移动互联网嵌入式物联网人工智能创新实验室：智慧农业大棚系统
智慧农业系统
智慧农业系统智慧农业系统是一种利用现代科技手段改进农业生产和管理的系统。
它通过集成物联网、大数据分析、人工智能等技术，实现对农业生产环境、作物生长情况、农田水利等信息的实时监测和精准管理，从而提高农业生产效率、优化资源利用、降低生产成本、保护环境等目标。
一、智慧农业系统的基本架构智慧农业系统的基本架构包括传感器网络、数据采集与传输、数据存储与处理、决策支持与控制等组成部份。
1. 传感器网络：智慧农业系统通过部署在农田、温室、畜牧场等地的传感器网络，实时监测土壤湿度、温度、光照强度、气象条件等关键参数，以及作物生长情况、畜禽健康状况等信息。
2. 数据采集与传输：传感器网络采集到的数据通过无线通信技术传输至数据中心，确保数据的实时性和准确性。
3. 数据存储与处理：数据中心对传输过来的数据进行存储和处理，包括数据清洗、数据挖掘、数据分析等环节，提取实用的信息和知识。
4. 决策支持与控制：基于数据分析的结果，智慧农业系统提供决策支持和控制策略，匡助农民制定合理的种植计划、施肥方案、病虫害防治策略等，并通过自动化设备实现对农田灌溉、温室通风、养殖环境等的精准控制。
二、智慧农业系统的功能与应用1. 精准农业管理：智慧农业系统可以实时监测农田土壤的水分含量和养分状况，通过精确的施肥和灌溉控制，提高作物的产量和品质，减少资源浪费。
2. 病虫害预警与防治：智慧农业系统可以通过监测农田环境和作物生长情况，提前发现病虫害的迹象，并及时采取相应的防治措施，减少农药的使用，降低环境污染。
3. 智能养殖管理：智慧农业系统可以实时监测畜禽的饲养环境和健康状况，提供科学的饲养管理方案，改善养殖环境，提高养殖效益。
4. 农产品追溯与品质保障：智慧农业系统可以对农产品进行追溯管理，记录种植、养殖、加工等环节的信息，确保产品的质量和安全，提高消费者的信任度。
5. 农业科研与教育：智慧农业系统提供了丰富的农业数据和分析工具，为农业科研人员和教育机构提供了珍贵的资源，促进农业科技的创新和人材培养。
基于物联网的智慧农业大棚系统的研究与实现
１３４基于物联网的智慧农业大棚系统的研究与实现马佳力，谢娅娅（荆楚理工学院，湖北荆门448000）摘要：在互联网技术的快速带动下，物联网技术也随之应运而生。
目前，物联网技术已经被广泛地应用到多个领域。
其中，也包括农业领域。
借助于物联网，可以在农业生产中建立一个智慧农业大棚系统。
这个大棚系统不仅能够智能控制农业生产环境，还能够根据农业生产的环境状况智能地进行灌溉、喷药等。
提高了农业的生产效率，还能有效地避免天气对农作物的影响。
因此文章将会针对基于物联网的智慧农业大棚系统的研究与实现进行一个探讨。
关键词：物联网；智慧农业；大棚系统；研究中图分类号：TP391文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2019）01-0134-02随着生活质量的提高，人们对绿色农产品的需求越来越大。
而传统的大棚农业生产虽然比原始的农业生产方式而言，有了很大的进步。
但是传统的大棚农业生产依旧是属于人工控制生产的，有时人工对大棚生产环境中pH 值的调节也会出现错误，从而不利于农作物的生长。
而在物联网基础上建立起来的智慧农业大棚系统就能有效地解决这个问题，在科学技术的帮助下，农业生产也会变得更加容易，农作物的收成也是有所增加。
1智慧农业大棚系统的各项功能（1）实时监测功能在指挥农业大棚系统中装配了各种传感器，这些传感器可以在任意时刻对农业生产环境中各项条件的数据进行检测和收集。
如生产区域的湿度、温度、pH 值等。
当传感器将这些信息数据收集好了之后，就会在有线网络和无线网络的帮助下，将农业生产环境中的各项信息数据发送到后端的服务管理平台。
服务管理平台会对传输过来的数据进行存档，并进行精准的分析。
最后将分析出来的结果按照清晰的图表或者图片的形式表示出来，方便大棚系统的管理人员进行查看。
（2）远程控制功能服务管理平台对传输过来的数据进行精准的分析之后，再根据大棚系统之前设规定的最优阀值数再进行分析，得出结果。
这样系统就会了解到农业生产环境中的具体状况，利用智能识别和操作。
基于物联网的智慧农业大棚系统的研究与实现
基于物联网的智慧农业大棚系统的研究与实现 作者：张成年 来源：《新疆农垦科技》 2016年第1期
张成年 （无锡商业职业技术学院物联网学院，江苏 无锡 214153） 收稿日期：２０15—12—04 *基金项目：院级一般课题，项目编号：SYKJ15B31。 摘要：近年来，随着物联网技术的不断高速发展，物联网技术在农业大棚中的应用越来越广泛。智慧农业大棚就是通过各种传感器、控制技术和通信技术实现对大棚生产过中各项环境参数的精准测量，智能控制大棚内各项环境状况，进而实现大棚环境的自动保温、保湿、排风等，并通过历史数据的记录和分析，建立专家库，实现施肥、喷药等农活的智能决策与控制功能，同时实现安防监测、巡逻检查等功能。
关键词：物联网；传感器；智慧农业 近年来，随着物联网技术的不断高速发展，物联网技术已经渗透到每一个行业领域，新型现代化农业大棚生产也不例外。在我国传统种植中，依靠大量投入化肥、水、农药和人力是我国的农业高产量的主要途径，导致大量的资源浪费并造成环境污染。大棚栽培对棚内的光照、温度、湿度、二氧化碳和pH值等环境的控制要求比较高，传统的人工检测和调节难度较大，且精度不高，这样使得温室的利用率比较低、管理困难。随着人口老年化加剧，人力成本也在不断攀升。
基于物联网的智慧大棚就是利用物联网及分布式传感器网络将温室内的光照、温度、湿度、二氧化碳含量、pH值、农作物长势、土壤质地和养分水分状况等进行采集、存储、传输、分析处理和输出，再与信息转换、实时控制、智能决策系统相配合，按区内要素的空间变量数据精确设定最佳施肥、灌溉、光照控制、加湿等多种决策操作，使一系列农作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题，通过信息化智能管理系统实时定量精准的标准化生产，从而可以显著提高水、肥等的利用效率，提高管理效率，降低人力成本，以最经济的投入获得最佳产出。
1 系统主要功能 智慧农业大棚主要实现下面几方面功能：（1）实时监测功能。通过传感设备实时采集农业生产区域中的温度、空气湿度、二氧化碳、光照、土壤水分、土壤温度、pH值、棚外温度与风速等数据；将数据通过无线网络、有线网络（485集线器）等传输给服务管理平台，服务服管理平台对数据进行存贮、分析处理。（2）远程控制功能。根据实时采集的数据和系统设定的最佳阀值进行分析，智能判断洒水、排风、光照等设备的开与关，管理人员也可以根据需要通过软件主动控制这些设备的开与关，同时系统还可以为管理人员提供视频监控和存储功能。（3）智慧决策功能。智慧决策功能基于精准的农业传感器监测数据并结合以往种植经验信息，利用云计算、数据挖掘等技术进行多层次分析，建立每种农作物的专家库，在专家库基础上，实现智慧决策功能，适时向管理人员发送施肥、喷药等相关信息的提醒，防止错过最佳施肥和喷药期而影响农作物产品的产量与质量。
智慧农业物联网大棚建设方案
智慧农业物联网大棚建设方案一、系统简介农业物联网是现代物联网技术的发展成果之一。
它是将先进的传感、通信和数据处理等物联网技术应用于农业领域，构建智慧农业系统,是解决农业发展中遇到的各种问题的有效方法之一。
物联网智慧农业大致分为3个层次,即感知层、网络层和应用层。
感知层主要实现农业生态环境的感知、作物的状态感知和动植物的质量检测等;网络层主要实现感知层所获得信息到应用层的传输;应用层首先通过数据清洗和融合、模式识别等手段形成最终数据,然后提供给生态环境监测系统、生长监控系统、追溯系统等使用。
二、方案背景目前公司农业设施还处于基础水平，仅能提供基础的电路控制，并且是以手动控制为主，2018年进行的一轮单体大棚改造，改善了一部分大棚结构，此次改造，给物联网农业打下了基础，一些构建智慧农业的硬件系统已经存在，例如连栋大棚、内外遮阳、风机水帘等。
现添加一部分设施及软件设备即可达到物联网设施农业。
并且实现了可视化农业，对于有机种植生产起到一定监控作用，集约化的控制系统及数据反馈系统，能节省一部分的劳动力支出。
三、智慧农业系统组成“智慧农业”精准农业生产管理系统利用温度、湿度、光照等多种传感器对农产品(蔬菜、水果等)的生长过程进行全程监控和数据化管理，高级的智能设施可通过传感器和土壤成份检测感知生产过程中是否添加有机化学合成的肥料、农药、生长调节剂和饲料添加剂等物质;结合电子标签对每批种苗来源、等级、培育场地以及在培育、生产、质检、运输等过程中具体实施人员等信息进行有效、可识别的实时数据存储和管理。
系统以物联网平台技术为载体，提升有机农产品的质量及安全标准，从而让客户能够信赖并可溯源。
四、系统主要功能1、农业现场数据采集功能(如温湿度、光照强度等);2、农业生产现场视频采集、生产过程监控功能;3、生产过程中积累的大量数据分析功能;4、远程摇膜、遮阳、灌溉、风机等遥控功能;5、手机监控、控制功能;6、“智慧农业”农产品质量溯源系统五、智慧农业-农业物联网设备参考。
基于物联网与人工智能的智慧农业系统设计与应用
基于物联网与人工智能的智慧农业系统设计与应用智慧农业在当代社会中扮演着越来越重要的角色。
随着物联网和人工智能技术的快速发展，智慧农业系统的设计和应用正成为提高农业生产效率、减少环境影响的关键因素。
本文将探讨基于物联网和人工智能的智慧农业系统的设计和应用。
一、物联网技术在智慧农业系统中的应用物联网技术是实现智慧农业的关键。
通过在农田、温室和牲畜场等农业生产环节中引入传感器和无线通信技术，实时监测和收集土壤湿度、温度、湿度、光照等关键参数。
这些数据可通过物联网平台传输到云端，并通过数据分析和处理，提供农民们准确的决策依据。
例如，对于土壤湿度的监测和控制，物联网技术可以帮助农民实现精确的灌溉管理。
传感器可以测量土壤湿度，并将数据传输到物联网平台。
通过分析这些数据，农民可以准确判断作物所需的灌溉量，避免过量或不足的灌溉，提高灌溉效率，节约水资源。
另一个应用是对气象信息的实时监测和预测。
传感器可以收集气温、湿度和风速等数据，帮助农民预测天气变化，合理安排农作物的种植和管理工作。
除了传感器技术，物联网技术还可以应用于畜牧业。
通过在牲畜身上植入传感器或佩戴可穿戴设备，可以实时监测牲畜的体温、活动情况和消化功能等健康指标。
这些数据可用于牲畜疾病的早期预警和牧民对牲畜的精确管理。
二、智能化决策系统的设计和应用物联网技术所收集到的大量数据需要经过处理、分析和决策以提供农民准确的指导。
人工智能技术的应用可以帮助实现这一目标。
人工智能可以通过学习和模型训练，识别出农业生产中的规律和模式。
通过分析大量的数据样本，人工智能算法可以预测植物的生长状况、病虫害发生的概率以及适宜的灌溉和施肥时间等。
这些预测结果可以作为农民决策的参考，帮助他们更好地管理农作物。
此外，人工智能技术还可以帮助农民优化供应链管理。
通过智能化的调度算法，农产品和农药的供应链可以实现更高效的配送和库存管理。
这将减少资源的浪费并提高供应链的效率。
三、智慧农业系统的挑战与前景尽管基于物联网和人工智能的智慧农业系统在提高农业生产效率和保护环境方面有着巨大潜力，但也面临着一些挑战。
基于嵌入式平台的智慧大棚开发
基于嵌入式平台的智慧大棚开发一、智慧大棚概述智慧大棚是利用现代信息技术、传感器技术和自动控制技术，将农业生产过程进行信息化、自动化管理的一种先进生产模式。
通过传感器感知内外部环境信息，通过云计算、大数据分析对农作物需水需养分等信息进行智能化管理，实现对自然环境的精准监测和合理调控，提高农作物的产量和质量。
同时利用自动控制技术，实现大棚内的环境控制、植物生长管理等工作的自动化，减少人工成本和能源消耗。
1.传感器技术基于嵌入式平台的智慧大棚开发中，传感器技术起着关键的作用。
传感器可以感知大棚内外的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等环境信息，还可以感知土壤的湿度、养分含量等信息。
这些信息对于农作物的生长和生产至关重要，通过传感器收集的数据，可以帮助农民科学地调整大棚内的环境条件，为农作物提供最适宜的生长环境。
2.嵌入式系统嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，通常用于控制、监测和数据处理等特定的应用领域。
在智慧大棚中，嵌入式系统可以实现大棚内环境的监测和控制，对传感器采集到的环境信息进行处理，通过执行相应的控制策略，实现自动灌溉、自动通风、自动遮阳等功能，提高大棚内农作物的生长和产量。
3.互联网技术互联网技术在智慧大棚中也发挥着重要的作用。
通过互联网技术，可以实现对大棚内外环境信息的远程监测和控制。
农民可以通过手机、电脑等设备，随时随地监测大棚内部的环境信息，实时了解农作物的生长状况，及时调整管理策略。
农民还可以通过互联网平台获取农业生产的相关知识和信息，为农业生产提供技术支持和决策参考。
三、智慧大棚的优势与挑战1.优势智慧大棚相对于传统大棚具有以下几个明显的优势：（1）提高生产效率。
通过智能化技术的运用，可以实现对大棚内部环境的精准监测和自动调控，为农作物提供最适宜的生长环境，提高农作物的生长速度和产量。
（2）节约资源和成本。
智慧大棚可以实现自动化的管理和控制，减少了人工成本和能源消耗，提高了资源利用效率，降低了生产成本。
基于嵌入式平台的智慧大棚开发
基于嵌入式平台的智慧大棚开发随着社会科技的不断发展，智慧大棚作为现代农业的新兴产物，受到了越来越多人的关注和重视。
智慧大棚通过嵌入式平台技术，加上传感器、自动控制、智能监测等技术的应用，可以实现对大棚内温度、湿度、光照等环境因素的实时监测和控制，从而提高农作物的产量和质量，降低生产成本，实现节能环保的目的。
本文将从智慧大棚的发展现状和技术原理、嵌入式平台的应用以及智慧大棚开发的关键技术等方面进行阐述，希望能够对相关领域的研究者和开发者有所启发和帮助。
一、智慧大棚的发展现状和技术原理智慧大棚是指利用现代信息技术手段，对温室大棚进行智能化管理，从而提高农作物的产量和质量。
它是农业物联网技术的一种应用，通过传感器网络将大棚内外的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等环境因素采集起来，再通过数据分析、远程控制等手段，实现对大棚环境的动态监测和智能调控。
智慧大棚的核心技术在于嵌入式平台技术，即将传感器、控制器、通信模块等硬件设备集成到一个微型计算机系统中，通过软件程序实现对农业生产过程的全面管理和控制。
智慧大棚的技术原理主要包括传感器采集、数据传输、数据处理和控制执行等几个环节。
传感器采集是指利用各种环境传感器对大棚内外的温度、湿度、光照等环境参数进行实时监测，将采集到的数据通过模拟信号或数字信号的形式传输到嵌入式平台系统中。
数据传输是指通过有线或无线网络将采集到的环境数据传输到远程服务器或云平台上，实现数据的存储和共享。
数据处理是指在嵌入式平台系统中对接收到的环境数据进行处理和分析，通过算法模型进行预测和优化决策，制定相应的控制策略。
控制执行是指利用执行器设备对大棚内的灌溉、通风、遮阳、灯光等设备进行智能控制，从而实现对环境因素的实时调节和优化。
二、嵌入式平台的应用嵌入式平台是指将计算机系统集成到特定的应用领域中，通常采用单片机或微处理器作为核心芯片，具有体积小、功耗低、成本低等特点。
在智慧大棚中，嵌入式平台主要通过传感器采集环境数据、通过数据传输实现远程监测和控制、通过数据处理实现智能算法的运算和决策、通过控制执行实现对环境设备的智能控制。
基于嵌入式开发的智慧农业系统
基于嵌入式开发的智慧农业系统智慧农业系统是一种基于嵌入式开发的先进技术，它融合了物联网、大数据、人工智能等多种技术，为农业生产提供了全方位的监测、控制和管理。
随着农业生产模式的转变和科技的不断进步，智慧农业系统已经成为了农业现代化的重要组成部分，极大地提高了农业生产的效率和质量，为农民创造了更为丰厚的收益。
本文将重点介绍基于嵌入式开发的智慧农业系统的相关技术和应用。
一、智慧农业系统的基本原理智慧农业系统是将现代信息技术应用于农业领域，通过传感器、控制器等设备收集农田的相关数据，然后利用云计算、大数据分析和人工智能等技术进行数据处理和决策支持，最终实现对农田生产过程的智能监测和精细化管理。
其基本原理可以归纳为以下几点：1. 数据采集：利用各种传感器和监测设备，如土壤湿度传感器、气象站、水质检测设备等，对农田的环境因素进行监测和数据采集。
2. 数据传输：将采集到的数据通过无线传输技术或者有线网络传输至数据中心，实现数据的实时监测和远程控制。
3. 数据处理：通过云计算等技术对采集到的数据进行存储、分析和处理，提取出有价值的信息，并进行数据挖掘和预测分析。
4. 决策支持：利用人工智能技术对处理后的数据进行决策支持，为农民提供种植管理、病虫害防治等方面的建议和指导。
5. 智能控制：通过嵌入式开发和自动化控制技术，实现对农业生产过程的智能监测和精细化管理，如智能灌溉、智能施肥等。
基于嵌入式开发的智慧农业系统技术包括传感器技术、无线通信技术、嵌入式软硬件开发技术等多个方面的技术支持。
1. 传感器技术：传感器是智慧农业系统的重要组成部分，通过各种传感器可以实现对土壤、气象、水质等多个方面的监测。
常见的传感器包括土壤湿度传感器、温湿度传感器、光照传感器等。
这些传感器通过物联网技术实现数据的实时采集和传输。
2. 无线通信技术：智慧农业系统需要实现大规模数据的实时传输和通信，因此需要采用各种无线通信技术，如无线传感网络、NB-IoT、LoRa等。
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1.1智慧农业大棚套件
1.1.1图文介绍
●基本介绍：
智慧农业大棚套件是一套农业大棚综合系统，通过无线传感网络，将光照、补光灯、水泵、土壤温湿度等数据或状态，发送到智云数据中心。
应用层软件，通过调用云端接口，获取状态数据并实现农业大棚的监测控制。
●主要功能
智慧农业大棚系统功能设计分两个大模块：设备采集控制、系统设置。
1）设备采集控制功能模块：分为光照度传感器、土壤温度水分传感器数据采集，步进电机、双路信号灯、水泵控制器的控制。
2）系统设置功能模块：服务器ID、IDKey、服务器地址参数设置与连接；传感器MAC 地址获取与设置；系统软件版本查询与显示。
整个系统架构图如下：
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1.1.3课程资源
智慧农业大棚套件与中智讯开发的专业教材配套，可以满足《物联网工程应用设计》、《物联网工程规划设计》（智慧农业大棚）课程的教学、实验和实训需求：
《物联网工
程规划/应用
实训》。