現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)模式的應(yīng)用設(shè)計(jì)

摘 要：本文首先分析了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用目標(biāo)，并詳細(xì)論述了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)模式的總體設(shè)計(jì)以及相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)，并對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)模式的規(guī)?；O(shè)施動(dòng)物精細(xì)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及設(shè)施蔬菜/食用菌生產(chǎn)管理物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行說明，旨在提升農(nóng)業(yè)設(shè)施整體水平，推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施；物聯(lián)網(wǎng)；技術(shù)模式；應(yīng)用設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：S126 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）12-0292-01

引 言

物聯(lián)網(wǎng)是在網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、信息感知技術(shù)等新技術(shù)上融合發(fā)展的綜合化信息應(yīng)用技術(shù)，自其誕生之日起，就在世界范圍內(nèi)獲得了廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施中的應(yīng)用尤為廣泛，智能農(nóng)業(yè)甚至被列為物聯(lián)網(wǎng)示范工程，可見物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)聯(lián)系之緊密。因此，設(shè)計(jì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)模式，是時(shí)代發(fā)展的需求，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的必然路徑。

1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)

應(yīng)用無線通信技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、專家智能分析技術(shù)等，在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)、科技園區(qū)管理、設(shè)施動(dòng)物養(yǎng)殖、設(shè)施作物種植、大田生產(chǎn)、食品加工、安全防護(hù)等方面實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施規(guī)模農(nóng)業(yè)智能監(jiān)控，建立物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、體系規(guī)范以及應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，面向廣大農(nóng)村開展相關(guān)服務(wù)并深入推廣，促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式向著現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變，增加農(nóng)民收入，提升農(nóng)民生活質(zhì)量，為全面實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)做出一定貢獻(xiàn)。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)為核心，以構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品安全保障體系為重點(diǎn)應(yīng)用目標(biāo)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量控制和溯源技術(shù)，智能監(jiān)控示范區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境以及農(nóng)業(yè)資源，為農(nóng)業(yè)的安全生產(chǎn)提供技術(shù)支持，同時(shí)全程跟蹤標(biāo)識(shí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，包括初加工、包裝、物流、配送等環(huán)節(jié)，構(gòu)建從生產(chǎn)到消費(fèi)、從產(chǎn)地到餐桌的全流程質(zhì)量認(rèn)證體系以及檢測(cè)體系，為消費(fèi)者提供農(nóng)產(chǎn)品安全保障。

2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)與技術(shù)架構(gòu)

2.1 整體架構(gòu)

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的基本原理，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也包括感知層、傳輸層、服務(wù)層和應(yīng)用層。

感知層的任務(wù)主要包括兩方面：①根據(jù)需要確定感知目標(biāo)、對(duì)象，并設(shè)定其因子參數(shù)，例如選定氣象、作物等要素，同時(shí)根據(jù)動(dòng)植物養(yǎng)殖自己農(nóng)業(yè)大棚蔬菜栽培對(duì)環(huán)境的要求，選定主要環(huán)境因子并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如環(huán)境參數(shù)（CO2、O2、氨氣等）；氣象參數(shù)（溫度、濕度、光照等）；土壤參數(shù)（土壤成分、溫度、濕度、pH）等；②傳感器的部署，根據(jù)監(jiān)測(cè)感知對(duì)象特征、特性的不同，選用合適的傳感器及其配套設(shè)備。

服務(wù)層的核心內(nèi)容是充分應(yīng)用云計(jì)算、中間件技術(shù)對(duì)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括專家管理、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、信息融合、網(wǎng)絡(luò)管理、智能分析等技術(shù)的應(yīng)用。通過綜合處理和有效利用感知信息，為最終對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象實(shí)行實(shí)時(shí)控制和信息反饋提供各種計(jì)算服務(wù)。

應(yīng)用層則是對(duì)經(jīng)過綜合處理的信息的終端應(yīng)用。即通過感知層采集來的信息經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸、匯聚融合、標(biāo)準(zhǔn)處理、智能加載后再作用于監(jiān)測(cè)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)信息控制的目的。

傳輸層的任務(wù)是網(wǎng)絡(luò)的部署和應(yīng)用，包括應(yīng)用有線寬帶網(wǎng)、無線傳輸網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)（3G、4G）等多種數(shù)據(jù)接入方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳輸。

物聯(lián)網(wǎng)層次之間，既有遞進(jìn)關(guān)系，也有雙向交互、反饋、激發(fā)、控制、調(diào)節(jié)等關(guān)系。其核心旨在物與物、人與物之間建立信息聯(lián)系的通道，包括正確識(shí)別物品對(duì)象的屬性、特征、狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)其變化規(guī)律，再通過人的智慧，能動(dòng)地反作用于客觀目標(biāo)，達(dá)到控制甚至改造“物”的目的。

2.2 技術(shù)架構(gòu)

核心技術(shù)研究與應(yīng)用：包括信息傳輸與自組織網(wǎng)絡(luò)部署技術(shù)、信息感知與識(shí)別技術(shù)、信息融合與云計(jì)算技術(shù)等。產(chǎn)品研發(fā)與集成應(yīng)用：包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、監(jiān)測(cè)、通訊、感知等硬件產(chǎn)品和軟件產(chǎn)品，如專家分析系統(tǒng)、信息處理與融合系統(tǒng)、仿真模擬系統(tǒng)、云計(jì)算系統(tǒng)等軟件。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)施：包括各種現(xiàn)代智能農(nóng)業(yè)應(yīng)用與示范，如農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)產(chǎn)品加工、設(shè)施大棚（食用菌、鮮花、蔬菜、園藝等）、農(nóng)村信息智能推送服務(wù)、農(nóng)業(yè)觀光休閑物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、設(shè)施養(yǎng)殖等。

技術(shù)體系與支撐平臺(tái)構(gòu)建：包括農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系、現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)體系、休閑觀光農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源保障平臺(tái)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息資源管理存儲(chǔ)平臺(tái)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用云計(jì)算平臺(tái)等。

3 模塊設(shè)計(jì)

3.1 規(guī)?；O(shè)施動(dòng)物精細(xì)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究應(yīng)用模塊設(shè)計(jì)

建立基于無線傳感網(wǎng)的動(dòng)物數(shù)字化監(jiān)測(cè)平臺(tái)，包括可視化技術(shù)、硬件設(shè)備的定位、設(shè)計(jì)、無線傳感器的部署以及路由算法研究，基于傳感技術(shù)，實(shí)施動(dòng)物個(gè)體生物信息采集系統(tǒng)的示范和應(yīng)用，給動(dòng)物佩帶無線傳感器節(jié)點(diǎn)，通過無線路由將位置、脈搏、體溫等重要的生物特征信息傳送到服務(wù)器上，通過手機(jī)等設(shè)備，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)動(dòng)物的疫情、疾病、發(fā)情等情況。利用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖動(dòng)物自動(dòng)識(shí)別與追蹤，實(shí)現(xiàn)牲畜繁育、養(yǎng)殖、運(yùn)輸?shù)娜鞒瘫O(jiān)控，并為管理者提供便捷有效的網(wǎng)絡(luò)軟件管理手段。

3.2 設(shè)施蔬菜/食用菌生產(chǎn)管理物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究應(yīng)用模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)施作物對(duì)光、溫、水、肥、氣等環(huán)境參數(shù)的要求，選用適合設(shè)施作物生產(chǎn)管理物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要求的傳感器，并通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)組成傳感網(wǎng)絡(luò)；溫室測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)采用分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，單個(gè)溫室作為無線傳感網(wǎng)的一個(gè)測(cè)量控制區(qū)，傳感器節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行自組織組網(wǎng)，節(jié)點(diǎn)間信息傳遞采用多跳路由協(xié)議，所有傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)關(guān)到達(dá)控制中心，對(duì)溫室環(huán)境的調(diào)控信息經(jīng)由網(wǎng)關(guān)反饋到控制節(jié)點(diǎn)，對(duì)閥門、風(fēng)機(jī)、溫度調(diào)節(jié)設(shè)備等進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境的無線測(cè)控。

4 結(jié) 語

總而言之，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，能夠在很大程度上提升農(nóng)業(yè)整體水平，推動(dòng)農(nóng)業(yè)快速發(fā)展。文章設(shè)計(jì)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)模式，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)動(dòng)物、植物的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供良好平臺(tái)。

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收稿日期：2018-3-26