一、引言
随着科技的发展及人们生活水平的提高，冬暖式大棚在中国特别是北方地区越来越常见。传统的人工控制方式，不仅投入成本高，还难以达到科学合理种植的要求，严重影响温室大棚的种植产量和质量。针对以上问题，本文提出了一种智能远程控制方案，可以实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、CO2浓度、光照强度及视频图像，通过模型分析，自动控制温室湿帘风机、喷淋灌溉、外保温被、顶窗侧窗、加温补光等设备。同时，系统还可以通过手机、计算机等信息终端向管理者发送实时监测信息、报警信息，以实现温室大棚智能化远程管理，充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用，保证温室大棚内环境最适宜作物生长，实现精细化的管理，保证大棚农作物处于一个良好的生长环境，提升农作物的产量和质量。
二、 系统概述
温室大棚智能控制系统是一种智能化管理大棚的科学系统，该系统需要相应的感应设备来保证系统的正常运行，智能控制系统是将信息技术运用到农业的体现，通过系统设定的各种指令，自动化的完成管理工作，无需大量的人工操作，是一种现代化农业发展的必要工具，其系统架构如图1所示。
在了解冬暖式大棚的工作原理、类型、控制技术的基础上，由此提出了大棚的智能远程控制方案，该方案主要由服务器、传输网络、手机终端、无线收发模块、温室控制器模块、各种传感器及执行机构等组成。其中服务器为普通网络服务器，需要有较好的存储空间来存储每个监测装置上传的环境数据，因这些数据需要使用移动通信终端（比如PAD和手机）或Web终端访问，所以服务器必须具有独立IP地址，可以租用电信运营商的服务器或者购买服务器托管；网络为普通以太网，其通信要求监测装置必须能够访问到服务器，即该网络必须能够访问外网而非局域网，普通家庭的网络即可；温室控制器主要功能是读取各种传感器采集到的数据，分析处理后发送指令控制相应的执行机构动作。
三、系统功能
冬暖式大棚智能远程控制系统主要由温室环境监测子系统、视频监控子系统、智能预警子系统、智能远程控制子系统、历史数据分析子系统等组成，各部分功能如下：
（一）温室环境监测
通过电脑或者手机远程查看温室的实时环境数据，包括空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照度、二氧化碳浓度、氧气浓度等。远程实时查看温室视频监控视频，并可以保存录像文件，防止农作物被盗等状况出现。温室环境报警记录及时提醒，用户可直接处理报警，系统记录处理信息，可以远程控制温室设备。远程、自动化控制温室内环境设备，提高工作效率，如自动灌溉系统、风机、侧窗、顶窗等。用户可以直观查看温室环境数据的实时曲线图，及时掌握温室农作物生长环境。通过温室环境监测对种植环境的空气温湿度、土壤温湿度、光照度、二氧化碳浓度等信息进行采集，对采集的数据进行分析，根据参数的变化实施调控或自动控制温控系统、灌溉系统等现场生产设备，保证农作物最优质的生长环境、促进农业生产的优质、高效、高产。
（二）视频监控
通过在农业生产区域内安装全方位高清摄像机置，对包括种植作物的生长情况、投入品使用情况、病虫害状况情况进行实时视频监控，实现现场无人职守情况下，种植者对作物生长状况的远程在线监控，农业专家远程在线病虫害作物图像信息获取，质量监督检验检疫部门及上级主管部门对生产过程的有效监督和及时干预，以及信息技术管理人员对现场数据信息和图像信息的获取、备份和分析处理。
（三）智能预警
通过将监测点上环境传感器采集到的數据与作物适宜生长的环境数据相比较，当实时监测到的环境数据超出预警值时，系统自动进行预警提示，包括环境预警和病虫害预警，并提供相应的预警指导措施，进行手机和大屏幕显示设备推送。系统可以灵活的设置各个温室不同环境参数的上下阀值。一旦超出阀值，系统可以根据配置，通过手机短信、系统消息等方式提醒相应管理者。报警提醒内容可根据模板灵活设置，根据不同客户需求可以设置不同的提醒内容，最大程度满足客户个性化需求。可以根据报警记录查看关联的温室设备，更加及时、快速远程控制温室设备，高效处理温室环境问题。可及时发现不正常状态设备，通过短信或系统消息及时提醒管理者，保证系统稳定运行。
（四）智能远程控制
通过控制系统，可以对农业生产区域内各种设备运行条件进行设定，当传感器采集的实时数据结果超出设定的阈值时，系统会自动通过继电器控制设备或模拟输出模块对温室大棚自动化设备进行控制操作，如自动喷洒系统、自动换气系统等，确保温室内为植物生长最适宜环境。系统通过先进的远程工业自动化控制技术，让用户足不出户远程控制温室设备。
（五）历史数据分析
系统可以通过不同条件组合查询和对比历史环境数据。支持列表和图表两种不同方式查看，用户可以更直观看到历史数据曲线。与农业生产数据建立统一的数据模型，系统通过数据挖掘等技术可以分析更适合农作物生长、最能提高农作物产量的环境参数，辅助决策。
四、监管平台及用户终端运行管理
物联网通用平台， 系统运行稳定可靠， 性能优异。采用云计算SaaS模式， 客户无需架设专门的服务器和网络系统，节省投资， 软件系统部署和维护简便， 平台如图2所示。
用户可以通过区域管理，打开图标可显示站点的实时监测数据，可按照时间段查询和下载历史数据，通过曲线图，柱形图或饼状图进行数据展示和分析，建立大数据库，指导农业生产。
此外，用户可通过PC段，无线或在线实时监管农业物联网监控平台。同时，用户可通过手机客户端，随时随地查看自己负责监控点的环境参数，通过手机端，用户可以远程自动控制现场环境设备，也可以使用手机端及时接收、查看现场环境报警信息。
五、未来展望
通过温室环境监测、智能监控、智能预警、智能控制等功能，真正意义上实现了冬暖式大棚的生态系统的智能化、远程化管理。用户可通过计算机、手机、Pad等多种终端访问， 提供智能手机客户端软件， 可以随时随地监控温室环境。集成微信、手机短信等多种展现和交互方式， 信息传递及时、便捷。智能的远程控制设备，监控农业大棚的情况，智能数据统计分析，并能给出合理化的建议，同时，减少了人的参与性，省时省力，同时可根据植物需求自行调节，实现了科学性管理；目前冬暖大棚智能化程度低，因此它所针对的市场需求较大，商业价值高，由于其安装较便利、排障维护简易、各模块可移植和通用，其应用前景十分广阔，具有可观的经济效益和市场推广应用前景。
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