基于B/S架构的智慧农业大棚管理系统的设计

　　摘要：农业大棚的种植受到外部环境变化和农作物生长过程缓慢等原因影响，往往需要付出大量的人力。传统的农业大棚安全性差、效率较低，且耗时耗力。因此，农业大棚转向智能化发展迫在眉睫。如何监控农业大棚内农作物的生长环境，并远程操作大棚内的温度、湿度和光照强度等影响农作物生长的环境因素，对于智慧农业大棚的建设有至关重要的意义。本文基于B/S架构提出一个智慧农业大棚管理系统的设计方案，阐述智慧农业大棚的可行性，以期对农业大棚和农作物的发展产生积极作用。

　　关键词：B/S架构；智慧农业；远程监控

　　0引言

　　随着我国农业的大力发展，市场对农作物的数量和质量要求越来越高。目前，传统的农业大棚只能依靠人力来维护，较难实现大棚环境的自动监测和控制，从而出现浪费较多人力物力但大棚的产出效率较低、农作物的生长情况无法达到预想水平的现象。在互联网科技飞速发展的背景下，通过互联网信息技术，利用软件体系原理不断提高智慧大棚的效率和自动化程度，为农业从业人员减轻负担，并对智慧农业大棚的发展和农作物的生长情况发挥积极作用。在此背景下，本文提出的基于B/S架构的智慧农业大棚管理系统，充分利用无线传感器技术，结合易操作、可扩展的软硬件系统，改善传统农业大棚的生产技术。通过传感器监测大棚中农作物的生长环境，以无线通信方式与大棚管理中心联网，实现用户在远程即可对大棚进行监测和控制，从而提高智慧农业大棚的工作效率和经济效益。

　　1系统的B/S架构设计

　　1.1系统结构设计

　　智慧农业大棚管理系统的架构设计采用B/S架构，提高农业从业人员在农业大棚中的工作效率并减少工作强度，可以实现24h不间断的监控需求，满足农产品对于环境变化的需求和智慧农业大棚的信息化管理。利用B/S的3层架构模式，可以保障系统的可靠性和智慧大棚中农作物生长环境的适宜度。本文提出的基于B/S架构的智慧农业大棚管理系统是一个Web应用系统。以B/S的3层架构为框架：底层为数据层；中间是业务处理层；最上层为表现层。系统通过浏览器显示给农业生产者。具体架构如图1所示。

　　1.1.1表现层

　　本系统的表现层主要负责用户界面的显示与交互，由B/S架构系统中的Web浏览页面实现智慧农业大棚管理系统中数据或操作的传入和传出。表现层接收来自业务层中数据处理的结果后，通过本层的浏览器向用户展示大棚内的监控视频，包括农作物生长环境温度、光照、气体浓度和土壤湿度等数据，使用户能够清楚理解农业大棚内的环境改变和农作物生长情况。同时表现层可以合理接收用户的操作需求，向业务处理层发出调整影响农作物生长的环境因素的信号。因此，表现层既可掌握大棚的工作状态，也可下发用户命令。

　　1.1.2业务处理层

　　业务处理层采用合适的算法、Hadoop离线缓存的大数据以及实时数据储存，处理数据并实现功能要求。业务处理层会与上下层进行交互。用户通过表现层中的网页端发出操作指令，表现层将其传送到业务处理层中，业务处理层可以通过算法调整大棚内温度、湿度、光照条件等环境变量，同时准确记录每次操作，实现决策可量化。业务处理层可根据数据层中传送来的大棚中环境变量，进行分析处理，统计农作物生长环境的变量，判断是否会对农作物生长造成不利影响，通过数据处理和自动控制及时规避农作物绝收的风险。系统管理员可对用户的使用需求在业务处理层中进行权限的改变，有利于系统的安全性和大棚智慧化的可靠性。

　　1.1.3数据层

　　本系统的数据层是通过无线传感器收集农作物生长环境的温度、湿度、pH值、光照条件、二氧化碳浓度及土壤养分等数据，利用MySQL关系型数据库的操作对该数据进行管理，实现数据的增加、删除、查询、修改等基本功能，并将实现的数据交互到上层中进行业务逻辑的处理和改变。

　　1.2系统目标设计

　　本文提出的B/S架构的农业大棚设计，可以实现在可靠性较高的情况下的远程操作，形成农作物生长的适宜环境和健全的智慧农业大棚管理体系。

　　1.2.1方便快捷

　　表现层的客户端网页只需安装浏览器就可使用，操作简单易懂。用户可以随时随地查看蔬菜大棚环境、查看农作物的生长情况，同时还可以在客户端查看蔬菜大棚温度、pH值、光照、土壤湿度等影响农作物生长的环境数据。

　　1.2.2安全性

　　由于蔬菜大棚中农作物的生长情况与所处环境条件息息相关，因此大棚管理系统的安全性要求较高。智慧农业大棚管理系统设计方案通过采用更加安全的算法或其他技术手段对无线传感器的硬件、农作物及农业大棚各项数据进行管理，并对Web服务器和中心数据库进行维护，来保证其安全性。

　　1.2.3可靠性

　　基于B/S架构的智慧农业大棚管理系统极大地规避了由于人为因素导致的潜在风险，避免了由用户错误决策导致对农作物生长的不利影响。通过“风险规避及自动控制”模块，在用户疏忽的情况下，能根据农产品的生长态势和周围环境因素的改变而对大棚环境自动作出符合农作物生长的调整，保证系统在农作物生长过程中的可靠。

　　2系统功能设计

　　基于B/S架构的智慧农业大棚管理系统主要有环境监测、远程操作、风险规避及自动控制、系统管理4个功能模块，系统总体功能如图2所示。

　　2.1环境监测模块

　　该模块主要是监控农业大棚的整体情况，并监控农作物生长态势，实时监测影响农作物生长的环境因素的变化。根据用户需求搭配无线传感器，实时监测空气温湿度、光照、风俗、大气压力、气体浓度等数据，采集农作物土壤温湿度、溶氧量、pH值等参数。通过加装摄像头对整个蔬菜大棚进行实时监控，利用监控计算机监控整个大棚环境调节过程。通过高清摄像机采集虫情图像，远程查看大棚内的虫情指定防治措施。根据农作物生长的高度和实时传输的影像监控农作物长势，实现监测信息的动态显示。

　　2.2远程操作模块

　　该模块是用户通过系统对大棚环境进行改变的具体操作模块。大棚内监测信息通过无线网络传输系统和信息路由设备传送到控制中心，用户根据这些监测信息作出决策后，通过远程操作模块，操作大棚控制端设备进行环境的调整。

　　2.3风险规避及自动控制模块

　　该模块是通过设定阈值监控大棚内农作物生长环境的异常情况，在农业生产者错误决策的情况下及时调整并自动控制大棚内的设备设施。系统设置影响农作物生长的各项环境变量的阈值，一旦超过阈值出现异常，立即报警提醒用户。在极端条件下，系统可自动控制大棚的设备设施，对农作物生长条件的各项指标进行合理的改变，从而减少农作物的损失和人为或意外带来的风险。

　　2.4系统管理模块

　　该模块主要包括用户信息管理、行为记录和权限管理。通过系统管理员来为用户进行注册进入系统并赋予用户在环境监测、远程操作等模块的权限。系统通过本模块可以记录用户对大棚环境的调整信息，有利于规范用户的操作习惯。

　　3系统硬件设计

　　基于B/S架构的智慧农业大棚管理系统的硬件主要包括无线传感器和控制端设备。传感器主要监测大棚及土壤的环境，包括温度传感器、光照强度传感器、土壤温度传感器、pH值传感器、气体浓度传感器以及病虫害灾情测报灯等，还包括用于实时传输和记录农作物生长的监控摄像机。控制端设备是主要用于进行大棚内环境改变的自动化设备，包括光照灯、土壤湿度控制器、通风系统、给排水设备以及温控装置等。控制端设备用于对无线传感器上的数据信息进行处理后，用户或系统下达控制指令，实现农业生产者对大棚内设备设施的远程控制。

　　4?结?语

　　随着科技的进步和智慧农业的发展，如何规避农业生产中的风险和极端灾情，提高农业设备的自动化水平，实现农业生产的精细化，已成为农业生产领域重点研究的课题。本文设计的基于B/S架构的智慧农业大棚管理系统旨在用简单易懂的操作，在保证安全可靠的前提下，对农业大棚环境和农作物生长条件进行监控和自动化控制，为农业生产者提供定量决策，并提出预警系统来规避人为造成的风险，实现大棚内农业生产的智能化、信息化。

　　参考文献

　　[1]CHRISTINEP.TAN,黄为民,项凤华,等.智慧农业的物联网自动化[J].新农业,2021(17):92-93.

　　[2]刘春红,张漫,张帆,等.基于无线传感器网络的智慧农业信息平台开发[J].农业大学学报,2011,16(5):151-156.

　　[3]王晓敏,邓春景.基于“互联网+”背景的我国智慧农业发展策略与路径[J].江苏农业科学,2017,45(16):312-315.

　　[4]赵佰平.基于物联网技术的智慧农业大棚设计与应用[J].农业与技术,2021,41(13):69-71.

　　[5]尚泽,陈伟利,李玉丽.农业大棚的智能化监测[J].科学技术创新,2021(20):171-172.

　　马金豪

《基于B/S架构的智慧农业大棚管理系统的设计》

上一篇：果树栽培技术对提高果实品质的影响

下一篇：粮食安全视角下耕地“非粮化”问题研究