【摘要】随着农业科学技术的发展，我国农业目前处于智能化农业的转型阶段，以低能耗、高效率为目标发展，大棚种植是在国内很多地区应用广泛，但是主要依靠人工完成，自动化程度低。于是本文结合单片机技术、物联网技术，同时使用了WIFI技术和物联网平台，设计了适用于小型大棚种植的远程监控页面。因此设计并制作一种成本低、稳定性好、可远程监控的智慧种植大棚，具有深远的学习意义。

【关键词】温室大棚;单片机;物联网;智慧种植

一、研究的背景与意义

随着我国经济快速发展和农业生产手段的进步，温室种植大棚蔬菜种植得到了大力推广。目前，我国温室种植大棚主要依靠人工完成，自动化程度低，不能满足现代智能化农业发展的需求。本文是基于阿里云的物联网平台，以掌控板单片机为控制中心，进行对智慧种植大棚的研究。

二、小型智慧种植大棚框架设计

小型智慧种植大棚主要分为三大部分：第一部分是大棚的模型设计;第二部分是开源硬件的设计;第三部分是阿里云物联网平台的网页设计。

小型种植大棚的运行主要通过数据采集模块传输到掌控板，掌控板处理数据后通过WIFI技术将处理过的数据信息传到物联网平台，物联网平台的网页就能够实时监测数据，并且可以通过物联网平台网页端的按钮开关远程控制继电器的工作状态，最终实现对大棚的实时监控，流程如图1。

三、智慧种植大棚的硬件设计

（一）掌控板

掌控板，掌控板小巧，搭载了高性能芯片，支持 WiFi 和蓝牙，自带显示屏和多种传感器。在不外接设备的情况下也能完成多种创意作品，如图2。

（二）DHT11温湿度模块

如图3是DHT11温湿度模块，连接好线路，把它放在自然环境中，在测试时，把温湿度传感器对着热风筒吹一段时间，温湿度的数值就会升高。成功测出的温湿度可经过掌控板控制器直接存入到物联网平台中。

（三）浇灌模块

远程浇灌模块，主要通过物联网平台的网页开关按钮控制继电器的开关，进而控制水泵的开关。通过浇灌模块，控制中心会根据实时的土壤湿度，实现自动浇灌，管理人员也可以通过物联网平台网页的按钮开关，远程控制水泵的开关，进行远程浇灌。

（四）排气模块

风扇模块是依靠电机驱动，该模块的方便之处在于可以通过INA、INB的高低组合实现控制正反转，通过正转和翻转实现对种植大棚的通风排气，降低大棚内的二氧化碳浓度，提高大棚内的氧气，实现高效率农业生产。

四、阿里云物联网平台的网页设计

（一）阿里云物联网平台

阿里云物联网平台在远程监测和远程控制中发挥重要的作用。具体如下：第一，它可以连接不同的硬件设备，把环境数据信息发送到网页端;第二，它向用户提供网页端的API，设备接收到指令后会执行不同的动作，实现远程控制用电器。

（二）MQTT协议

MQTT是一种费用不高，极低的宽带占有的通讯协议。最大的一个优点是可以双向连接，通过代码连接远程设备。其工作原理：

它在应用过程中扮演着发布者，代理者和订阅者的三种不同身份。三者之间互联互通，密切联系。

（三）创建属性

利用物联网平台，创建智慧种植大棚用户所使用的产品，然后新增智慧大棚设备，接着在设备中添加所需要的功能定义（属性）：环境湿度、环境温度、用电器开关等信息，使这些信息清清楚楚地显示网页端。

（四）数据可视化

经过以上的操作，所有的硬件设备能已经连接好，通过 WiFi 技术传输数据并显示在网页端了，但是并不完美，因为分析数据的效率非常低，因此利用一个网页把采集的环境数据清楚地显示出来非常有必要，比如网页中的仪滑条，仪表盘，统计图等组件。每个组件的位置用户都能随便调整，最后Web界面开发完毕，点击保存，再点击发布。

五、实际模拟应用与改进

在实际环境中对智慧种植大棚的测试、应用，要重新调试土壤湿度传感器和光敏传感器的灵敏度，保证所测数据的准确性。在测试过程中需作详细的观察记录，认真重思考三个问题，第一个问题：执行器能否根据环境数据的变化进行开与关;第二个问题：物联网平台进行远程操作时是否存在延时;第三个问题：改进后的效果如何，是否满意。测试后，根据测试结果，总结经验。

小型智慧种植大棚的研究有利于智能农业的发展，大大促进农业生产的效率，实现低耗、高质量的绿色农业种植。

参考文献：

[1]程德昊，何元清，蔡春昊.基于阿里云物联网平台的数据可视化[J].电脑知识与技术，2020，16（22）：50-51，53.

[2]樊健. 基于物联网平台的温室大棚监测和控制系统设计[D].安徽大学，2016.

[3]赵洪斌.智慧温室大棚蔬菜种植技术研究[J].农业工程技术，2021，41（18）：52-53+56.