物聯(lián)網(wǎng)技術下智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)設計促進農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展

農(nóng)業(yè)作為中國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分，而傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)自動化程度較低，需要大量的人工參與，為促使農(nóng)業(yè)能在信息時代與時俱進，應將信息化技術融入其中，以此拓展農(nóng)業(yè)市場空間。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的提升，加之人們對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重視度不斷提高，需要提升農(nóng)業(yè)信息化程度，構(gòu)建智能化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，以科學手段指導農(nóng)業(yè)發(fā)展，為中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展提供助推力。

1物理網(wǎng)與智能農(nóng)業(yè)概述

1.1物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)是將各種真實對象通過無線通信技術與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，實現(xiàn)對真實對象的智能認知與管理[1]。物聯(lián)網(wǎng)的應用是將新一代信息技術運用于各行各業(yè)，將傳感器器件嵌入到電網(wǎng)、房屋建筑等各類對象之中，再與已有的互聯(lián)網(wǎng)相連，由中央計算機實現(xiàn)對人員和設備的實時管理與監(jiān)控，提升資源利用與生產(chǎn)率，實現(xiàn)各個行業(yè)的智能化發(fā)展。

1.2智能農(nóng)業(yè)概述

智能農(nóng)業(yè)是在農(nóng)業(yè)中運用人工智能技術的高科技產(chǎn)品，該體系涵蓋了對農(nóng)作物生長過程中各種因素的獲取、運用基于知識的推斷、計算機等方法對其進行參數(shù)解析、并由其引導的決策過程[2]。其中，傳感器技術、嵌入式技術和通訊技術是實現(xiàn)智能農(nóng)業(yè)的重要手段，可將智能農(nóng)業(yè)理解為：在進行農(nóng)業(yè)環(huán)境管理的過程中，通過智能化技術和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式集約、高效、可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代化變革。智能農(nóng)業(yè)是將農(nóng)業(yè)的高級設施與露地相結(jié)合，具有較高的技術標準和較高的集約化、規(guī)模化的生產(chǎn)模式，此種生產(chǎn)模式的運用能有效地將信息技術將現(xiàn)代生物技術，農(nóng)業(yè)工程，農(nóng)業(yè)新材料等多個專業(yè)有機結(jié)合起來，以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設備為基礎，具有科學技術運用價值和較高的附加值，提高耕地利用率、提高勞動效率，是一項跨越百年的新農(nóng)業(yè)科技革命。

智能農(nóng)業(yè)能夠滿足使用者的需要，無論在何時，都能對其進行實時的數(shù)據(jù)分析，從而實現(xiàn)對設施農(nóng)業(yè)的全面環(huán)境信息的自動監(jiān)測，以及對環(huán)境的自動調(diào)控與智能管理。例如，在具體運用的過程中，能通過對溫室內(nèi)部溫度、土壤溫度和二氧化碳濃度的實時監(jiān)測，實現(xiàn)對作物生長的有效控制；采用模塊化的方式對溫室內(nèi)的溫、濕進行實時監(jiān)測，通過濕度信號和周圍的光線、濕度、露點等因素，并通過無線通信模塊對溫室內(nèi)的環(huán)境進行管理，實現(xiàn)對特定裝置的控制；智能糧倉也是智慧糧倉，能將糧倉內(nèi)部溫度和濕度的感應信息傳輸?shù)接嬎銠C或移動智能終端上，實現(xiàn)對田間溫度和濕度的監(jiān)測，從而實現(xiàn)糧倉溫度和濕度的均衡。

2物聯(lián)網(wǎng)技術下的智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)設計

2.1智能農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)

從物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的大背景來看，要實現(xiàn)智能農(nóng)業(yè)種植體系的運轉(zhuǎn)，必須在作物相對密集的地方，設置智能化的傳感裝置與智能控制裝置，獲得并了解有關的數(shù)據(jù)資料，對作物的生長需要進行嚴密的空氣、溫度和濕度的調(diào)控，讓周圍的環(huán)境滿足作物的不同成長時期的需求和規(guī)范，從而提升農(nóng)業(yè)耕作的精度[3]。此外，通過智能農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)的運作，可以對作物生長的內(nèi)在環(huán)境進行實時監(jiān)控，及時了解作物生長中出現(xiàn)的問題，通過實施灌溉、隔熱、補充光照等措施，改善作物生長的生態(tài)條件，保證農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的品質(zhì)。

2.1.1精準播種技術應用

在農(nóng)業(yè)播種環(huán)節(jié)，若能夠精確控制種子間的距離，將顯著提升種植效率，而精準播種技術便是通過智能化機械控制來實現(xiàn)播種量的精準調(diào)控，為作物提供良好的生長環(huán)境，從而有效提高土地等資源的利用率，為農(nóng)作物的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)奠定堅實基礎。目前，中國農(nóng)業(yè)機械中廣泛應用的播種機主要是純機械結(jié)構(gòu)，這種播種機通過在機械中運用固定的間隔進行種子的播種，以求在排出種子時，能確保種子間距的一致性，然而，這種播種方式雖然具有一定的可行性，但是在實際運用的過程中會，還需要保障拖拉機的速度和方向，若是未能有效的進行管控，則難以保障種子的精準種植，進而常常出現(xiàn)無法精準播種的情況，從而影響播種效果。

為解決這一問題，可以考慮在機械設備上安裝攝像頭，通過攝像頭記錄種子的拋灑過程，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡進行分析，可以準確識別出播種方向和播種的位置。這種技術替代了傳統(tǒng)的人工識別方式，不僅降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動成本，還顯著提升了播種效率。

2.1.2進行種植管理

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)由傳感器、無線采集系統(tǒng)、無線監(jiān)控系統(tǒng)、協(xié)調(diào)系統(tǒng)和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)組成，整個種植管理系統(tǒng)包括種植環(huán)境監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)絡傳輸，可以利用傳感器來監(jiān)控周圍的土壤溫度、濕度、光照、自動灌溉等。在系統(tǒng)進行信息收集的過程中，能夠在傳感器的幫助下對數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，并以不間斷的方式進行數(shù)據(jù)信息的傳送，傳送模塊向協(xié)調(diào)器的各個節(jié)點傳送傳感器的各種參數(shù)，并且取樣的無線通信更加靈活多樣，擴展簡單而高效。由于智能農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)由多個環(huán)節(jié)組成，因此在各種農(nóng)機裝備上使用繼電器進行控制，利用無線傳輸系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)信息的收集，并將其實時地向服務器上載，之后，通過數(shù)據(jù)平臺對數(shù)據(jù)進行存儲，對信息進行處理，發(fā)布控制命令等，這樣方便了對使用者的支援，讓使用者沒有時間和空間的限制，只要登陸自己的移動智能終端或計算機，能查看有關的信息，并通過傳感信息采集、自動監(jiān)測、人工處理、智能分析和遙控等功能組成智能農(nóng)業(yè)種植管理平臺。

2.2監(jiān)控農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)種植環(huán)境系統(tǒng)

在當前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境日益改善的背景下，有必要利用物聯(lián)網(wǎng)對農(nóng)業(yè)環(huán)境進行實時監(jiān)測，監(jiān)控農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)種植環(huán)境系統(tǒng)感知層，是對相關的信息進行采集和感知的關鍵，能保證作物周圍的環(huán)境光照、溫度、濕度和土壤濕度，并將其實時感知到的信息傳遞給協(xié)調(diào)節(jié)點[4]。同時，通過對自動化灌溉的實時監(jiān)測，可以實現(xiàn)對相關數(shù)據(jù)信息的收集、存儲和處理，并向用戶發(fā)出決策支持，進行分析，這樣一來，用戶可以在計算機終端上查看有關的資料，而不會受限于時空的限制。構(gòu)建農(nóng)業(yè)種植環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)硬件2部分，后者所使用的功率面板，則可以將感應控制模塊，無線節(jié)點模塊與供電模塊相結(jié)合，為整個系統(tǒng)供電，同時其中運用的控制模塊、感應模塊，能對光強，溫度和濕度進行感應，同時還運用低功耗，低成本的射頻技術，配有傳感節(jié)點，網(wǎng)關協(xié)調(diào)器等，降低系統(tǒng)的能量消耗。

例如，在農(nóng)業(yè)中運用的農(nóng)業(yè)智能化灌溉系統(tǒng)，其在構(gòu)建和設計的過程中以移動信息技術為主，有效地實現(xiàn)從傳統(tǒng)的勞動密集型到科技密集型的轉(zhuǎn)型。農(nóng)業(yè)智能化灌溉系統(tǒng)中，水分傳感器對土壤中的水分進行測量，并對所探測到的水分進行A/D變換，將基準的電流和溫度值轉(zhuǎn)化成相應的溫度值，然后送入可編程控制器中；在自動化控制中，農(nóng)業(yè)智能化灌溉系統(tǒng)能將50%～60%的相對濕度設置為基準濕度，將實測的濕度信號與RH50%～60%相對比，并將其劃分為：在此區(qū)間、超過此區(qū)間、低于此區(qū)間3種情形。自動化控制模塊能向變頻調(diào)速系統(tǒng)發(fā)送控制信息，收跌變頻調(diào)速裝置按照濕度大小對電機速度進行適當調(diào)整，電機驅(qū)動水泵從水源中抽取水，當要澆水時，電磁閥會自動打開，并經(jīng)主管道及分支管路輸送給噴嘴，使噴嘴在相應的轉(zhuǎn)角內(nèi)自行轉(zhuǎn)動，在灌水完成后，電磁閥會自行閉合。為防止遠離水源處的噴嘴得不到充足的壓力，在電磁閥的旁邊加壓力表，以確保各個噴嘴的水壓能夠達到所設置的噴灌范圍，防止出現(xiàn)由于水壓不夠而導致噴嘴范圍縮小的情況，整體協(xié)同工作，以達到對草地灌溉進行智能化調(diào)控的目的。

2.3農(nóng)業(yè)種植溯源教育服務系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)種植溯源教育服務系統(tǒng)是面向農(nóng)作物生產(chǎn)拓展的產(chǎn)品推廣平臺，可以為農(nóng)作物生產(chǎn)管理延伸，提升產(chǎn)品附加值，其臺可以利用智能信息節(jié)點、電子標簽，全球定位系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡和有線網(wǎng)絡，與可追溯系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫相連，并采集各階段的數(shù)據(jù)，利用QR碼技術產(chǎn)生的二維碼，實現(xiàn)對商品的可追蹤，用戶可以在客戶端上搜索相關的追溯資料，即可知道生產(chǎn)廠家和保質(zhì)期等[5]。

例如，通過遙控指揮中心對其進行調(diào)度，并在車載設備上配備GPS+GPRS（DTU）模塊，當運輸車輛駛出調(diào)度中心時，裝有自主研發(fā)的DTU裝置將實時地把該車的位置反饋給調(diào)度中心，利用交通工具上的DTU裝置，將汽車目前的經(jīng)緯度，車速，所在的海拔無線地傳送回來，并定時發(fā)送給遙控中心，遙控中心隨后將遙控返回的GPS資料與電子地圖進行功能映射，把運載工具映射到地圖上的某個運動點上，能夠?qū)υ擖c的行車路線、行車速度、行車狀態(tài)進行實時、準確的監(jiān)測，達到智能化的管控效果。而在農(nóng)產(chǎn)品的包裝箱內(nèi)裝也存有傳感器，能實時監(jiān)控食品在運送過程中的溫度、濕度等相關信息，并利用GSM和GPRS構(gòu)成的實時話音通訊平臺，能通過中央計算機的監(jiān)控程序與正在作業(yè)的交通工具進行通訊，以此提升處理突發(fā)事故或解決現(xiàn)實困難效能。

總而言之，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)研究，能夠有效地提升農(nóng)業(yè)自動化水平，增強其智能化發(fā)展效能。在開展智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)設計的過程中，需要將物聯(lián)網(wǎng)技術的軟硬件進行科學性融合，并根據(jù)當?shù)剞r(nóng)業(yè)實際發(fā)展情況設計智能農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)和環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，并在智能化管理和控制過程中，為農(nóng)作物創(chuàng)造更好的生長條件，增強農(nóng)作物生產(chǎn)管理效能，以促使農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益得以不斷提升。

參考文獻

[1]李娜，江鑫，陳永琪，等.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程技術智能管理系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)與技術，2021，41（10）：64-66.

[2]李軍輝，葉克，胡霞.北京地區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備應用技術發(fā)展及人才培養(yǎng)分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2022，50（6）：258-260，263.

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（山東省青島市萊西市望城街道辦事處張紅英）