烟叶育苗大数据综合管理系统的开发与应用

　　摘 要：目前周口市烟叶育苗大棚的监测和控制以人工为主，针对这一现状，文章基于GPRS无线网络设计了烟叶育苗远程监控综合管理系统，具有功能：用数字式传感器自动监测烟叶育苗大棚的温度、湿度、光照强度和CO2浓度等环境参数；通过GPRS网络将数据远程发送回数据中心；可以用手机或电脑远程调控烟草育苗大棚的环境参数；在数据中心对烟草育苗大棚的环境参数进行大数据分析，实现反向追溯、痕迹化操作、扁平化管理等目的；采用摄像机可以实时监控现场环境及育苗情况。
　　关键词：烟叶育苗；GPRS；远程监控；温湿度数据采集；综合管理系统平台
　　我们设计的系统基于摄像机和GPRS网络，主要有以下研究内容：
　　（1）GPRS无线网络取代有线网络。传统的远程监测需要铺设网线，投入成本高、后期维护复杂；本系统基于GPRS网络，用户可以在任何时间、任何地点登录网站查询温湿度等环境参数。
　　（2）当育苗大棚温湿度超标时，系统自动启动风机进行降温除湿，同时自动发短信报警。为了实现这一目标，需要设计控制箱，通过数据线和控制线和现有控制柜兼容，同时不影响现有操作。
　　（3）在数据中心对烟草育苗大棚的环境参数进行大数据分析，实现反向追溯、痕迹化操作、扁平化管理等目的。以往的育苗管理工作以点检为主，人工劳动强度大，效率较低，采用了本系统后，管理人员可以直接通过手机查看和控制任何一座育苗大棚的设施；同时在更深层次上，可以通过系统自动统计和运算，为管理工作提供科学依据和技术支持。
　　（4）系统可自动计算有效积温、活动积温和日均温等数据，对移栽时间做科学预测。贵州烟科所指出：烟草苗床期>10℃的活动积温为950～1100℃，有效积温为350～450℃；从移栽到成熟>10℃的活动积温为2000～2800℃，>8℃的有效积温为1200～2000℃，>10℃的有效积温为1000～1800℃，可以生产出优质烟叶。
　　（5）数据远程采集，登录客户端的方式提高了管理效率，为确定育苗长势和技术方案提供参考。
　　1 技术关键
　　（1）摄像机系统设计要求简洁易懂，实现远程有效的人机交互；
　　（2）基于GPRS网络设计数据远程传输和远程控制；
　　（3）建立数据库和网页，以及后期的维护工作；
　　（4）选择的CO2浓度、光照强度和温湿度等传感器能够适应高湿度环境。
　　2 实施方案
　　项目实施分成两个部分：
　　（1）输入设备：采集育苗工场温湿度、CO2浓度、光照强度等环境因子，其中的难点在于CO2浓度和光照强度的标定；所有信号都通过总线的形式传输回控制盒。
　　（2）输出设备：将数据在现场的摄像头联网实时显示，同时通过GPRS模块发送回上位机，在上位机进行处理，最终建立数据库和网站，实现远程数据采集和数据库管理；控制模块的功能是和现有控制柜兼容，自动和远程控制风机启动和停止。
　　目前进展及情况：
　　2016年在周口实验7座育苗大棚安装使用，短信报警次数，登陆用户，下载次数，正常监测时间日期，自动控制风机大棚4座，安装的大棚育苗的情况与未安装的对比情况。郝刚与鹿邑对比图片，鹿邑的育苗大棚每棚种植面积未来的发展方向。
　　3 结束语
　　（1）基于GPRS无线网络系统管理平台开发对烟叶育苗远程监控系统解决了传统有线传输方式布线难的限制，实现了监控中心通过客户端对多个育苗大棚信息采集、观察、监测和分析还有自动控制。
　　（2）通过使用此系统管理平台，使烟叶育苗户和管理者对烟叶育苗生长还有管理等减少了很多工时。以前育苗人都是需要到大棚里面每个大棚检查温湿度，管理者还有专家也是需要开车动员到达现场考察。现在只需要登陆客户端就可以省掉这些。从而节省了人力，物力，财力。
　　（3）如果温度过高育苗技术人员还需要进入大棚打开风机给大棚降温，安装了远程系统设备就可以实现自动控制风机和短信提醒功能，从而降低或减少了技术人员监管不到位造成的误开风机和忘开风机的情况，大大减少了技术人员工作，降低了风险，节约了电力。
　　（4）在河南省周口市烟叶育苗大棚中得到了较好应用。经过对烟叶育苗技术人员的沟通，该系统设备的应用不仅克服了大棚的天气变化和对育苗的影响，还降低了对育苗人员的技术要求，提高了烟叶育苗质量和管理。得到了周口市烟叶种植育苗人的称赞。
　　（5）经过对实际的考察和走访，我们得出了如下结论。
　　使用远程监控系统管理平台的育苗大棚有三个优势：
　　a.使烟苗整齐一致，有利于提高大田生产的整齐一致性，进而提高整体生产水平。烟苗根系发达，根的数量超过常规育苗，有利于提高移栽成活率，有效克服早花现象。
　　b.及时有效管理、生长快，苗齐苗匀、远程指导育苗的长势、有利于实现育苗专业化和栽培品种良种化。
　　c.苗龄65天左右，叶数9片左右，茎高8-10cm，茎粗0.5-0. 6cm，且有韧性，叶色绿至浅绿，叶片较厚，侧根发达，无病虫害，群体整齐一致。
　　未使用远程监控系统管理平台的育苗大棚会出现的三个劣势。
　　a.技术人员管理不到位，问题处理不及时。
　　b.烟苗成活率不高，苗不均匀，长势慢。
　　c.移栽成活率降低，烟苗移栽后长势缓慢，影响了烟田的统一管理。
　　周口市试点大棚7座，其中鹿邑化塔5座，商水郝岗乡2座。
　　系统报警次数 2546 次
　　短信报警次数 416 次
　　系统客户端使用数11个
　　按照1个大棚5000个育苗盘，每盘多成活3颗苗，每棚就能多出15000颗苗，就是75盘，如果每亩地用6盘就可以多种12亩地。同时每盘的移栽成活率也会增加。
　　参考文献
　　[1]郭荣幸.农产品烘烤温湿度智能控制系统研究[D].河南农业大学，2013.
　　[2]赵虎，王三根，王纪元.基于普适计算的烟叶烘烤智能监测系统[J].农机化研究，2011.
　　[3]姚强.衡阳市现代烟草农业发展研究[D].湖南农业大学，2013.

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