一文解析智慧大棚方案的构成

我国作为农业大国，近几十年来农耕技术发展迅猛，全国的温室大棚数量众多。温室大棚物联网化、智能化成为了未来农业的发展趋势，本文将详细阐述智慧大棚方案的构成。

1为什么大棚要“智慧化”？

通常放置于温室大棚内栽种的植物，对生长环境都有着较为苛刻的要求，温度、湿度、二氧化碳浓度等指标都需要维持在一个稳定的范围内。早期的温室大棚，通过布置各种传感器，人工定时去查看，并对大棚内的温控器、加湿器等设备进行调整。但随着温室大棚数量越来越多、单个大棚内需要的传感器也越来越多，传感器之间的通讯线缆布线变得非常困难，通过人工去管理大棚也变得越来越难。

图1 越来越多的温室大棚

2智慧大棚包含哪些东西？

1、采集端

要实现对大棚内环境的实时监测，给出相对较全面的环境情况，需要布置各种各样的传感器，例如：

温度传感器（空气、土壤）

湿度传感器（空气、土壤）

光照传感器

二氧化碳浓度传感器

2、控制端

想要真正实现温室大棚智能化，不仅需要数据的采集上传，还需要能应对情况变化的智能控制。通过ARM平台的网关控制器，可以外接多路设备，以实现实时控制大棚内环境的效果。外接的设备包含：

步进电机

水泵喷洒器

日光灯

风机

石英加热管

图2 大棚内分布了各种传感器

3智慧大棚整体方案

网关控制器基于Coretex-A7设计，网关与各种传感器之间通过LoRa技术进行无线连接。在取电不方便的大棚内，传感器节点均需要通过电池供电，这就需要应用LoRa技术极低的功耗。采用休眠+定时唤醒上传的工作模式，能够极大降低传感器节点的耗电量，一节干电池可以使用2~3年。

出于成本的考虑，一般情况下多个大棚会共用一个网关，这样大棚内的相关控制设备，也需要通过无线通讯来控制。同样，使用LoRa也是一种不错的选择。LoRa传输距离足够远，可接入节点数上千个，足以满足大棚内节点数需求。传输数据量较小的弊端，对于只需要发送一些简单的控制量而言也足够使用了。

图3 智慧大棚整体方案框图

交互方面，网关控制器上可以外接一个显示屏和触摸屏，方便在现场排查故障和调试用。所有数据汇总到网关后，通过4G的方式将数据上传到云平台，管理人员在远程使用PC或手机登录访问，即可由云平台下发相应的控制指令。

图4 大棚管理平台

LM400TU是ZLG研发设计的一款工业级LoRa组网透传模块。模块采用源自军用通信系统的LoRa调制技术设计，结合独有的频谱扩宽处理技术，完美解决了小数据量在复杂环境中的超远距离通信问题。