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方案的通用网关，中心控制器采用嵌入式技术，集成了远程通信模块（4G和WiFi）、嵌入式处理系统、嵌入式Web服务器等，这种设计方案有利于本系统的分布式组网和独立式个体使用，具有更好的应用适应能力。
中心控制器由主处理模块、远程通信模快（4G和WiFi）、串行通信模块和视频采集与控制模块组成。主处理模块采用ARM1176JZFS核，它具有处理能力强、功耗低、性能好、成本低的特点，以Linux操作系统作为运行和应用开发平台，Linux系统支持多用户、多进程、实时性好、功能强大并稳定，开放原码且有丰富的开发资源。协调器节点通过串口输入采集到的环境参数，视频摄像头的视频数据直接进入主处理模块，考虑输入信息数据量较大，系统采用SQLite数据库作为信息存储和管理，采用嵌入式Boa服务器软件构建Web服务器，利用CGI使网页具有交互功能，实现通过网络浏览器对整个信息采集子系统进行全面配置管理以及部分信息的查询。远程通信模快（4G和WiFi）实现与上位网络（如英特网）的联接，达到信息的远程可靠传输，采用国内中兴公司生产的中兴MV3500模块，它改变了原有设计方案的“MCU+LTE模块+WiFi芯片”架构，直接将WiFi芯片嵌入LTE模块中，降低了对MCU处理能力的要求，简化了设计[8]。
中心控制器设计方案使得设施种植管理系统具有2种工作模式：一是独立运行模式；二是组网运行模式。独立运行模式采用4G远程通信接入互联网，用户通过客户端浏览器实时对大棚环境信息查询与控制管理。组网运行方式一般采用WiFi方式（或4G）接入网络，可以把多个设施农业大棚组网管理，达到大范围应用。无论那种运行模式都具有自动控制和手动控制2种控制模式。默认情况下为自动控制模式，定期采集大棚内环境参数与植物生长图象。手动控制模式方便管理人员通过Web随时监控现场，并根据情况对大棚环境进行个性化调控，如发送开启通风机命令来降低室内CO2浓度等[9]。中心控制器工作流程见图5。
设施种植大棚视频监控利用智能摄像头实现大棚无缝隙、不间断的视频监控和事件监测、报警，摄像头具有高清晰度的图像采集和转换，完全满足大棚室内环境的安全使用。系统通过调节中心控制器输出的PWM波的占空比，控制云台转动实现大范围监控，视频服务器采用ffmpeg+ffserver构建，使用x264视频编码器压缩视频来减轻对网络传输和存储的压力。
4：云端服务处理系统
云端服务处理系统是设施种植大棚管理的信息处理中心，所有从大棚室内采集的环境信息和监控视频图象经中心控制器适当处理与存储后直接上传到云端服务中心。全部完整的数据都将永久存储在云端，供实时或事后查询、分析处理。应用软件由系统配置管理模块、感知数据存贮与处理模块、监控视频存贮与处理模块、报表处理模块和信息远程服务模块组成[10]。应用软件模块结构见图6。
软件系统采用B/S模式，用户通过客户浏览器登陆服务中心Web服务网站进行全功能的访问。以Visual Studio 2005为开发平台，数据库采用MSSQL Server，全系统用C#语言编写完成。系统配置与管理模块实现全系统的用户信息和权限等管理，设置与大棚感知信息处理、视频监控和中心控制器相关的各类参数，完成系统正常工作准备；感知数据存贮和处理模块实现感知数据的接收、实时存储和随机检索调用处理，按设定条件发送控制信息给中心控制器，实现大棚环境调节和告警提示，实时显示各种感知信息处理图表，联机对存储数据进行智能分析并提供决策信息[11]。监控视频储存与处理模块实现监控视频的实时录存和调用回放，发送命令给中心控制器控制摄像头云台，做到有选择性实时切换监控，并具备一定的视频智能分析处理；报表处理模块主要完成各类报表的生成、汇总与打印。
信息远程服务模块实现移动终端的访问，使得系统用户通过多种手段实现随时随地获取监测、监控数据和信息。远程服务包括2种方式，一是访问中心控制器；二是访问云端服务中心。这2种方式依系统运行模式可灵活采用。中心控制器只存储了最新一定时间内的部分数据和一些配置监管信息，如要全功能访问，需要访问云端服务中心。
5：结语
随着工程技术的进一步发展，设施农业的发展已取得了长足的进步，特别是近几年来物联网技术的快速应用推动了设施农业向更高层次的应用发展。该研究运用无线传感网技术研究设计了设施种植大棚室内环境自动调节管理系统，由于采用了中心控制器方案来前置管理信息采集，增强了系统应用的灵活性和适应性，系统在诸暨智慧农业园区进行了单一大棚试用，效果良好并获得好评。下一步拟开展一定规模的组网试用，根据试用结果进一步对系统进行修正改进。
参考文献
[1] 李军科，吴建军，石祖伟.基于USB存储与GPRS传输的温室大棚参数监测设计[J].中国农机化学报，2015（5）：22-26.
[2] 刘志辉，朱旭东.物联网在设施农业中的应用[J].安徽农业科学，2014（33）：11946-11947，11950.
[3] 乔俊枫，陈克涛，张永猛，等.基于WSN的多层土壤温湿度监测节点及供能优化设计[J].农机化研究，2015（5）：32-35.
[4] 胡泮，杨鹏，史旺旺，等.基于WSN的低功耗水稻土壤水分监测系统[J].农机化研究，2015（1）：23-27.
[5] 闻成章，董桂菊，李广军.基于GPRS的灌區水位智能监测系统设计[J].农机化研究，2015（4）：51-55.
[6] 朱伟兴，戴陈云，黄鹏.基于物联网的保育猪舍环境监控系统[J].农业工程学报，2012（6）：177-182.
[7] 范治政，刘永春.ARM嵌入式控制器在农业大棚中的应用[J].中国农机化学报，2015（2）：23-26.
[8] 赵春江，屈利华，陈明，等.基于 ZigBee 的温室环境监测图像传感器节点设计[J].农业机械学报，2012（11）：192-196.
[9] 彭占武，王雪，袁洪印.鸡舍环境无线监测系统的设计与实现[J].中国农机化学报，2015（5）：28-34.
[10] 张新，陈兰生，钱周铭.城市水质实时监测系统设计与应用[J].环境工程学报，2015（6）：3051-3057.
[11] 黎贞发，王铁，宫志宏，等.基于物联网的日光温室低温灾害监测预警技术与应用[J].农业工程学报，2013（2）：229-236.