基于物联网的设施农业环境监控与数据挖掘技术的研究应用

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1、基于物联网的设施农业环境监控与数据挖掘技术的研究应用传统农业以人力为中心、依赖于孤立机械，而农业物联X系统工程在农业服务业中开展应用后，通过基于物联X的设施农业环境监控系统服务平台可以有效改变生产模式，使农业生产转向以信息和软件为中心，提升农业生产效能[1-3]。通过建立物联X远程专家诊断指导系统，利用物联X技术、通信技术和传感技术，将日光温室种植过程中关键的要素（空气的温度、湿度及土壤的温度、湿度等）数据通过各种传感器的采集，并利用X络通信技术如以太X1=TEXT[（21300+56.33X）/24/360

2、0，hh：mm：ss]，盖帘时间为M2=TEXT[（28800-89X）/24/3600，hh：mm：ss]，其中X为当日到6月22日之间的天数，TEXT为Excel函数，实现种养小环境内远程精准可控化生产。2.2.3智能预警、报警。一是报警。对任意监测指标或者在此基础上计算得到的二级指标设置警戒阈值，满足一个或者多个报警条件时，系统通过短信、电子邮件等方式向农户、管理员等发出警报，通知其及时采取应对和处理措施。二是预警。设置一定的条件，对监测数据进行计算更新，当监测指标以及二级指标被预测到未来将达到某一阈值

3、，系统发出预先警报。以多种形式通知用户，提醒其提前做好防范准备。2.2.4基地管理。主要包括基地（园区、片区）管理、大棚管理、设备（监测、控制设备，X关，设备参数）管理等。同时，可按以生产企业、合作社分布图的方式进行查询、统计。系统通过提供直观的页面为用户查询和控制提供便利。2.3物联X远程专家诊断指导系统的构成系统硬件通过RF组X技术，完成各个传感器的数据采集和设备控制，通过检测各项参数实现生长环境数据的实时获取。2.3.1工业控制专用计算机。专门为工业控制设计的计算机，在生产过程中监测与控制各个机器设备、

4、生产流程以及数据参数。2.3.2传感器。①光照传感器。采用36V直流供电或者电池供电；量程在0～50000lx之间，准确度为±50lx；工作环境要求温度在-20～60℃、湿度在5%～95%之间，悬挂安装。②温湿度传感器。采用36V直流供电或者电池供电；量程在-20～60℃之间，准确度±2℃；工作环境要求温度在-20～60℃、湿度在5%～95%之间，悬挂安装。③二氧化碳传感器。采用36V直流供电或者电池供电；量程在0～5000mg/kg之间；准确度±40mg/kg；工作环境要求温度在-20～60℃、湿度在5%～

5、95%之间，悬挂安装。④土壤水分传感器。采用36V直流供电或者电池供电；量程在0～100%之间；准确度为±3%；工作环境要求温度在-20～60℃、湿度在5%～95%之间，直插式安装。2.3.3物联XX关。数据传输单元（DTU）主要用于汇集、打包多个采集节点的数据，发送至上位机及市级数据中心。X关与采集控制器组成基于RF射频的无线传输網，传输距离≥1000m，1个温室大棚部署1套采集控制器，则通过1个X关控制32个大棚的采集器。具有设备入X功能，与周围无线采集器、无线控制组成X络；不同的X关与周围采集控制节点具

6、有构成互不干扰的X络。2.3.4采集器。1个采集控制器负责1个环境监测节点，负责收集温室的各种数据，通常1个大棚部署1个采集节点（较大规模温室可设置多套）。采集控制器具有LED显示屏功能（图1），可循环显示采集到的温度、湿度、土壤水分、二氧化碳等数据信息；采集控制器通过RF射频向数据X管发送数据。2.3.5气象哨。气象哨可以采集露地和温室外相应的环境参数，包括空气温度、湿度、风速、风向等，为种植管理者提供环境依据，为农业生产活动和决策提供帮助。2.3.6LED显示终端。LED（0.35m×1.00m）阵列显示

7、屏，放置于安装物联X监测设备的温室缓冲间外壁，可实时显示该温室的环境参数，方便生产管理者及时采取措施，确保温室环境稳定。3主要技术创新点通过对冀东半地下式棚室内多个传感器大量数据的采集与分析，挖掘出本地设施内的温、湿、水、气等多种作物生长因子的变化规律，结合设施内当地的主栽品种，编制出相应作物的物联X控制参数阈值（针对冀东地区半地下温室，黄瓜顶风口单独放风温度阈值为25.5℃，西红柿顶风口单独放风温度阈值为27℃，双风口同时放风温度阈值提高2℃），形成标准化的作业流程。利用物联X技术、移动应用APP技术，通过

8、专家知识库服务器远程自動应答，实现对冀东地区设施农业种植中的核心要素及畜牧养殖环境中的关键指标（如温度、湿度、NH4浓度、CO2浓度、土壤水分）的远程监测与控制能力。进行知识库服务器本地化，冀东半地下式标准温室揭帘时间为M1=TEXT[（21300+56.33X）/24/3600，hh：mm：ss]，盖帘时间为M2=TEXT[（28800-89X）/24/3600，hh：mm：ss]，其中X为当日到