0引言
随着大数据时代来临，人类已经进入互联互通的新时代，物联网技术也成为促进社会发展的重要引擎之一。近年来，物联网技术在中国乃至全球发展迅速，且广泛应用于各个领域之中。我国将物联网技术运用于农业智能化控制方面，以改善气象状况多变给农业生产活动带来的极大困扰，近些年，随着我国政府在政策上的大力支持和国内农业生产的巨大需求，我国农业物联网在农业大棚的智能化控制方面的应用也取得了许多科研成果和实践经验。
2016年6月16日，窄带物联网作为3GPP R13一项重要课题，获得3GPP批准。这正式宣告了无线产业广泛支持的NB-lot标准核心协议历经两年多的研究已全部完成，标志着从现有的移动通信架构基础上，为连接越来越多的设备提供了标准。
然而一个不容忽视的现实情况是，目前现有的大多数智能农业系统在实际应用中存在设计方案结构复杂、开发成本高、使用周期短等诸多问题。因此，一个强有力的智能农业大棚环境监控系统，变得迫切而且重要。
1总体设计方案
智能农业大棚环境监控系统旨在采用NB-loT技术作为控制系统的核心，采用模块化设计，利用接入物联网系统的温湿度、光敏电阻等各类传感器，对农业大棚中的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等环境参数进行自动采集、视频监控，并自动分析、反馈调控，以实现智能农业大棚的环境监测与调控功能。
我们将系统的整体结构分为三层，分别由感知层、传输层、响应层这三层结构组成。其中感知层通过连接温湿度传感器等传感器，将农业大棚的温度、湿度、光照度等环境参数进行数据采集与数据分析。传输层由NB-lot通信模块和无线网络组成，信息可以通过核心网络传递到各个平台，形成一个传输的通道，进行上行和下行传输数据信息。响应层即为控制层，利用STM32技术设计一个主控平台，主控平台是硬件系统的核心组成部分，它将从传输层传送的数据信息进行统计、归纳和储存，并与设定值进行一一比对，分析系统参数并形成调控指令，形成系统反馈，调控设备，控制大棚环境的各项参数。下面分别对各部分进行详细介绍。
2感知层的设计思路与系统实现
感知层是物联网的皮肤和五官，起到与外界相联系的重要作用，其主要功能是信息感知与采集，实时监测空气温湿度、光照、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度等数据，并通过设定上下限报警阈值，实现即时报警。
感知层的主要作用是识别物体和采集信息，在对感知层进行设计时，我们采用相应的传感器感知设备，如温湿度传感器、光敏传感器、热敏传感器等，对采集到的信号进行初步处理，同时还可以整合通信模块，具体视系统而定，针对特定环境采用不同的通信模块，如GPRS、ZIGBEER、BLUETOOTH等。
3传输层的设计思路与系统实现
传输层在该控制系统中的主要功能，就是将感知层采集到的大棚内的相关农业数据, 通过网络通信技术进行汇总，通过有线或无线方式, 向局域网或广域网发布。其作用类似于在电力运输过程中的电线。
传输层通过WiFi网络接收来自感知层的数据，并通过云端对接收的数据进行检测并向上或向下传输，云端除了会接收环境参数以外，当农业大棚内的环境参数出现异常时，还能接收感知设备发送预警信息。传输过程可通过无线网络完成，数据传输更加方便快捷；也可通过有线的方式进行数据传送，可提高传输速度和传输效率。
4响应层的设计思路与系统实现
智能农业大棚环境监控系统的控制层即主控平台，包括三个主要部分：系统控制器、自动控制模块和手动控制模块。系统控制器是系统的核心，负责协调、管理和监控各个模块的运行。该控制器通过ESP8266通信模块与NB-IoT网络通信，实现传感器数据传输和远程控制指令接收。此外，STM32微处理器处理传感器数据，执行自动控制策略，并响应手动控制指令。用户可以通过手机应用程序监控大棚环境、设置参数以及进行手动控制操作。自动控制模块是根据传感器数据进行智能决策和自动调节的核心部分。该模块基于传感器采集的数据，实现自动控制算法，从而控制相关设备，如风扇、除湿器、补光器、加热器等，实现环境参数的自动调整。手动控制模块允许农户或管理员手动干预系统，适用于特殊情况或用户个性化需求。STM32微处理器通过ESP8266模块接收来自服务器或手机App的远程控制指令，根据接收到的指令，手动调节设备，如调整温度、湿度、光照等。
5结语
本文设计的基于NB-loT的智能农业大棚环境监控系统，采用了以NB-loT物联网技术为核心，利用单片机作为控制中心，使用各类传感器采集农业大棚环境数据并导入数据库进行分析处理，通过云端传输到物联网平台的服务器，再利用控制器和控制模块进行反馈调控，通过驱动补光器、除湿器、加热器、风扇等末端装置达到远程监控和自动控制的目的。
该系统的优势特色在于可以实施环境监测，并自动分析、反馈调控，且用户可以远程监测多个大棚的设施，简化了物联网农业方案的复杂度，相较于传统农业生产，该系统操作更加便捷，减少了大量的开发时间和开发成本，有利于提高农作物生产效率。同时也为现代农业注入了先进技术，让农业生产更加便利、稳定。
在未来，我们期望进一步优化系统的智能化，结合更多先进技术，为农业生产提供更全面、高效的解决方案，加快农村现代化进程，为农业可持续发展和乡村振兴建设做出贡献。
参考文献
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［2］张猛，房俊龙，韩雨.基于 ZigBee和 Internet的温室群环境远程监控系统设计［J］.农业工程学报，2013（s1）：171-176.
［3］刘鹏举，罗淇仁，郑利斌，等.基于嵌入式的智能农业环境监控系统开发［J］.湖北农业科学，2016（15）：4006-4010.
