摘要：農業大棚的種植受到外部環境變化和農作物生長過程緩慢等原因影響，往往需要付出大量的人力。傳統的農業大棚安全性差、效率較低，且耗時耗力。因此，農業大棚轉向智能化發展迫在眉睫。如何監控農業大棚內農作物的生長環境，并遠程操作大棚內的溫度、濕度和光照強度等影響農作物生長的環境因素，對于智慧農業大棚的建設有至關重要的意義。本文基于B/S架構提出一個智慧農業大棚管理系統的設計方案，闡述智慧農業大棚的可行性，以期對農業大棚和農作物的發展產生積極作用。

　　關鍵詞：B/S架構；智慧農業；遠程監控

　　0引言

　　隨著我國農業的大力發展，市場對農作物的數量和質量要求越來越高。目前，傳統的農業大棚只能依靠人力來維護，較難實現大棚環境的自動監測和控制，從而出現浪費較多人力物力但大棚的產出效率較低、農作物的生長情況無法達到預想水平的現象。在互聯網科技飛速發展的背景下，通過互聯網信息技術，利用軟件體系原理不斷提高智慧大棚的效率和自動化程度，為農業從業人員減輕負擔，并對智慧農業大棚的發展和農作物的生長情況發揮積極作用。在此背景下，本文提出的基于B/S架構的智慧農業大棚管理系統，充分利用無線傳感器技術，結合易操作、可擴展的軟硬件系統，改善傳統農業大棚的生產技術。通過傳感器監測大棚中農作物的生長環境，以無線通信方式與大棚管理中心聯網，實現用戶在遠程即可對大棚進行監測和控制，從而提高智慧農業大棚的工作效率和經濟效益。

　　1系統的B/S架構設計

　　1.1系統結構設計

　　智慧農業大棚管理系統的架構設計采用B/S架構，提高農業從業人員在農業大棚中的工作效率并減少工作強度，可以實現24h不間斷的監控需求，滿足農產品對于環境變化的需求和智慧農業大棚的信息化管理。利用B/S的3層架構模式，可以保障系統的可靠性和智慧大棚中農作物生長環境的適宜度。本文提出的基于B/S架構的智慧農業大棚管理系統是一個Web應用系統。以B/S的3層架構為框架：底層為數據層；中間是業務處理層；最上層為表現層。系統通過瀏覽器顯示給農業生產者。具體架構如圖1所示。

　　1.1.1表現層

　　本系統的表現層主要負責用戶界面的顯示與交互，由B/S架構系統中的Web瀏覽頁面實現智慧農業大棚管理系統中數據或操作的傳入和傳出。表現層接收來自業務層中數據處理的結果后，通過本層的瀏覽器向用戶展示大棚內的監控視頻，包括農作物生長環境溫度、光照、氣體濃度和土壤濕度等數據，使用戶能夠清楚理解農業大棚內的環境改變和農作物生長情況。同時表現層可以合理接收用戶的操作需求，向業務處理層發出調整影響農作物生長的環境因素的信號。因此，表現層既可掌握大棚的工作狀態，也可下發用戶命令。

　　1.1.2業務處理層

　　業務處理層采用合適的算法、Hadoop離線緩存的大數據以及實時數據儲存，處理數據并實現功能要求。業務處理層會與上下層進行交互。用戶通過表現層中的網頁端發出操作指令，表現層將其傳送到業務處理層中，業務處理層可以通過算法調整大棚內溫度、濕度、光照條件等環境變量，同時準確記錄每次操作，實現決策可量化。業務處理層可根據數據層中傳送來的大棚中環境變量，進行分析處理，統計農作物生長環境的變量，判斷是否會對農作物生長造成不利影響，通過數據處理和自動控制及時規避農作物絕收的風險。系統管理員可對用戶的使用需求在業務處理層中進行權限的改變，有利于系統的安全性和大棚智慧化的可靠性。

　　1.1.3數據層

　　本系統的數據層是通過無線傳感器收集農作物生長環境的溫度、濕度、pH值、光照條件、二氧化碳濃度及土壤養分等數據，利用MySQL關系型數據庫的操作對該數據進行管理，實現數據的增加、刪除、查詢、修改等基本功能，并將實現的數據交互到上層中進行業務邏輯的處理和改變。

　　1.2系統目標設計

　　本文提出的B/S架構的農業大棚設計，可以實現在可靠性較高的情況下的遠程操作，形成農作物生長的適宜環境和健全的智慧農業大棚管理體系。

　　1.2.1方便快捷

　　表現層的客戶端網頁只需安裝瀏覽器就可使用，操作簡單易懂。用戶可以隨時隨地查看蔬菜大棚環境、查看農作物的生長情況，同時還可以在客戶端查看蔬菜大棚溫度、pH值、光照、土壤濕度等影響農作物生長的環境數據。

　　1.2.2安全性

　　由于蔬菜大棚中農作物的生長情況與所處環境條件息息相關，因此大棚管理系統的安全性要求較高。智慧農業大棚管理系統設計方案通過采用更加安全的算法或其他技術手段對無線傳感器的硬件、農作物及農業大棚各項數據進行管理，并對Web服務器和中心數據庫進行維護，來保證其安全性。

　　1.2.3可靠性

　　基于B/S架構的智慧農業大棚管理系統極大地規避了由于人為因素導致的潛在風險，避免了由用戶錯誤決策導致對農作物生長的不利影響。通過“風險規避及自動控制”模塊，在用戶疏忽的情況下，能根據農產品的生長態勢和周圍環境因素的改變而對大棚環境自動作出符合農作物生長的調整，保證系統在農作物生長過程中的可靠。

　　2系統功能設計

　　基于B/S架構的智慧農業大棚管理系統主要有環境監測、遠程操作、風險規避及自動控制、系統管理4個功能模塊，系統總體功能如圖2所示。

　　2.1環境監測模塊

　　該模塊主要是監控農業大棚的整體情況，并監控農作物生長態勢，實時監測影響農作物生長的環境因素的變化。根據用戶需求搭配無線傳感器，實時監測空氣溫濕度、光照、風俗、大氣壓力、氣體濃度等數據，采集農作物土壤溫濕度、溶氧量、pH值等參數。通過加裝攝像頭對整個蔬菜大棚進行實時監控，利用監控計算機監控整個大棚環境調節過程。通過高清攝像機采集蟲情圖像，遠程查看大棚內的蟲情指定防治措施。根據農作物生長的高度和實時傳輸的影像監控農作物長勢，實現監測信息的動態顯示。

　　2.2遠程操作模塊

　　該模塊是用戶通過系統對大棚環境進行改變的具體操作模塊。大棚內監測信息通過無線網絡傳輸系統和信息路由設備傳送到控制中心，用戶根據這些監測信息作出決策后，通過遠程操作模塊，操作大棚控制端設備進行環境的調整。

　　2.3風險規避及自動控制模塊

　　該模塊是通過設定閾值監控大棚內農作物生長環境的異常情況，在農業生產者錯誤決策的情況下及時調整并自動控制大棚內的設備設施。系統設置影響農作物生長的各項環境變量的閾值，一旦超過閾值出現異常，立即報警提醒用戶。在極端條件下，系統可自動控制大棚的設備設施，對農作物生長條件的各項指標進行合理的改變，從而減少農作物的損失和人為或意外帶來的風險。

　　2.4系統管理模塊

　　該模塊主要包括用戶信息管理、行為記錄和權限管理。通過系統管理員來為用戶進行注冊進入系統并賦予用戶在環境監測、遠程操作等模塊的權限。系統通過本模塊可以記錄用戶對大棚環境的調整信息，有利于規范用戶的操作習慣。

　　3系統硬件設計

　　基于B/S架構的智慧農業大棚管理系統的硬件主要包括無線傳感器和控制端設備。傳感器主要監測大棚及土壤的環境，包括溫度傳感器、光照強度傳感器、土壤溫度傳感器、pH值傳感器、氣體濃度傳感器以及病蟲害災情測報燈等，還包括用于實時傳輸和記錄農作物生長的監控攝像機。控制端設備是主要用于進行大棚內環境改變的自動化設備，包括光照燈、土壤濕度控制器、通風系統、給排水設備以及溫控裝置等。控制端設備用于對無線傳感器上的數據信息進行處理后，用戶或系統下達控制指令，實現農業生產者對大棚內設備設施的遠程控制。

　　4?結?語

　　隨著科技的進步和智慧農業的發展，如何規避農業生產中的風險和極端災情，提高農業設備的自動化水平，實現農業生產的精細化，已成為農業生產領域重點研究的課題。本文設計的基于B/S架構的智慧農業大棚管理系統旨在用簡單易懂的操作，在保證安全可靠的前提下，對農業大棚環境和農作物生長條件進行監控和自動化控制，為農業生產者提供定量決策，并提出預警系統來規避人為造成的風險，實現大棚內農業生產的智能化、信息化。

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　　馬金豪