機會協(xié)作視角下農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的構建思路

李賀強 王純龍 王瑩瑩

摘要

本文通過對我國環(huán)境復雜的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通訊問題以及大數(shù)據(jù)的提取效率問題，提出了對策和辦法。根據(jù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求，全面分析了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境對無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳送的影響，并且建立了多層級式交互系統(tǒng)模型，以機會協(xié)作為前提，設計了物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

【關鍵詞】機會協(xié)作 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng) 大數(shù)據(jù)處理

1 實現(xiàn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)處理的意義

隨著現(xiàn)代無線通訊技術、物聯(lián)網(wǎng)應用技術、物聯(lián)網(wǎng)應用平臺的開發(fā)和發(fā)展，國內(nèi)通過運用物聯(lián)網(wǎng)技術為當代農(nóng)業(yè)發(fā)展構建重要扶持平臺，其成為了當代工業(yè)界、學術界、農(nóng)業(yè)界的熱點研究對象。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺不但能夠增強農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量，還能夠?qū)ζ渖a(chǎn)過程進行檢測和預警，并且可以改善我國農(nóng)業(yè)的管理水準。另外，農(nóng)業(yè)運用物聯(lián)網(wǎng)技術平臺能夠?qū)鹘y(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)流程進行升級，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中作物的灌溉、施肥、用藥等環(huán)節(jié)進行實時管控，提升現(xiàn)有資源利用效率，還能夠減少對自然環(huán)境的破壞，強化農(nóng)業(yè)產(chǎn)物的疾病管控和疫情的預防，進而在確保農(nóng)業(yè)產(chǎn)物產(chǎn)量的同時提升農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益，真正實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)高效的現(xiàn)代化經(jīng)營模式。由于在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)當中，需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)信息比較繁雜，信息量相對較大，如何能夠有效進行大量數(shù)據(jù)傳輸和處理成為了重要問題之一。所以，為了能夠使物聯(lián)網(wǎng)平臺技術更加充分地為智能型農(nóng)業(yè)提供有效的技術支持，開發(fā)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)顯得十分重要。

2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)原理分析

為了進一步有效提升我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代信息化水平，完善農(nóng)業(yè)各項綜合決策，促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本降低，運用物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理技術，構建一個相關模型。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)模型應該包含：自動適應農(nóng)機設備控制、作業(yè)實時管控、環(huán)境數(shù)據(jù)采集等功能，進而使物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術得以充分融入農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，打造智能化農(nóng)業(yè)園區(qū)。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)模型是集合多種功能的高效智能化控制系統(tǒng)，其采用了分層級的設計構思，基于層級交互的科學設計理念，以單獨模型模塊為基礎運行單位，來實現(xiàn)其功能引導與邏輯結構拓展，進而使該處理系統(tǒng)具備交互性、延展性、合理性。該處理系統(tǒng)模型應該設計四級框架，包含大數(shù)據(jù)級、應用級、物理級、協(xié)調(diào)級。應用級能夠通過運用互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)為用戶提供有效服務，用戶能夠通過計算機或手機等客戶端設備訪問該系統(tǒng)來獲取服務；大數(shù)據(jù)級提供了四個板塊，它們分別是射頻識別數(shù)據(jù)標簽處理板塊、多樣性數(shù)據(jù)應用處理板塊、數(shù)據(jù)自適應管控板塊、數(shù)據(jù)傳感器處理調(diào)控板塊。協(xié)作級主要是利用機會協(xié)作通訊技術為上級應用，為大數(shù)據(jù)的傳輸提供有效保障.，物理級根據(jù)數(shù)據(jù)信息的采集辦法不同，主要可以分成不同類型的數(shù)據(jù)傳感器構成的二級異構傳感器組，可以采集不同種類數(shù)據(jù)的RFID標識構成。為了進一步實現(xiàn)數(shù)據(jù)間的共享和自動適應智能化的管控手段，在該系統(tǒng)中還需要設計多級交互接口。

另外，為了更有效提升數(shù)據(jù)信息的提取效率和精準度，在數(shù)據(jù)級創(chuàng)建可以存放多種類型信息數(shù)據(jù)的信息庫，進而實現(xiàn)對指定信息庫的多重條件搜索。同時對不同種類和環(huán)境的大數(shù)據(jù)，該處理系統(tǒng)采取了單表和多表相結合的綜合檢索模式。對綜合檢索反饋的結果再通過排序和過濾等數(shù)據(jù)處理辦法，利用協(xié)調(diào)級的機會協(xié)作技術發(fā)送給目標用戶。用戶能夠通過訪問不同種類的數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)多種檢索方式，該級的各種數(shù)據(jù)庫完全可以提供內(nèi)部所有信息的檢索功能，為用戶提供合理化的溝通模式和大數(shù)據(jù)可視化的分析結果。

3 淺析農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的構建思路

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)必須實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的相關數(shù)據(jù)監(jiān)測，該系統(tǒng)運用物聯(lián)網(wǎng)終端來獲取園區(qū)的環(huán)境信息，通過信息收集器匯聚有效信息資源，傳輸?shù)睫r(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)端，經(jīng)過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)信息傳輸至服務器，現(xiàn)場工作人員也可以通過登錄終端系統(tǒng)獲取園區(qū)的視頻以及相關的環(huán)境信息，對園區(qū)環(huán)境進行管控，為農(nóng)作物創(chuàng)造適宜的成長環(huán)境。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)監(jiān)控管理

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的監(jiān)控管理系統(tǒng)將園區(qū)的監(jiān)控視頻信息，通過WI-FI、園區(qū)寬帶或者是3G/4G無線網(wǎng)絡上傳到云端服務器平臺，并且監(jiān)控管理系統(tǒng)還具備歷史視頻數(shù)據(jù)查詢、視頻影像實時監(jiān)控、視頻管控報警、GPS地圖導引防盜取等實用功能。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，運用ZigBee終端服務器節(jié)點將傳感系統(tǒng)采集的園區(qū)內(nèi)環(huán)境信息參數(shù)（土壤水分、土壤溫度、空氣溫濕度、CO2濃度、光照等）通過無線網(wǎng)絡信息交互的方式綜合匯總傳遞到ZigBee的協(xié)調(diào)器上，該協(xié)調(diào)器485端口將園區(qū)內(nèi)的環(huán)境信息參數(shù)傳輸給協(xié)調(diào)管控系統(tǒng)，再通過Wi-Fi、園區(qū)寬帶或者3G/4G無線網(wǎng)絡將采集來的信息傳輸?shù)皆贫朔掌魃线M行分類保存。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)多元異構數(shù)據(jù)庫集合

因每個環(huán)節(jié)的傳感器獲取數(shù)據(jù)信息的結構都不相同，通過無線網(wǎng)絡通訊傳遞過來的數(shù)據(jù)信息必須要通過指定的數(shù)據(jù)信息適配處理器進行適配調(diào)整，最終得到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息格式，再儲存到云端服務器的數(shù)據(jù)信息庫中，用戶可能通過手機APP或電腦Web網(wǎng)頁查看對應的實時數(shù)據(jù)信息。

3.4 異構數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入融合機制的設計

傳感器提供的數(shù)據(jù)信息管理及接入方式的設計，是整體多源異構數(shù)據(jù)信息結合數(shù)據(jù)信息庫進行分析的關鍵功能。由于國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域的應用較多，傳感器在針對不同領域時，會有不同的功能變化；傳感器對數(shù)據(jù)信息收集過程中，因為設計者的疏忽，可能會致使數(shù)據(jù)信息的格式完全不同，數(shù)據(jù)信息傳遞順序也會有很大差異。所以，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)信息接入系統(tǒng)之前，必須要構建合理的、適宜的數(shù)據(jù)信息適配器，進而完成傳感器的數(shù)據(jù)信息格式的匹配，獲得統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)信息，將其安裝在云端服務器上。針對以上提到的不同功能的傳感器設備，系統(tǒng)必要采用制定有針對性的特殊數(shù)據(jù)信息適配器。服務器端接到數(shù)據(jù)信息后，將數(shù)據(jù)信息分配給指定的適配器設備進行數(shù)據(jù)匹配，完成數(shù)據(jù)信息的匹配和解析工作。

參考文獻

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