中物联规划设计研究院有限公司
摘要：伴随国内农业物联网的飞快发展，在农业生产当中，智能温室花卉大棚也获得了更加广泛的应用。针对花卉的基本生长大棚环境参数，可以通过单片机组合传感器的模式，来搭建起来一个智能化的环境监测系统，以实时有效地进行检测，从而促进花卉质量的进一步提升，加快农业生产的发展、实现能源资源节省目的等。在传感器遥感感知、单片机控制、通信传输、显示等专业技术的融合下，可以有效检测温室环境，全面、自动化地实时显示大棚环境情况，达到智能化监控的目的。基于此，本文以物联网为基础，主要对温室大棚花卉环境检测体系的设计展开了分析，仅供参考。
关键词：温室大棚；物联网；花卉设计
针对温室花卉大棚，通过引进智能化的环境检测系统，能够同时监控、有效管理、合理控制大棚环境。所以，在设计温室花卉大棚时，不仅需要有效应用先进的物联网技术，而且还需要有机集成现代传感技术等先进技术，以便更好地集中检测、控制大棚温室花卉环境。所以，在系统设计环节，作为设计人员应认真开发、设计总的检测结系统构、应用平台、系统硬件等部分，以便进一步协调组织这些内容，一起达到设计规范要求，从而设计出更好的检测系统。
一、物联网基础下设计温室花卉大棚检测环境系统的必要性
针对花卉管理工作，传统的模式往往相对粗放。在这样的模式下，种埴人员仅凭经验来管理花卉，是难以实现精准管理目标的。现阶段，针对温室花卉，正在飞快发展栽培技术。于花卉而言，大棚温室内部的环境往往会严重影响到这种植物的生长发育。借助农业物联网专业技术，来远程监测大棚花卉温室环境，并且实时搜罗环境信息，采取数字化技术进行处理与传输，来供给园艺人员，及时、全面地把控大棚环境及其参数，达到精细化管理花卉的目标，从而大幅提升生产效率及花卉品质水平。
而对于温室花卉而言，土壤墒情、空气温湿度、光照度、CO2浓度等是影响正常生长发育的关键性环境基础参数。所以，为了准确检测大棚环境参数，本文专门设计了一种无线传感器，且基于微控制器核心，借助土壤湿度、温湿度、光照度、CO2浓度等的传感器，来大量采集大棚里面的环境基础参数。同时，借助微控制器，来进一步加工、处理这些环境参数。然后，经由无线通讯模块，向路由器传输，并且通过路由器，向协调器网关统一汇聚各传感器节点。最后，通过网关经由3G／4G网向Internet网络统一接入，作为管理者便能够在终端，便捷地地观测大棚当中的环境情况。
二、物联网基础下设计的温室花卉大棚检测环境系统
1、系统设计工作
在物联网时代下，针对花卉植物，需要有效检测正常生长的环境要素，并且科学地控制花卉生长的新环境。在环境检测体系当中，单片机为主要的控制核心，且借助传感器来统一采集这些环境参数。然后，连接单片机和液晶显示屏，以及时显示从传感器那里采集过来的实时温室环境参考数据。针对温室花卉大棚，通过检测环境参数的工作，可以智能化检测、控制温室花卉大棚当中生态环境，从而提供给现代化温室花卉大棚更科学的生产、运行技术参数指标，来达到增产、高效、节约成本的目的。整个系统设计内容具体如下：
（1）总体设计工作
在物联网基础下的温室花卉大棚体系当中，感知层、应用层、网络层是主要的组成部分。在感知层，包含诸多无线传感方面的节点，主要负责收集温室大棚当中的空气温湿度、土壤墒情、光照度、CO2浓度等参数信息。而网络层就是网关，如4G通信、以太网、Zigbee协调器等数据模块，经由诸多传感器节点统一采集需要在网关汇聚的数据信息。通过服务器、终端组合而成应用层。其中的服务器主要负责存储、发布数据信息。总的系统作业流程：在现场当中，诸多传感器向网关，统一传输采集数据，经由网关再向服务器，输送Internet网数据。通过服务器发布数据，作为管理员或系统用户，便能够经由PC、手机等，自由访问查询各种环境参数，以及时调控温室环境信息参数。
（2）硬件体系设计
①设计好无线传感中的节点。这些无线传感节点的控制核心是STM32F103，且分别通过DHT11温／湿度参数传感器、BH1750FVI光照度参数传感器、MG811CO2浓度参数传感器、SM2801B土壤湿度参数传感器等，来统一感测温室花卉大棚内部的环境参数信息。基于微控制器，统一分时接收来自不同传感器收集到的数据信息，以统一分析处理这些数据信息，并且经由无线通讯之类的模块，向路由器统一发送经过处理后的数据信息，再通过路由器，向网关汇聚不同传感节点需要的数据信息。针对以上传感节点，统一给予市电供电，具体的节点结构系统见图1。
②设计网关的内容。在网关当中，主要的组成部分有微控制器ARM、以太网、4G模块、电源、ZigBee协调器等。整体上的功能是指向监控花卉环境的中心，统一转发无线传感节点实时发送出来的数据信息。具体的网关结构见图2。
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图1传感节点系统结构
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图2设计的网关结构
在微控制器当中，选用的是当前广泛应用的Exynos4412三星优质芯片。这种芯片主频高、外设丰富，且配置有双通道2GB 下的内存DDR3与16GB大小的存储空间。整体上看强稳定、高可靠度、优异的处理能力。在操作体系当中，Linux的成本小，能广泛开拓诸多功能模块。其中的4G模块为USR-TLE-7S4，并经由串口连接着Exynos4412微控制器。上下行速率分别是50Mbps、150Mbps，具体的发射功率23dBm。在协调器模块ZigBee当中，模块为XBEEZNet2.5，且能耗小。根据硬件设置，主要涉及路由器、协调器、终端节点下的作业模式，还能自动产生路由，自己恢复网络。USR-TCP232-T2是以太网模块，并且支持HTTP下的传输协议。
2、应用效果
经过实践应用可知，物联网基础下设计的监测花卉环境的系统可以达到生产要求。通过无线传感各节点统一采集到的数据信息，可以实时体现温室当中大棚内部环境改变情况。在这个监测中心，可提供给管理员必要的图形化数据信息，并且自由共享信息。同时，利用远程客户端，还可以搜索、下载、存储、浏览数据。整个系统既可靠、又稳定，还能践行预期目标要求。
三、结语
综上所述，基于物联网，专门设计的温室花卉大棚检测环境的系统，表现出很多明显的优势，如可靠度高、分析能力强、数据显示佳、精度高等。此外，设计出来的整个系统相对简单，总的成本低，可便捷操作，智能化检测、控制、处理采集过来的数据信息，非常适合现代花卉温室检测工作，值得在大棚温室当中广泛推广应用，从而促进花卉生产的可持续发展，为美化社会生活奉献更大的力量。
参考文献
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