物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用探討

李彬+陽(yáng)妮

摘要：伴隨時(shí)代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，農(nóng)業(yè)中的信息技術(shù)也變得越來(lái)越重要，特別是近幾年來(lái)隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新發(fā)展，智能農(nóng)業(yè)也展現(xiàn)出了廣闊的發(fā)展前景。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的以人為中心的農(nóng)業(yè)管理模式，也加快了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的步伐。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能農(nóng)業(yè)；系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具體來(lái)講就是將各種各樣的傳感器組織起來(lái)構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)這些傳感器我們可以隨時(shí)隨地采集農(nóng)田信息，并把分析后的結(jié)果實(shí)時(shí)傳送給農(nóng)戶，讓他們做出最有利的決策，這樣農(nóng)民即便是不出家門(mén)，也可以隨時(shí)了解農(nóng)田信息。

一、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概述

智能農(nóng)業(yè)是通過(guò)光照、溫度、濕度等無(wú)線傳感器，對(duì)農(nóng)作物溫室內(nèi)的溫度、濕度信號(hào)以及光照、土壤溫度、土壤含水量、葉面濕度、露點(diǎn)溫度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，自動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)閉指定設(shè)備（如遠(yuǎn)程控制澆灌、開(kāi)關(guān)卷簾等）。同時(shí)在溫室現(xiàn)場(chǎng)布置攝像頭等監(jiān)控設(shè)備，實(shí)時(shí)采集視頻信號(hào)。用戶通過(guò)電腦或3G手機(jī)，隨時(shí)隨地觀察現(xiàn)場(chǎng)情況、查看現(xiàn)場(chǎng)溫濕度等數(shù)據(jù)和控制遠(yuǎn)程智能調(diào)節(jié)指定設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)，為農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)、對(duì)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù)。

二、物聯(lián)網(wǎng)在智能農(nóng)業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)

（一）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要應(yīng)用了統(tǒng)一標(biāo)識(shí)技術(shù)、RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)、全球定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)等，將高精度網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和全球眼系統(tǒng)進(jìn)行緊密融合，通過(guò)無(wú)線射頻網(wǎng)絡(luò)，對(duì)環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、土壤溫度、土壤濕度、光照等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和控制。

（二）無(wú)線傳輸系統(tǒng)

無(wú)線傳輸系統(tǒng)涉及到的技術(shù)有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、衛(wèi)星傳輸技術(shù)、三網(wǎng)融合技術(shù)、傳感網(wǎng)和通信網(wǎng)融合技術(shù)。其功能主要是將設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器上，在這一過(guò)程中，支持的傳輸協(xié)議主要有IPv4協(xié)議和IPv6協(xié)議。數(shù)據(jù)傳感器的上傳模式主要包括ZIGBEE和RS486兩種模式。

（三）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)通過(guò)采集系統(tǒng)收集后，經(jīng)過(guò)傳輸系統(tǒng)就到達(dá)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)存儲(chǔ)和加工處理，然后進(jìn)行精確化的分析，并以表格、曲線、圖表的形式展示給用戶，用戶可以在任何時(shí)間任何地點(diǎn)通過(guò)智能手機(jī)、PC等終端，可隨時(shí)隨地查詢和分析各種種植數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理系統(tǒng)涉及到的技術(shù)主要有農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、中間件技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)等。

（四）遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要由控制設(shè)備和繼電器控制電路組成，用戶通過(guò)智能手機(jī)、PC等終端，隨時(shí)隨地高效、精準(zhǔn)地控制相應(yīng)的農(nóng)業(yè)設(shè)施，包括卷簾、風(fēng)機(jī)等空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、照明遮陽(yáng)系統(tǒng)和滴灌、噴淋等噴水系統(tǒng)等?？刂葡到y(tǒng)涉及的技術(shù)主要有智能化農(nóng)機(jī)具系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)等。

三、物聯(lián)網(wǎng)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

（一）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，它也分為三個(gè)層次，分別是信息感知層、信息傳輸層和信息應(yīng)用層。

信息感知層：主要功能是利用各種傳感器收集環(huán)境和土壤信息，并通過(guò)短距離傳輸技術(shù)傳輸收集到的數(shù)據(jù)，它作為三層架構(gòu)的最底層，是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的短距離傳輸技術(shù)有RFID技術(shù)、Wi-Fi、藍(lán)牙和有線傳輸技術(shù)將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)關(guān)。

信息傳輸層：主要功能是處理和傳輸信息感知層中傳感器收集到的數(shù)據(jù)信息，并融合和擴(kuò)展現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，適合遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)更加高效、更加安全的互聯(lián)功能。

信息應(yīng)用層：主要功能是對(duì)感知層收集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行融合、處理和分析，并通過(guò)各種終端設(shè)備與農(nóng)戶之間進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化和自動(dòng)化。

（二）關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)

1.傳感器的數(shù)據(jù)采集

不同的傳感器通過(guò)RFID網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，本文主要使用溫度傳感器、濕度傳感器和CO2濃度傳感器，傳感器的放置位置對(duì)其獲取到的數(shù)據(jù)有一定的影響，因此，為了使得到的數(shù)據(jù)有效，一般傳感器放置在距離地面三分之一處，位置過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)引起采集到數(shù)據(jù)的不精確，采用RFID無(wú)線射頻技術(shù)避免了有線網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)田中設(shè)置的不方便。

2.物聯(lián)網(wǎng)管（DAAU）的設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)關(guān)（Data Analysis Acquisition Unit）簡(jiǎn)稱(chēng)DAAU，在本設(shè)計(jì)中，它通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，與各種傳感器、攝像頭連接，并與DAAU服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，DAAU服務(wù)器對(duì)DAAU發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)（通過(guò)TCP_Socket）進(jìn)行解析和接收，將偵聽(tīng)到的有效信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3.Web服務(wù)器的設(shè)計(jì)

Web服務(wù)器是運(yùn)行在服務(wù)器上的一套Web應(yīng)用程序。用戶通過(guò)登錄Web站點(diǎn)進(jìn)行訪問(wèn)，對(duì)終端數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、查詢和分析等操作。對(duì)于Web服務(wù)器的部署，首先需要添加IIS6.0配置文件，將用VisualStudio2008開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)的程序安裝在Web服務(wù)器端，將用戶的業(yè)務(wù)處理集中到Web服務(wù)器端，從而減少用戶終端處理數(shù)據(jù)的壓力。

四、結(jié)束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展為我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供了前所未有的機(jī)遇，也必將深刻影響現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的未來(lái)。現(xiàn)階段，我國(guó)在運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)來(lái)加快智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)具備了一定的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，但是在智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系等方面仍存在著一些問(wèn)題，解決這些問(wèn)題需要有政府、企業(yè)、農(nóng)民來(lái)共同完成，形成產(chǎn)業(yè)化才能更好地發(fā)展?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)必將會(huì)給農(nóng)業(yè)領(lǐng)域帶

來(lái)革命性的變化。

參考文獻(xiàn)

[1]張軍，尚敏，陳劍.基于3G技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2011，19（5）：1058-1061.

[2]王冬.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連理工大學(xué)，2013.

[3]滕志軍，何建強(qiáng)，李國(guó)強(qiáng).基于ZigBee的智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52（3）：681-684.