论文部分内容阅读
摘 要：随着经济的发展，人们生活水平的提高，社会民众健康意识的不断提升为中药行业的现代化发展带来重大契机。采用互联网技术为载体，设计智能中药种植系统，可以实现对中药生长环境的动态监测，进而根据外界环境变化对其生长所需进行远程管控，利用技术支撑保证中药生长环境的稳定性，真正实现精耕细作，保证产品质量。本文就基于物联网的智能中药种植系统设计展开探讨。
关键词：物联网；智能中药种植系统；设计
引言
传统的种植药材浪费了大量的人力、物力，随着天气等环境的变化，对药材的生长有这具体的影响，为了能够科学地管理和种植中药材，采用物联网技术应用到中药材种植上，提高中药材种植的产量和质量。
一、生长环境改变引起药效变化
中药的产地、生长环境非常重要，极大的影响中药的疗效。生态环境要素作为影响中药材品质的一个主要因素，并作为道地药材形成的源头，一直以来是研究的重点，但基于生态环境要素的多样性，它也是研究的一个难点。生态环境要素包括很多方面，如土壤、气候条件、灌溉水源、空气质量等。北魏时期贾思勰在《齐民要术》中写道，山东的大蒜种到山西，就小如桔核；山东的谷子种在山西，就只长茎叶而不开花结实，这说明生活环境的变化会引起生物特性的变化，进而影响其功用的发挥。即如其言“一木之性，寒暑易容，若朱蓝之染，能不易质”？这说明品种以及产地决定了单味中药的不同偏性，即质不同则性不同，从而影响其“体”，则其“用”必然受到影响，进而影响其功效的发挥。现代种植的中药多是依靠农药、化肥催生处理，其有效性与既往野生草药相差甚大，也可能存在药物以外的毒性。因此在药材种植方面，目前急需依据《中华人民共和国种子法》《中华人民共和国药品管理法》制定具体的行政监管措施，把中药材种子培育纳入监管范围，制定和推行符合实际情况的种子资源评价体系和种质资源库。也有学者提出了中药原生态种植是模拟野生的环境，比如区域、气候等特点，开展中药原生态种植，以确保中药的品质。也有称其为中药的仿生种植、生态种植等，对于提高栽培药材的质量和产量，实现中药材的稳定持续发展有重要的意义。
二、物聯网技术在智能中药种植领域的应用优势
应用物联网技术设计智能中药种植系统，可以有效提升中药种植技术应用水平，数据库平台中收录优质种植经验，农户可以在客户端中进行相关种植信息的查询，相关专业技术人员还能够与农户进行问答互动，回答农户在种植活动中遇到的问题，后台管理人员定期对数据信息平台进行更新，将农户的常见问题形成统一的种植学习材料，提升农户的种植技术。同时农户还可以在智能终端监控中药材生产环境的相关指标，种植地中应用物联网技术形成有关温度、湿度、关照、氧饱和度、二氧化碳含量的信息集采系统，农户可以根据相关数据确定相应的种植技术应用，以保证外界环境能够持续满足中药材的生长需要，减少农户在种植监管中的精力投入，同时保证药材种植质量。
三、基于物联网的智能中药种植系统设计
（一）智能中药种植系统设计需要应用的技术
（1）嵌入式系统
嵌入式系统（EmbeddedSystem），根据英国电机工程师协会（U.K.InstitutionofElectricalEngineer）的定义，嵌入式系统是一种完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统，为控制、监视、辅助各种设备、机器、工厂运作的装置，是为特定功能所设计的计算机系统。与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由于针对特定功能进行开发，整合需要的硬件资源进行设计，能降低所需要硬件成本，并且在软件开发过程能针对硬件调整以获得系统的优化，让系统能更加稳定、可靠。
（2）Android系统
Android系统是能够应用于行动设备、基于Linux核心的基础的开放原始码软件操作系统，Andriod操作系统上能够开发和应用第三方应用程序。
（3）传感器
传感器（Sensor）是用来接收信息或外界刺激、将其信息反应的组件，并且能将所接收到的外界信息转换，以数值形式后输出，现今传感器已广泛用在自动化工业、3C产业等作为信息接收。本论文所使用的传感器为Phidgets公司推出的感知组件，使用的感测器种类分别为亮度传感器、温度传感器、湿度传感器，用以感测自然环境中的亮度、温度、湿度等模拟信息传换为数字信号传输给电子装置进行应用。
（4）继电器
继电器属于电子控制组件，其主要应用原理为利用较小电源去控制较大电源装置的控制开关，能够在电子回路中负责电源控制、电路转换以及安全保护等功能。
（二）基于物联网的智能中药种植系统设计
（1）种植环境感测
种植环境感测功能是利用传感器进行环境数据监控，将亮度传感器、温度感测器、湿度传感器部属在温室种植环境收集温室环境的亮度、温度与湿度。实体感知端所有传感器皆由Arduino开发板进行信息收集与控制，Arduino开发板的DigitalI/O与传感器连接将环境参数转换成数字信号，整理过的参数由WiFi无线网络模块所收集到信息可作为环境监控并依据环境信息调解种植环境，调整出适合植物生长的环境。
（2）调节种植环境
智能操控端需要体现对种植环境的远程操控功能，在系统中设计调节装置，应用继电器实现对LED灯、供水阀、加热器的远程管控，以实现对亮度、湿度与温度的人为调节。
（3）手持装置端
手持装置端主要是在Android操作系统的手持装置，通过AndroidApplication开发设计出与实体感控端互动的功能，另将数据接收、装置控制方法整合入Android系统框架中提供开发者开发AndroidApplication的API，以增强Android操作系统功能并让开发者能以整合的框架设计AndroidApplication。
结语
现代中药种植领域需要重视智能化技术、物联网技术的应用，以不断提升产品质量，降低产品种植成本，促进行业的科学发展。
参考文献：
[1]李光涛.基于北斗和物联网的中药材种植监测平台的设计与实现[J].物联网技术，2017，7（11）：67-69.
[2]马健.基于物联网技术的智能中药种植系统的设计[J].无线互联科技，2016（09）.
关键词：物联网；智能中药种植系统；设计
引言
传统的种植药材浪费了大量的人力、物力，随着天气等环境的变化，对药材的生长有这具体的影响，为了能够科学地管理和种植中药材，采用物联网技术应用到中药材种植上，提高中药材种植的产量和质量。
一、生长环境改变引起药效变化
中药的产地、生长环境非常重要，极大的影响中药的疗效。生态环境要素作为影响中药材品质的一个主要因素，并作为道地药材形成的源头，一直以来是研究的重点，但基于生态环境要素的多样性，它也是研究的一个难点。生态环境要素包括很多方面，如土壤、气候条件、灌溉水源、空气质量等。北魏时期贾思勰在《齐民要术》中写道，山东的大蒜种到山西，就小如桔核；山东的谷子种在山西，就只长茎叶而不开花结实，这说明生活环境的变化会引起生物特性的变化，进而影响其功用的发挥。即如其言“一木之性，寒暑易容，若朱蓝之染，能不易质”？这说明品种以及产地决定了单味中药的不同偏性，即质不同则性不同，从而影响其“体”，则其“用”必然受到影响，进而影响其功效的发挥。现代种植的中药多是依靠农药、化肥催生处理，其有效性与既往野生草药相差甚大，也可能存在药物以外的毒性。因此在药材种植方面，目前急需依据《中华人民共和国种子法》《中华人民共和国药品管理法》制定具体的行政监管措施，把中药材种子培育纳入监管范围，制定和推行符合实际情况的种子资源评价体系和种质资源库。也有学者提出了中药原生态种植是模拟野生的环境，比如区域、气候等特点，开展中药原生态种植，以确保中药的品质。也有称其为中药的仿生种植、生态种植等，对于提高栽培药材的质量和产量，实现中药材的稳定持续发展有重要的意义。
二、物聯网技术在智能中药种植领域的应用优势
应用物联网技术设计智能中药种植系统，可以有效提升中药种植技术应用水平，数据库平台中收录优质种植经验，农户可以在客户端中进行相关种植信息的查询，相关专业技术人员还能够与农户进行问答互动，回答农户在种植活动中遇到的问题，后台管理人员定期对数据信息平台进行更新，将农户的常见问题形成统一的种植学习材料，提升农户的种植技术。同时农户还可以在智能终端监控中药材生产环境的相关指标，种植地中应用物联网技术形成有关温度、湿度、关照、氧饱和度、二氧化碳含量的信息集采系统，农户可以根据相关数据确定相应的种植技术应用，以保证外界环境能够持续满足中药材的生长需要，减少农户在种植监管中的精力投入，同时保证药材种植质量。
三、基于物联网的智能中药种植系统设计
（一）智能中药种植系统设计需要应用的技术
（1）嵌入式系统
嵌入式系统（EmbeddedSystem），根据英国电机工程师协会（U.K.InstitutionofElectricalEngineer）的定义，嵌入式系统是一种完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统，为控制、监视、辅助各种设备、机器、工厂运作的装置，是为特定功能所设计的计算机系统。与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由于针对特定功能进行开发，整合需要的硬件资源进行设计，能降低所需要硬件成本，并且在软件开发过程能针对硬件调整以获得系统的优化，让系统能更加稳定、可靠。
（2）Android系统
Android系统是能够应用于行动设备、基于Linux核心的基础的开放原始码软件操作系统，Andriod操作系统上能够开发和应用第三方应用程序。
（3）传感器
传感器（Sensor）是用来接收信息或外界刺激、将其信息反应的组件，并且能将所接收到的外界信息转换，以数值形式后输出，现今传感器已广泛用在自动化工业、3C产业等作为信息接收。本论文所使用的传感器为Phidgets公司推出的感知组件，使用的感测器种类分别为亮度传感器、温度传感器、湿度传感器，用以感测自然环境中的亮度、温度、湿度等模拟信息传换为数字信号传输给电子装置进行应用。
（4）继电器
继电器属于电子控制组件，其主要应用原理为利用较小电源去控制较大电源装置的控制开关，能够在电子回路中负责电源控制、电路转换以及安全保护等功能。
（二）基于物联网的智能中药种植系统设计
（1）种植环境感测
种植环境感测功能是利用传感器进行环境数据监控，将亮度传感器、温度感测器、湿度传感器部属在温室种植环境收集温室环境的亮度、温度与湿度。实体感知端所有传感器皆由Arduino开发板进行信息收集与控制，Arduino开发板的DigitalI/O与传感器连接将环境参数转换成数字信号，整理过的参数由WiFi无线网络模块所收集到信息可作为环境监控并依据环境信息调解种植环境，调整出适合植物生长的环境。
（2）调节种植环境
智能操控端需要体现对种植环境的远程操控功能，在系统中设计调节装置，应用继电器实现对LED灯、供水阀、加热器的远程管控，以实现对亮度、湿度与温度的人为调节。
（3）手持装置端
手持装置端主要是在Android操作系统的手持装置，通过AndroidApplication开发设计出与实体感控端互动的功能，另将数据接收、装置控制方法整合入Android系统框架中提供开发者开发AndroidApplication的API，以增强Android操作系统功能并让开发者能以整合的框架设计AndroidApplication。
结语
现代中药种植领域需要重视智能化技术、物联网技术的应用，以不断提升产品质量，降低产品种植成本，促进行业的科学发展。
参考文献：
[1]李光涛.基于北斗和物联网的中药材种植监测平台的设计与实现[J].物联网技术，2017，7（11）：67-69.
[2]马健.基于物联网技术的智能中药种植系统的设计[J].无线互联科技，2016（09）.