物联网与数据可视化的结合：农业领域中的智慧大棚系统

前言

伴随着科技飞速发展，面朝黄土背朝天的农耕时代已经变成历史，智慧农业这一理念走入寻常百姓家。所谓的智慧农业就是充分利用现代信息技术发展的成果，结合传统农业，将物联网技术切合实际的运用到传统农业中。在智慧农业的大力发展的背景下，智慧大棚的诞生是顺其天然的，是智慧农业不可或缺的一部分。大棚应用物联网技术，可达到改善产品品质、调节生长周期、提升经济效益的目的，尤为是可实现温室大棚管理的高效和精准，且在规模化的大棚设施而言，运用“智慧大棚”能够在最短的时间内完成调控，极大的下降了劳动成本。

　　介于 2D 组态和 3D 组态上，Hightopo（如下简称 HT）的 HT for Web 产品上的有着丰富的组态化可供选择，本文将介绍如何运用 HT 丰富的 2/3D 组态搭建出一个智慧大棚。

界面简介及效果预览

　　在智慧大棚中，模拟呈现了温室大棚的环境。能够在智慧大棚中控制遮阳网、灌溉、补光灯、风扇、气流显示的开启和关闭，而且模拟农做物的生长过程。在接入物联网系统的温度传感器、湿度传感器、光感器、CO2传感器后，能够作到便捷快速的管理农业大棚。

　　

智慧大棚实现价值

　　经过物联网和现代农业结合，远程控制的实现工做人员在任何有网络的地方就可以对大棚的环境进行监控，而且根据监控到的大棚状态，控制大棚的生长环境。能够采用无线网络的实现农做物的精准种植，以达到节本增效。智能大棚在运用得当的状况下，还能够达到如下效果：

一、农产品质量安全追溯系统

　　采集各地块播种、施肥、灌溉、除草等农事操做记录，生产环境数据，全生长周期高清图片，实现生产环节可追溯。以农业生产者的生产档案信息为基础，实现对基础信息、生产过程信息等的实时记、生产操做预警，生产档案查询和上传功能。

　　食品安全追溯系统在食品供应链中提供彻底透明的管理能力，保障食品安全全程可视化控制、监控与追溯，能够全程监控食品生产、加工过程的添加剂以及有害物质、流通环节中的安全隐患。对有可能出现的食品安全隐患进行有效评估和科学预警提供依据。数据可以经过网络实现实时、准确报送，便于快速高效作更深层次的分析研究。消费者可查询所购买食品的完整追踪信息。

二、智能大棚控制

　　在手机上便可远程手动控制多个大棚的设施设备，包括风机、外遮阳、内遮阳、喷滴灌、侧窗、水帘、阀门、加温灯等。根据时间、气象数据、土壤数据等，系统可按照设定规则，自动进行灌溉、通风、开关天窗等操做。

三、水肥一体化自动灌溉系统

　　经过可控管道系统供水、供肥，是水肥相融后经过管道、喷枪或喷头进行喷灌，均匀、定时、定量的喷洒再做物发育生长区域，是主要发育生长区域徒然始终保持疏松和适宜的含水量，同时根据不一样的做物的需肥特色，徒然环境和营养含量情况，把水分、营养定时定量，按比例直接提供给做物。

四、 病虫害诊断防治系统

　　用户发现做物出现异常时，可经过手机拍摄做物叶片或者果实上传到云平台，便可在毫秒内识别做物是否患有病虫害，患有什么病虫害，并得到防治措施，让你快速确诊，准确用药，避免延误病情，形成损失。

　　（1）系统可实现害虫类别自动分类及计数，并自动进行无公害诱捕杀虫，减小农药的使用；

　　（2）经过高清摄像机采集虫情图像，可远程查看田间虫情，并制定防治措施。

五、气象环境监测

　　实时监测空气温湿度、光照、降雨量、风速、风向、大气压力、气体浓度等数据，并经过设定相关报警阈值，实现即时报警，精准控制种植环境指标。根据卫星数据，系统可预报将来72小时气象，24小时极端天气、降水几率、大风等异常气象预警，提醒用户及时作好防灾防险准备。

六、土壤墒情监测

　　土壤墒情精准监测，异常状况快速预警；实时监测土壤水张力、土壤温湿度、水位、溶氧量、pH值等。经过设定报警阈值，当土壤数据异常时，如湿度太高，系统自动发出预警消息提醒工做人员。

七、视频监控系统

　　无人机精准测绘，全程自主飞行，任何地形随时做业；定位地块位置、识别地块分界、测算地块面积；在电子地图上圈画地块直观展现；经过720度高清摄像，突发状况可自动转向紧急录像，进行做物长势监测；高清摄像头可720度旋转、拉近、拉远，查看园区实时生产状况；发生预警时，摄像头可自动转向到预警点紧急录像，不放过任何异常；可对视频进行截图，无需另外安装相机进行拍摄。

八、设施远程控制系统

　　经过远程控制系统，用户能够远程查看设施环境数据和设备运行状况，还能够分析数据，方便灵活管理。可实现根据种植预设条件，自动控制增温、降温、通风、灌溉、施肥等设备的运行，知足严苛的农做物种植环境条件要求，减小没必要要的损失，同时能够节省用电，下降生产成本。

系统分析

智慧大棚是将智能化控制应用到大棚种植中，获取到大棚内部的环境（如：空气温度、空气湿 度、二化碳、光照、土壤温度、土壤湿度、肥力-氮磷钾等）和睦象环境（如：室外空气温度、空气湿度、风速、风向、光照等），对比设置环境阈值（各环境参数的正常范围值）和设置实际值，当实际值超出环境阈值时，要采起相应的措施（预警、自动/手动控制设备调节环境）。

一、大棚管理：

经过在页面上的操做能够手动开关遮阳网、灌溉、补光灯、风扇、气流显示。智慧大棚能够根据时间、气象数据、土壤数据等，系统会按照设定规则自动开启/关闭设备。

　　

大棚管理主要分为如下几个部分：

（1）遮阳网：遮阳网能够控制光照的强弱、时长等，能够根据不一样农做物的不一样生长阶段对关照强度和时长的需求进行调整。有效的保障了农做物的健康生长，而且能够延长农做物的生长期，达到增产的效果；

（2）灌溉：在读取到大棚内的温度和湿度后，根据不一样的农做物多土壤湿度的不一样要求设置最适宜湿度，完成自动灌溉，减小人工劳动和对水资源的浪费；

（3）补光灯： 温室大棚光照与做物的生长有密切的关系。最大限度的捕捉光能，充分发挥植物光合做用的潜力，将直接关系到农业生产的效益。室补光灯，也叫植物补光灯，是依照植物生长的天然规律，根据植物利用太阳光进行光合做用的原理,使用灯光代替太阳光来提供给温室植物生长发育所需光源；

（4）风扇：风扇是大棚控温、自动通风换气的不可缺乏的一部分，风扇能够智能呢个控制风口，自动调节大棚温度。最高效的利用大棚内的温度资源，提升农做物的品质和产量。

（5）显示气流：气流显示能够帮助管理人员有效的看到气流的状态，便于管理大棚。

二、农做物模拟生长：

在系统中每隔90s循环模拟一次植物的生长过程，农做物在生长过程当中的种子、发芽、幼苗、成苗小、成苗中、成苗大、开花、成熟、枯萎的状态一一展示，还能够手动控制展现农做物的生长状态。

　　

总结

现在智慧农业已经到达了一个相对成熟的阶段，各类形式的智能温室大棚不断出如今实际生产种植中，智慧大棚是顺应时代发展的产物，将网络信息技术应用到温室大棚的控制系统中必然发展成一种潮流。中国人民的生活水平不断提高，对蔬菜与水果的需求也只会愈来愈高，果蔬的成色好、味道好是产品价格的决定特色，所以，智能大棚的发展只会越发的迅速，采用传统人工管理的大棚会被逐渐淘汰。而 HT 开发的智慧大棚有助于使用者在电脑上更直观的看到大棚内的状况，真正作到足不出户就能够管理大棚。

一样的在规范管理的同时，HT 也努力打造了许多好玩的动画流程，例如医疗站的实现，一样是运用完整的机械传输流程来介绍医疗站之间的运做关系：

　　

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