基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)研究

朱亞麗

摘要：我國是農(nóng)業(yè)大國，而非農(nóng)業(yè)強(qiáng)國。信息通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了農(nóng)業(yè)、制造業(yè)等行業(yè)的變革，掀起了“智慧+”的浪潮。將信息通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到生產(chǎn)、銷售過程中去顯得尤為重要。文本針對(duì)發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)種植的設(shè)想，研究了基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)種植銷售系統(tǒng)，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)種植銷售系統(tǒng)架構(gòu)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智慧農(nóng)業(yè);系統(tǒng)架構(gòu)

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）26-0240-02

今年是我國全面建成小康社會(huì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)之年，也是全面打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)收官之年。突如其來的疫情讓我們措手不及，給經(jīng)濟(jì)帶來了損失。但是在黨的領(lǐng)導(dǎo)下，我們堅(jiān)定信心，團(tuán)結(jié)一致，沒有被問題和困難嚇倒。堅(jiān)信疫情的沖擊只是短期的，現(xiàn)在我們所要做的是在不放松疫情防控的同時(shí)做好經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇。疫情之后的經(jīng)濟(jì)如何復(fù)蘇呢？農(nóng)業(yè)是第一產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。發(fā)展農(nóng)業(yè)在復(fù)蘇經(jīng)濟(jì)的一大舉措，有著舉足輕重的地位[1]。但是，現(xiàn)在越來越多的年輕人都奔赴城里就業(yè)，放棄傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植。在人們傳統(tǒng)的觀念中，農(nóng)業(yè)種植耗時(shí)耗力而且收入低[2]。大多省市的農(nóng)業(yè)種植都由留守老人維持著。隨著城市的擴(kuò)張，農(nóng)業(yè)種植土地也逐漸縮減。因此，我們迫切需要對(duì)農(nóng)業(yè)種植進(jìn)行轉(zhuǎn)型。

隨著新一代信息通信技術(shù)的發(fā)展，全球范圍內(nèi)掀起了新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革[3-4]。以人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等為代表的新型信息通信技術(shù)創(chuàng)新活躍，發(fā)展迅猛。若能將新一代信息通信技術(shù)運(yùn)用到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，必將能推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈改造升級(jí)[5-6]。而NFC作為物聯(lián)網(wǎng)新興的短距離通信技術(shù)，應(yīng)用很廣泛。本文中提出了基于NFC和物聯(lián)網(wǎng)融合的智慧農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)。

1 NFC技術(shù)

近場通信技術(shù)（NFC：Near Field Communication）是目前使用比較廣泛的新型的無線通信技術(shù)，它的工作頻率是13.56MHz，通信距離大約在10cm左右，具有成本低、帶寬高、能耗低的特點(diǎn)[7]。NFC有三種工作模式，分別為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式、讀卡器模式和卡模擬模式。相比于RFID技術(shù)，NFC實(shí)現(xiàn)了讀寫的功能，而RFID只能實(shí)現(xiàn)讀取;雖然傳輸距離短但是安全度高且能耗低。NFC應(yīng)用很普遍，具備NFC功能的設(shè)備可以通過NFC技術(shù)相互連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[8]。目前，NFC主要的應(yīng)用為手機(jī)支付、NFC公交卡、NFC門禁卡、NFC虛擬電影票門票等。

隨著近場通信技術(shù)的盛行，NFC技術(shù)已經(jīng)被大多數(shù)智能終端操作系統(tǒng)所接收。比如，谷歌發(fā)布的安卓操作系統(tǒng)4.1版本、Rim公司的黑莓手機(jī)，這兩款手機(jī)的操作系統(tǒng)上都使用了NFC技術(shù)。NFC技術(shù)逐漸成為智能手機(jī)平臺(tái)應(yīng)用的手段[9]。尤其隨著安卓操作系統(tǒng)的優(yōu)勢越來越突出以及操作系統(tǒng)的盛行，安卓操作系統(tǒng)受到眾多智能手機(jī)廠商的青睞，這就為基于近場通信技術(shù)（NFC）的應(yīng)用的普及和發(fā)展提供了可能。

2 NFC技術(shù)在智慧種植系統(tǒng)中的優(yōu)勢

將NFC 技術(shù)應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，以物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)為基礎(chǔ)，搭配智能終端，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物智能種植銷售。能夠全程監(jiān)控和管理每一種農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、銷售的過程，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、加工、銷售過程中的消息無縫對(duì)接。種植過程中專家可以通過數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)過程指導(dǎo)，并將指導(dǎo)信息發(fā)送給農(nóng)戶，幫助農(nóng)戶事前預(yù)警，提高抗風(fēng)險(xiǎn)能力。加工企業(yè)、銷售企業(yè)掌握每一個(gè)環(huán)節(jié)的信息。與此同時(shí)，客戶消費(fèi)者在購買農(nóng)產(chǎn)品時(shí)能夠更加了解農(nóng)產(chǎn)品，還可以通過智能終端完成支付。

3 基于NFC技術(shù)的智慧種植系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

本文對(duì)智慧農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，總體架構(gòu)圖如圖1所示。

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)由農(nóng)戶Android智能終端應(yīng)用程序、專家端智慧農(nóng)業(yè)種植平臺(tái)、農(nóng)業(yè)種植中心服務(wù)器三個(gè)部分組成。

農(nóng)戶Android智能終端應(yīng)用程序是農(nóng)戶實(shí)現(xiàn)智能種植的入口，農(nóng)戶通過使用該應(yīng)用程序進(jìn)行農(nóng)作物信息存儲(chǔ)、農(nóng)作物信息查詢、農(nóng)作物種植監(jiān)測、農(nóng)作物種植控制、農(nóng)產(chǎn)品買賣等功能。

專家端智慧種植平臺(tái)主要用于農(nóng)戶將自己的種植的作物問題發(fā)送給專家，專家通過終端查看相關(guān)問題，給予系統(tǒng)的科學(xué)指導(dǎo)，并將指導(dǎo)意見反饋給農(nóng)戶并上傳至種植中心服務(wù)器。

農(nóng)業(yè)種植中心服務(wù)器用戶存儲(chǔ)各種農(nóng)作物信息、種植方法、農(nóng)產(chǎn)品信息等，采用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以便用戶在查詢時(shí)能給出合理的種植意見。

4 基于NFC技術(shù)的智慧種植系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

4.1 農(nóng)戶Android智能終端應(yīng)用程序

農(nóng)戶智能終端必須是嵌入有NFC芯片并且是Android操作系統(tǒng)的智能終端，該終端實(shí)現(xiàn)的功能如下。

農(nóng)作物信息存儲(chǔ)：一年有四季，每一季可以種植多種不同的農(nóng)作物，每一種農(nóng)作物的生產(chǎn)習(xí)性各不相同。農(nóng)戶可以將種植過農(nóng)作物的生長習(xí)性信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，方便查看。通過前后信息的對(duì)比改良生長方式，增加收入。

農(nóng)作物信息查詢：該功能主要是通過終端程序查詢農(nóng)業(yè)種植中心服務(wù)器中數(shù)據(jù)。用戶可以根據(jù)氣候條件、所處地區(qū)、土壤條件設(shè)置3個(gè)篩選條件進(jìn)行查詢。農(nóng)業(yè)種植中心服務(wù)器會(huì)根據(jù)設(shè)置的條件向用戶推送最適宜種植的農(nóng)作物以及農(nóng)作物的生長條件、生長環(huán)境。通過最佳推送，可以防止農(nóng)戶盲目種植，避免了經(jīng)濟(jì)損失。

農(nóng)作物種植監(jiān)測：該功能是通過布置多種類型的傳感器來監(jiān)測農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)境信息，如監(jiān)測土壤中的溫濕度、空氣中的溫濕度、光照強(qiáng)度、植物養(yǎng)分含量等參數(shù)。傳感器采集到的數(shù)據(jù)寫入NFC標(biāo)簽，應(yīng)用NFC讀寫設(shè)備將標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)匯集到服務(wù)器，服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)處理和解析，并且將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給農(nóng)戶。等農(nóng)作物成熟后，農(nóng)戶將農(nóng)產(chǎn)品信息以及種植過程數(shù)據(jù)上傳至農(nóng)業(yè)種植中心，農(nóng)業(yè)種植中心存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可供消費(fèi)者查看。

農(nóng)作物種植控制：根據(jù)服務(wù)器傳送的植物生長環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將有效的數(shù)據(jù)通過直觀的動(dòng)態(tài)圖、圖表的形式展示給農(nóng)戶，同時(shí)根據(jù)服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)處理結(jié)果對(duì)種植區(qū)進(jìn)行自動(dòng)灌溉、降溫、液體肥料施肥、噴藥等智能控制。

農(nóng)產(chǎn)品買賣：農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)收入取決于農(nóng)作物的收成。但是好的收成還得有好的銷售渠道。該功能給農(nóng)戶提供了銷售的農(nóng)產(chǎn)品的渠道，農(nóng)戶可以向農(nóng)作物種植中心提交需要銷售的農(nóng)產(chǎn)品，銷售中心會(huì)根據(jù)其他用戶的需求向客戶推送合適的農(nóng)產(chǎn)品，并且將種植過程數(shù)據(jù)發(fā)送給消費(fèi)者，一旦訂單達(dá)成，農(nóng)戶可以通過NFC完成訂單支付。

4.2 專家端智慧農(nóng)業(yè)種植平臺(tái)

專家端智慧農(nóng)業(yè)種植平臺(tái)主要用于接收農(nóng)戶咨詢信息。傳統(tǒng)農(nóng)作物種植方法落后，效率低，大部分資源沒有被有效利用而隨地棄置，導(dǎo)致資源浪費(fèi)并造成環(huán)境污染，整個(gè)種植過程缺乏系統(tǒng)的科學(xué)指導(dǎo)。構(gòu)建這個(gè)平臺(tái)之后，農(nóng)戶可以向?qū)＜易稍兎N植過程的問題，專家給予正確的指導(dǎo)，并且將指導(dǎo)意見打包傳送給農(nóng)戶，同時(shí)上傳至農(nóng)作物種植中心服務(wù)器。

4.3 農(nóng)業(yè)種植中心服務(wù)器

農(nóng)業(yè)種植中心服務(wù)器存儲(chǔ)各種農(nóng)作物信息、種植方法、農(nóng)產(chǎn)品信息。農(nóng)戶可以根據(jù)氣候條件、所處地區(qū)、土壤條件設(shè)置3個(gè)篩選條件進(jìn)行查詢適合種植的農(nóng)作物，避免盲目種植，造成經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)種植中心服務(wù)器還會(huì)存儲(chǔ)專家上傳的指導(dǎo)意見，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，推送給需要的客戶。用戶在終端買賣農(nóng)產(chǎn)品時(shí)，一旦訂單達(dá)成，種植中心服務(wù)器會(huì)解析賬單，并與銀行服務(wù)器交互，完成支付。

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)功能齊全，打破了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植和銷售方式， 彌補(bǔ)了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的不足。

5 結(jié)語

本文為基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)提供了一個(gè)切實(shí)可行的系統(tǒng)框架，通過該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)種植和銷售。解決了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植難、種植累、銷售難的問題。隨著信息通信技術(shù)的發(fā)展，智慧農(nóng)業(yè)也是未來發(fā)展的趨勢。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】