我國作為農業(yè)大國，近幾十年來農耕技術發(fā)展迅猛，全國的溫室大棚數量眾多。溫室大棚物聯網化、智能化成為了未來農業(yè)的發(fā)展趨勢，本文將詳細闡述智慧大棚方案的構成。

1為什么大棚要“智慧化”？

通常放置于溫室大棚內栽種的植物，對生長環(huán)境都有著較為苛刻的要求，溫度、濕度、二氧化碳濃度等指標都需要維持在一個穩(wěn)定的范圍內。早期的溫室大棚，通過布置各種傳感器，人工定時去查看，并對大棚內的溫控器、加濕器等設備進行調整。但隨著溫室大棚數量越來越多、單個大棚內需要的傳感器也越來越多，傳感器之間的通訊線纜布線變得非常困難，通過人工去管理大棚也變得越來越難。

圖1 越來越多的溫室大棚

2智慧大棚包含哪些東西？

1、采集端

要實現對大棚內環(huán)境的實時監(jiān)測，給出相對較全面的環(huán)境情況，需要布置各種各樣的傳感器，例如：

溫度傳感器（空氣、土壤）

濕度傳感器（空氣、土壤）

光照傳感器

二氧化碳濃度傳感器

2、控制端

想要真正實現溫室大棚智能化，不僅需要數據的采集上傳，還需要能應對情況變化的智能控制。通過ARM平臺的網關控制器，可以外接多路設備，以實現實時控制大棚內環(huán)境的效果。外接的設備包含：

步進電機

水泵噴灑器

日光燈

風機

石英加熱管

圖2 大棚內分布了各種傳感器

3智慧大棚整體方案

網關控制器基于Coretex-A7設計，網關與各種傳感器之間通過LoRa技術進行無線連接。在取電不方便的大棚內，傳感器節(jié)點均需要通過電池供電，這就需要應用LoRa技術極低的功耗。采用休眠+定時喚醒上傳的工作模式，能夠極大降低傳感器節(jié)點的耗電量，一節(jié)干電池可以使用2~3年。

出于成本的考慮，一般情況下多個大棚會共用一個網關，這樣大棚內的相關控制設備，也需要通過無線通訊來控制。同樣，使用LoRa也是一種不錯的選擇。LoRa傳輸距離足夠遠，可接入節(jié)點數上千個，足以滿足大棚內節(jié)點數需求。傳輸數據量較小的弊端，對于只需要發(fā)送一些簡單的控制量而言也足夠使用了。

圖3 智慧大棚整體方案框圖

交互方面，網關控制器上可以外接一個顯示屏和觸摸屏，方便在現場排查故障和調試用。所有數據匯總到網關后，通過4G的方式將數據上傳到云平臺，管理人員在遠程使用PC或手機登錄訪問，即可由云平臺下發(fā)相應的控制指令。

圖4 大棚管理平臺

LM400TU是ZLG研發(fā)設計的一款工業(yè)級LoRa組網透傳模塊。模塊采用源自軍用通信系統的LoRa調制技術設計，結合獨有的頻譜擴寬處理技術，完美解決了小數據量在復雜環(huán)境中的超遠距離通信問題。