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目前,国外大棚已基本实现智能化管理,通过物联网技术采集大棚内环境参数,通过对采集的数据进行分析实现大棚智能化控制,并拥有相关智能化控制系统; 但国内大多以传统农用隧道为主,目前隧道存在智能控制系统稳定性差、环境因素控制不及时、远程控制不稳定等问题[1]。 双层膜双层结构新型蔬菜大棚通过摄像头、传感器和控制器,实时监测大棚系统中的空气温湿度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度、氮含量等环境信息并上传到云,由系统基于特定的植物生长模型在大棚内然后利用计算机识别技术对所得图像进行图像病虫害识别检测,分析病虫害种类,推送给用户移动端,通过灌溉系统进行定向定量的智能施肥灌溉,同时还可以在远程移动端自动缠绕大棚。 1隧道结构与性能1.1双膜双结构隧道结构双膜双结构隧道具有双层隧道结构,内层隧道主要包括固定棒、弧形支架、支撑杆、梁、透光膜和闸门,外层隧道主要包括固定棒、弧形支架、透光膜、罩外保温包、外层隧道两层结构之间存在一定的空间,在内层透光膜和外层透光膜上形成了不流动的空气层[2]。 塑料大棚的模型如图1所示。
1.2双膜双层塑料大棚性能1.2.1保温性能好的双膜双层塑料大棚采用内外双层透光膜、地膜和一层保温形成三膜后,保温性能得到提高。 大棚内外双层膜之间形成的不流动空气层是热的不良导体,双层膜之间形成的不流动空气层导热性能差,大棚内热不易散失,提高了蔬菜大棚的保温性能。 1.2.2实用性能好的大棚结构科学坚固,内部空间大,操作使用方便,双层膜双层结构大棚宽度和高度增加,棚内空间大,便于机械化操作; 大棚双层结构抗自然灾害卷帘采用保温代替人工揭盖,节约大量人力资源。 2硬件技术主要包括2.1大棚环境监测系统大棚中摄像头、温湿度传感器、土壤湿度传感器、土壤pH传感器、照度传感器、二氧化碳浓度传感器等设备,大棚内部蔬菜生长状况、温度、湿度、土壤湿度、土壤湿度实时监测二氧化碳浓度,将大棚环境的实时信息通过草莓派综合控制系统上传到云进行数据存储、数据分析。 用户从大棚内液晶监视器面板的显示或远程移动终端实时观看,了解大棚内的实时状况[3]。 2.2摄像头实时监控系统大棚内分为多个蔬菜种植区域,每个区域设置一个监控摄像头,对区域内的蔬菜进行实时监控。 系统利用视频推送技术,将获取的监控视频上传到云上,将上传的蔬菜图像与数据库中的生长模型进行比较,判断并记录当前植物的状态,针对蔬菜不同的生长状况进行定向施肥、灌溉。 另外,在大棚外部设置监视摄像机,监视大棚外部的透光膜、外罩外的保温被膜的状态和开闭程度。 并实时监测电动卷帘的运行情况,方便用户自动上弦在线的控制。 2.3灌溉、施肥系统大棚内使用多台水泵,对大棚内蔬菜种植区域进行分区施肥灌溉。 大棚内传感器采集土壤pH值、含水量及肥料含量,通过草莓派将采集到的数据传送到本底,通过本底系统数据分析,将大棚内需要补充的土壤含水量及肥料含量显示在大棚液晶监控面板上2.4自动卷取系统自动卷取机主要通过系统控制的电机启动带动卷取轴转动,卷取薄膜实现通风窗的开启和关闭。 有效控制大棚内的温度和湿度,为蔬菜种植创造良好的生长环境,使蔬菜生长良好,大大提高了大棚种植的经济效益。 用户通过系统设置,在卷取机开启和关闭过程中,无需辅助装置即可实现任意位置的停止和启动。 3软件技术设计3.1应用卷积神经网络检测病虫害的蔬菜图像特征信息包括叶片纹理、病害区域边缘等。 卷积神经网络可以利用图像中的特征信息对蔬菜图像中的病虫害类型进行分类。 另外,卷积神经网络以其高效的局部结构和优良的分类性能受到广泛关注,具有无需对输入的图像数据进行预处理,减少分类和学习过程中额外工作量的优点[5]。 3.2采用蔬菜生长模型,采用蔬菜生长模型,通过网络和实际调查收集环境变量对蔬菜生长状况(如重量、大小等)的影响。 以环境中的一个因素为自变量,以蔬菜生长状况为因变量建立坐标系并绘制函数图。 通过函数图大棚自动调控大棚内环境,提供蔬菜最佳生长条件。 蔬菜生长模型最重要的意义是综合作物整个生长系统的知识,量化生理生态过程及其相互关系,即综合知识和定量关系。
蔬菜模型是利用计算机强大的信息处理和计算功能,系统地分析和合成不同的生育过程,相当于所研究系统最新知识的积累和综合。 3.3开发环境和设计技术系统的页面构建主要通过uniapp进行,前端技术为htmlcss 3.4远程移动,使用javascript,主要以C/C编程语言编码,主要使用开发工具hbuilder,platformio(vscode ),通过MQTT协议)消息移动终端的控制主要包括首页显示界面、控制显示界面、视频显示界面、个人中心[6]。 (1)首页画面显示的各种参数值为大棚内部传感器采集的相应实时数据,包括大棚空气温湿度、土壤湿度、光信息二氧化碳浓度和氮元素含量。 用户可以实时看到这些数据,根据这些数据可以调节小屋内的环境。 如图2所示。
(2)控制界面为双膜双层结构隧道控制中心,用于调节隧道内环境。 如图3所示。 第一部分内层为大棚内层薄膜,第二部分外层为大棚外层薄膜,各层薄膜可通过手机控制独立开合,无需人工操作; 第三部分是风机开关操作,开启风机,实现通风降温功能,当中间区域参数值达到期望值时,可进行关闭操作; 第四部分通过加热实现大棚增温操作,关闭后停止加热第五部分是开泵操作,打开泵,实现喷灌操作,可以提高空气湿度和土壤湿度; 第六部分是智能施肥控制开关,打开智能施肥开关,系统根据生长模型参数实现施肥操作。 )3)视频接口为双层膜结构大棚视频监控中心,实时监控大棚内情况,定时拍照上传云端,便于图像识别检测病虫害。 如图4所示。 )4)个人中心是用户注册界面,用户注册后即可操作。 用户注册有免密码注册(手机号码注册)和账户注册)两种方式,登录时系统判断用户账户的密码,只有在账户密码正确的情况下才能登录。 用户可以在个人中心修改密码,接收系统发送的信息,及时向开发者反馈用户的使用信息。 如图5所示。
4结语本文设计的双膜双结构新型蔬菜大棚智能远程控制系统,温室保温性能强,实现远程智能化控制、智能化施肥精细化培养和病虫害检测等功能,为蔬菜提供适宜的生长环境,增加蔬菜产量,给种植农户带来更多经济效益,减轻劳动强度, 推进我国自主研发型温室系统发展进程,促进传统农业向智能化农业转型,为我国智能化农业发展世界前列添砖加瓦。 本公司正在建设各种大棚,欢迎大家来公司考察。 我想知道其他大棚可以在私信上编辑。
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