個(gè)穩定的范圍內。早期的溫室大棚，通過(guò)布置各種傳感器，人工定時(shí)去查看，并對大棚內的溫控器、加濕器等設備進(jìn)行調整。但隨著(zhù)溫室大棚數量越來(lái)越多、單個(gè)大棚內需要的傳感器也越來(lái)越多，傳感器之間的通訊線(xiàn)纜布線(xiàn)變得非常困難，通過(guò)人工去管理大棚也變得越來(lái)越難。

　　圖1 越來(lái)越多的溫室大棚

　　二、智慧大棚包含哪些東西?

　　1. 采集端

　　要實(shí)現對大棚內環(huán)境的實(shí)時(shí)監測，給出相對較全面的環(huán)境情況，需要布置各種各樣的傳感器，例如：

　　? 溫度傳感器(空氣、土壤);

　　? 濕度傳感器(空氣、土壤);

　　? 光照傳感器;

　　? 二氧化碳濃度傳感器。

　　2. 控制端

　　想要真正實(shí)現溫室大棚智能化，不僅需要數據的采集上傳，還需要能應對情況變化的智能控制。通過(guò)ARM平臺的網(wǎng)關(guān)控制器，可以外接多路設備，以實(shí)現實(shí)時(shí)控制大棚內環(huán)境的效果。外接的設備包含：

　　? 步進(jìn)電機;

　　? 水泵噴灑器;

　　? 日光燈;

　　? 風(fēng)機;

　　? 石英加熱管。

　　圖2 大棚內分布了各種傳感器

　　三、智慧大棚整體方案

　　網(wǎng)關(guān)控制器基于Coretex-A7設計，網(wǎng)關(guān)與各種傳感器之間通過(guò)LoRa技術(shù)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)連接。在取電不方便的大棚內，傳感器節點(diǎn)均需要通過(guò)電池供電，這就需要應用LoRa技術(shù)極低的功耗。采用休眠+定時(shí)喚醒上傳的工作模式，能夠極大降低傳感器節點(diǎn)的耗電量，一節干電池可以使用2~3年。

　　出于成本的考慮，一般情況下多個(gè)大棚會(huì )共用一個(gè)網(wǎng)關(guān)，這樣大棚內的相關(guān)控制設備，也需要通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊來(lái)控制。同樣，使用LoRa也是一種不錯的選擇。LoRa傳輸距離足夠遠，可接入節點(diǎn)數上千個(gè)，足以滿(mǎn)足大棚內節點(diǎn)數需求。傳輸數據量較小的弊端，對于只需要發(fā)送一些簡(jiǎn)單的控制量而言也足夠使用了。

　　圖 3 智慧大棚整體方案框圖

　　交互方面，網(wǎng)關(guān)控制器上可以外接一個(gè)顯示屏和觸摸屏，方便在現場(chǎng)排查故障和調試用。所有數據匯總到網(wǎng)關(guān)后，通過(guò)4G的方式將數據上傳到云平臺，管理人員在遠程使用PC或手機登錄訪(fǎng)問(wèn)，即可由云平臺下發(fā)相應的控制指令。

　　圖4 大棚管理平臺