植物生长环境监测的研究

王苏珊珊

摘要：随着社会发展的不断进步，环境问题也逐渐成为当今社会的一大重要难题，工业化生产的废物、废气成为环境污染的主要因素。其次，随着人口的增多，二氧化碳的呼出量增加，使得全球已有变暖的趋势。而经科学家们的研究，植物可以有效的吸收二氧化碳，并释放出氧气，对保持氧气和二氧化碳的平衡起到重要作用，此外，植物还可以过滤大气中的有害气体，减少放射性物质，保证空气质量，使人们生活在健康、舒适的环境里。

如今，科学种植是现代种植的重要方式，通过有效的监测方式，可以提高植物利用率和产量。生长环境的信息对于植物有着很大的影响，因此，为了能够及时解决这些问题，我们设计了一款植物生长环境监测装置，对温度、湿度、阳光强度等植物生长的必要信息进行检测，并通过大数据分析来评估植物的生长状态，养分缺失情况及解决方案。

关键词：环境问题；植物生长环境检测；大数据分析

绪论：随着计算机第三次革命，我们正在迈入可穿戴、直觉式计算的新时代。房屋、汽车、商店、农场、工厂，这些东西都将具备思考、感知和行动的能力。这不是科幻小说中的场景，而是我们即将进入的新时代。新的革命催化新的技术，大数据技术、物联网技术、新型的通信技术等推动农业的新的发展。本文研究的植物成长环境监控的研究，通过传感器实时对植物的多项成长数据进行采集，海量的数据通过大数据技术进行准确的计算和分析，并能前瞻性的预测植物未来的生长情况，从而能进行及时的处理。

1、大数据应用领域

随着大数据应用越来越广泛，应用的行业也越来越多，每天可以看到大数据的一些新奇的应用，从而帮助人们从中获取到真正有用的价值。很多组织或者个人都会受到大数据分析影响。

大数据应用于各个行业包括金融、汽车、餐饮、电信、能源、娱乐等在内的社会各行各业都已经融入了大数据的痕迹。金融业：大数据在高频交易、社交情绪分析和信贷风险分析三大金融创新领域发挥重大作用。互联网行业：借助于大数据技术分析用户行为，进行商品推荐和针对性广告投放。餐饮行业：利用大数据实现餐饮O2O模式，彻底改变传统餐饮经营方式。电信行业：利用大数据技术实现客户离网分析，及时掌握客户离网倾向，出台客户挽留措施。能源行业：随着智能电网的发展，电力公司可以掌握海量的用户用电信息，利用大数据技术分析用户用电模式，可以改进电网运行，合理设计电力需求响应系统，确保电网运行安全。个人生活：大数据还可以应用于个人生活，利用与每个人相关联的“个人大数据”，分析个人生活行为轨迹，为其提供更加周到的个性化服务。大数据的价值远不止于此，大数据对各行各业的渗透，是推动社会生产和生活的核心要素。

2、市场分析

2.1.国内现状

我国政府部门高度重视现代农业的发展，按照《全国农业农村信息化发展“十三五”规划》要求，今后5年，农业农村信息化总体水平将从现在的35%提高到50%，基本完成农业农村信息化从起步阶段向快速推进阶段的过渡。具体指标包括：农业生产信息化整体水平翻两番，达到12%;农业经营信息化整体水平翻两番，达到24%;农业管理信息化整体水平达到60%;农业服务信息化整体水平达到50%以上等。

2.2国外现状

世界各国都在大力推进产学研结合，建立完善的配套规章制度和专项资金池以推进农业科研技术快速应用于智慧农业的发展，当前许多国家都已形成各具特色的农业推广体系，并且目前各国科技创新应用成效显著。如美国早已应用“5S技术”、智能化农机技术等形成了农业精细化、规模化发展的智慧农业生产线系统，帮助农场主精细化耕作并提质增效；日本也早已利用数字技术、传感技术和远程控制等技术建立了个性化“网上农场”式农业运营新模式，使消费者可实时自主远程精准控制自有农产品生产，并获得理想的农产品。

2.3市场前景

“智慧农业”能够彻底转变农业生产者、消费者观念和组织体系结构。完善的农业科技服务体系,使农业相关人员足不出户就能够远程监测植物生长情况,获取各种植物信息;信息化终端成为农业生产者的大脑,指导农业生产经营,改变了单纯依靠经验进行农业生产经营的模式,彻底转变了农业生产者和消费者对传统农业落后、科技含量低的观念。另外,智慧农业阶段,农业生产经营规模越来越大,生产效益越来越高,迫使传统农业生产被市场淘汰,必将催生以大规模农业科技为主体的现代农业体系。

3、服务及产品

3.1产品原型

该产品主要由硬件设备端，服务器端两部分组成。通过用硬件设备端采集植物生长环境的有效数据，通过Wi-Fi设备远程、高速的传输到服务器端。服务器端的数据处理中心接收数据后进行数据处理、运算、分析、储存及可视化，最后快速的提出有效的反馈，包括植物的生长情况，环境调节、预测植物生长时间及成熟时间。

3.2硬件设备端

该硬件设备端主要为环境检测终端、ZigBee组网设备和WIFI设备。环境监测终端包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器等监测植物生长所必须的元素的设备，ZigBee是主要的无线通信设备。项目起始由ZigBee设备完成自组网，通过ZigBee终端节点对温度、阳光强度、土壤湿度等进行数据采集，最后将两个终端节点的数据传到ZigBee网关，再由WIFI远程设备发送到太阳能植物生长环境监测平台。

3.3服务器客户端

服务器端主要分客户端和管理员端，首先客户需要注册到服务器网页，然后即可登录到自己的设备平台，可以自由的添加硬件设备，并实时查看自己的植物生长情况。管理员端负责管理用户与后台，当发生系统异常可以及时的处理。

将发送过来的数据进行传输、数据运算，得出数据信息，再调用以往的数据库进行大数据分析，将分析出的数据结果进行可视化处理并储存到数据存储结构中，最后在终端显示出植物生长状况，成熟时间、遇到的问题和解决方案，并通过大数据预测，得到植物的未来走势。

4、研究结果

经过为期三个月的实施监测，对植物盆栽进行具体研究，人工执行多雨强光光高温环境，在服务器平台可以实时的收到预警并可及时处理，避免了由不可阻挡的自然环境所造成的损害。

此项研究并不止于此，而是一个长期的积累的过程，对不同的植物不同的生长环境，南方北方不同的经纬度以及不同时期的信息采集和分析，进而整理出不同环境下植物的最佳生长环境，并以此为参考对植物进行人为的控制，以达到植物在避免自然灾害的同时得到最高量产。

参考文献：

[1]期刊论文物联网技术与应用发展的探讨信息通信技术2010.4（2）

[2]王延年,穆文静.基于ZigBee的无线信号采集传输系统的研究[J].西安工程大学学报,2010,(4)….

[3]毛国君等.数据挖掘原理与算法[M].北京:清华大学出版社,2005.