卿操，周佳玉，王欣悦，郭彦君，王小双
辽宁科技大学电子与信息工程学院 114051
摘要 众所周知我国辽阔的地幅促使我国成为一个农业大国，所以在国家的发展过程中，对于农业也应该加大关注，在不断发展科技以及工业经济的同时，也应该进一步维护农业的发展，使得我国的各个产业能够均衡的发展。在农业中，农田是其能够获得经济的基础资源，要想使得农田的收益最大化，就应该在有限的农田资源上，进一步提高农作物的产量。但是在我国现阶段的农业发展中，如何提高农作物的产量已经成为困扰几代人的顽固问题，要想进一步提高农业生产获得经济收益，同时还能使得经济效益与环境效益相得益彰，就需要进一步借助现阶段先进的科学技术，使得科学技术可以与农业完美结合。因此，本文将介绍一项以物联网技术为基础的农业生产监控系统项目，希望能够通过本项目的辅助，解决农业发展过程中的顽固问题。
关键字：物联网；农业生产；监控系统；设计
前言
在传统的农作物种植过程中，农户对于大棚的管理都是使用多年积累的经验进行的，这样无法科学的处理一些突发的事故，使得农作物的产量无法提升。同时，由于农户无法时刻的在大棚中进行监管，因此将无法及时的处理突变，使得损失极易扩大。要想提高对大棚管理的及时性以及科学性，就应该结合现阶段的先进科学技术，优化对大棚内农作物的管理手段。在本文中主要描述的是基于物联网技术的农业生产监控系统，使用物联网技术将各个模块检测得来的信息传输到主控模块中，进一步完成自动智能地对大棚内环境调节，从而提高农作物的产量，促进农业的发展。
一、系统的整体设计
基于物联网技术的农业生产监控系统在设计的过程中，由于需要进行检测的范围过大，因此在设计过程中，设计的点难就是监控范围过大，因此就会使得一般的监控系统运行成本过高，并且系统在运行的过程中耗能也较大，需要使用的设备也过于复杂。所以本设计在以往优秀的设计作品与设计理念的基础之上，对这些难点进行优化，从而得到新型的基于物联网技术的农业生产监控系统。
在本系统中，主要就是使用物联网技术，进一步对农作物的大棚进行监控，因此，就需要在监控系统内设置对应的环境检测模块、害虫防治模块、拍照模块、电源模块、主控模块、继电器模块、光照补充模块、温湿度补充模块、通信模块以及终端。
环境检测模块就能够实时的检测大棚内的环境因素，将检测到的信息传输给主控模块，使得主控模块能够及时的对大棚内的环境进行控制与协调；害虫模块可以检测农作物害虫的情况，做到及时的害虫防治；拍照模块就是可以抓拍大棚内的情况，并且将情况实时的传送给主控模块中。而不同的模块就可以提供不同的功能，进一步优化监控系统，使得监控系统能够功能齐全。
同时在本次的设计中，主要使用的是单片机以及继电器对整个系统进行控制与传输连接，因此就可以进一步优化系统中一些较为复杂的结构，使得系统的结构更加简便，节约系统运行与维护的成本消耗。
二、系统的硬件设计
（一）GPRS模块
在本项目中加入了成本较低的GPRS模块，这样就可以使得本监控系统融合了数据与移动的通信技术，同时还可以支持数据网络的使用。甚至借助GPRS的访问速度，使得使用者在段时间内就可以完成即时访问的操作。
（二）控制模块
在控制模块中，主要的设备为继电器。因此在控制模块中就可以利用继电器对控制电路进行自动的调节或是电路的转换。并且在本模块中还可以对控制系统中的一些电路进行控制，例如控制电路中的电流电压等。同时该模块还是能过够进行电路隔离的自动化开关模块。
（三）传感器采集点设计
为了能够对大棚内的环境进行实时的监控，在本系统中增加了传感器的采集点，借助CC2530芯片的功能，实时地对影响到农作物生长情况的环境参数进行监控，因此农户就可借助本监控系统完成对大棚内的温度、湿度以及光照等参数的监控。
（四）光照传感器
在本系统中，增加了光敏电阻以及外部电阻，因此就可以构成灵敏的光照传感器。这样就可以完成对大棚内的光照情况监控功能，并且，还可以将捕捉到的光照参数数据传输到主控模块中，有效的调节大棚内农作物的光照情况。
三、系统的软件设计
（一）传感器终端节点程序的设计
在本系统的传感器终端节点中，首先是利用CC2530芯片完成对多个模块的控制，这样各个模块就可以通过CC2530芯片构成一定的逻辑关联，保持模块与模块之间的联系。同时还在传感器的终端中设置了数字型的传感器，这样就可对采集来的数据参数进行处理，之后再将数据传输到主控模块中，从而完成对各个模块的控制。
（二）仿真系统的设计
本系统的仿真系统主要使用的是瞬态仿真软件，这样就可以在仿真软件中尽可能的模拟出实际的环境。在使用瞬态仿真软件时，用户还可以根据自己的需求，输入不同的参数条件，从提供更加便捷的使用感受。
四、设计的创新点
本项目的设计与现有的农业生产监控系统相比会存在一些优势，因为在本项目的结构设计方面，首先参考了许多的优秀设计作品以及设计思路，同时还对一些不足的地方进行了优化，因此就会使得本项目的结构设计更加的合理。
首先本设计项目在使用的过程中，可以利用系统内的检测模块对农作物的生长环境进行检测。因此，就可以很好的掌握棚内的温度、湿度以及气体等，会影响到农作物生长情况的环境因素，若是出现异常情况就能够及时的检测出来，并且及时的做出处理，避免损失扩大。
其次在控制系统中，还设置了单片机以及继电器，这样就可以利用单片机以及继电器的优点对整个农作物生产环境进行控制与监管，进一步节约监管工作的成本。并且，在系统中还可以灵活的使用单片机以及继电器，自动智能地对棚内的环境进行调节，例如调节灯光让农作物得到充足的光照、调节空气的湿度、调节棚内的温度、调节棚内的通风情况等，使得农作物能够在最适宜的环境中生长。
除此之外，在本监控系统当中，除了能够自动的检测还可以发出警报，并且报警结构的设计既简单又节约成本。
同时在监控系统中还额外增加了一项能够对棚顶进行智能调节的功能，也就是监控系统可以通过对外部天气情况的检测，智能的调控顶棚，使得顶棚能够根据室外的天气情况进行升降或是旋转的操作，这样就能够进一步保护顶棚，提高顶棚的使用寿命。
五、结束语
在本设计项目中，主要是以物联网技术为基础，建立起对农业生产进行监控的系统。因此在本监控系统中，就包含了对大棚内农作物生长情况以及生长环境参数的监控等模块，能够为使用的农户提供多项辅助功能，因此这样就可以在有限的农田资源中，进一步为农作物创造适宜的生长环境，提高农作物的常量。
参考文献
[1]白璐.基于物联网的农业生产监控系统设计[J].纳税,2018(05):205.
[2]彭宇建.基于物联网的农业生产监控系统设计[J].农家参谋,2017(16):201.
[3]高百惠,徐红亮.基于物联网的农业生产监控系统设计[J].农机化研究,2018,40(02):207-211.
基金项目:辽宁科技大学大学生创新创业计划专项经费资助项目
(项目编号: X202110146184 )。
作者简介:卿操(2000-)，男，四川省南充市，本科。
研究方向:通信工程