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基于物联网技术的水培花卉智能生产关键技术的研究与应用

吕伟德  
【摘要】:花卉水培是花卉无土栽培的一种重要生产方式,近年来水培花卉生产发展迅速。水培花卉的生长发育受水培生产大棚环境的影响较大,对水培生产大棚内环境因子进行远程实时监控与实时传输,并能精确管理,可以有效地提高生产效率和产品品质。农业物联网技术的应用,促进传感技术与物联网技术相结合的农业田间环境监控技术的研究。从现有的无线环境监控网络来看,主要问题是网络建设成本高、接入公网速率低、操作比较复杂、网络覆盖范围亦小,同时田间采集信息共享性差。本研究结合水培花卉智能生产基地建设与水培花卉生产技术试验,根据水培花卉智能生产大棚建设需求,开发一种基于农业物联网架构的水培环境监控系统,并且选择空气温度、湿度、C02浓度、光照强度、土壤湿度及水环境pH、EC值和水培花卉生长形态分析的主要参数作为实时在线监控对象进行深入研究。主要研究内容和核心技术如下: 研究内容主要包括水培花卉智能生产大棚的设计与技术开发、水培花卉智能生产大棚智能监控系统的开发与应用。(1)水培花卉智能生产大棚的设计与技术开发,主要包括:室内花卉水生诱变苗床硬件体系的构成;室内花卉水生诱变技术实现手段的研究。(2)水培花卉智能生产大棚智能监控系统的开发与应用,主要包括4个方面:根据农业物联网架构设计要求开发水培大棚环境监控系统,技术上实现ZigBee网络与3G移动通信网、TCP/IP网络等多种网络的有效连接;基于ARM9微处理器平台开发水培系统嵌入式协调器网关,实现内嵌Web服务器支持,研究协调器网关的远程访问与控制技术:选择5个水培大棚环境信息采集点设计感知层的ZigBee感知节点,研究多参数综合采集技术;基于阿里云平台开发水培大棚环境监控中心服务器,实现大数据的存储和统计分析管理功能,同时为用户网页浏览和数据下载提供支持。 形成的核心技术是水培大棚远程监控系统,系统在水培生产示范基地实现如下功能:(1)实时准确地采集水培花卉生产大棚环境主要环境因子的数字化信息,并可实时上传并保存在数字农业云平台;(2)PC、PAD及智能手机等远程用户能够方便访问服务器和协调器网关,并可对水培花卉物联网系统进行控制和数据查看与下载:(3)满足无线传感网络到物联网和3G移动通信网的高速率接入的新需。该系统按照低成本、可扩展的设计目标,可有效满足水培花卉生产环境监控与管理。


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