物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

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摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)行業(yè)發(fā)展越來越迅速，其為社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性行業(yè)，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，對(duì)社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步具有重要意義。在以往農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)民通常依據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)積累來完成農(nóng)業(yè)施肥、灌溉以及病蟲害防治等工作，整個(gè)生產(chǎn)過程體現(xiàn)出不確定性和粗放性，農(nóng)產(chǎn)量并不高。現(xiàn)階段，在科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)發(fā)展的時(shí)代條件下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸發(fā)展起來并廣泛應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中，其中，智慧農(nóng)業(yè)就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的體現(xiàn)。智慧農(nóng)業(yè)將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合，不僅能夠提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，還有利于調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。對(duì)此，文章主要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)以及其在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析和探討。

關(guān)鍵詞：智慧農(nóng)業(yè)；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；設(shè)施農(nóng)業(yè)

1概述

1.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸產(chǎn)生并得到了迅速發(fā)展，其以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，將互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了拓展并延伸，逐漸實(shí)現(xiàn)了物和物之間的信息交流和傳遞[1]?？偨Y(jié)來說，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是將物相連起來的互聯(lián)網(wǎng)，其依靠互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和電子通信等技術(shù)，將傳感器接收到的信號(hào)傳送給控制器，從而對(duì)機(jī)器進(jìn)行智能化的遠(yuǎn)程控制。物聯(lián)網(wǎng)不同于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其與互聯(lián)網(wǎng)密切相連，又區(qū)分于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是互聯(lián)網(wǎng)的拓展和延伸，能夠兼容互聯(lián)網(wǎng)資源和應(yīng)用服務(wù)，但其本身又是獨(dú)立的?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)能夠利用RFID、二維碼等區(qū)分對(duì)象個(gè)體，獲得不同對(duì)象的信息，并通過對(duì)信息進(jìn)行分析決策和控制，實(shí)現(xiàn)智能化管理，從而達(dá)到預(yù)期效果。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以分成傳感器、RFID和M2M等3類應(yīng)用，其中，傳感器的應(yīng)用是通過在監(jiān)管對(duì)象周圍安裝傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)象相關(guān)信息的收集、傳輸和控制；RFID的應(yīng)用主要是通過利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將RFID標(biāo)簽嵌入對(duì)象身上，構(gòu)建一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)；M2M的應(yīng)用主要是實(shí)現(xiàn)機(jī)器與機(jī)器、機(jī)器與人之間的交互和控制。

1.2智慧農(nóng)業(yè)

智慧農(nóng)業(yè)是近幾年出現(xiàn)的一種新型農(nóng)業(yè)形態(tài)，其融合了云計(jì)算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及3S等信息技術(shù)，能夠?qū)r(nóng)業(yè)的整個(gè)過程進(jìn)行智能化控制，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)種植精細(xì)化。智慧農(nóng)業(yè)主要包括以下兩個(gè)方面的含義：首先，智慧農(nóng)業(yè)秉持著人文創(chuàng)新理念，以人文創(chuàng)新為主要?jiǎng)恿Γ軌驅(qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)保、低耗和以人文本[2]。其次，智慧農(nóng)業(yè)依靠科技創(chuàng)新，不斷促進(jìn)自身農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)以及各生產(chǎn)要素的調(diào)整，對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。因此，可以看出，智慧農(nóng)業(yè)不僅是科學(xué)技術(shù)智能優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn)，而且是人類發(fā)展智慧的體現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)發(fā)展中，通過其本身射頻識(shí)別、智能傳感、GPS、激光掃描以及遙感等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了人與物、人與人之間的信息快速交流和傳播，改變了原有的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，使得農(nóng)業(yè)發(fā)展更加生態(tài)化、高效化和優(yōu)質(zhì)化。

2智慧農(nóng)業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1RFID技術(shù)

RFID技術(shù)也叫射頻識(shí)別技術(shù)，主要是利用無線電訊號(hào)來感知監(jiān)測(cè)對(duì)象，同時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)記錄下來，適用于短距離的數(shù)據(jù)識(shí)別和傳輸。RFID技術(shù)主要包括軟件處理系統(tǒng)、閱讀器、應(yīng)答器等3個(gè)部分，其具有抗污染能力強(qiáng)、耐久性高、掃描迅速等優(yōu)點(diǎn)，且數(shù)據(jù)記憶容量較大，因而在物聯(lián)網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。其中，閱讀器能夠及時(shí)檢測(cè)到檢測(cè)目標(biāo)發(fā)出的信號(hào)，然后利用天線將射頻信號(hào)散發(fā)出去，軟件系統(tǒng)接收到信號(hào)之后對(duì)其進(jìn)行處理，同時(shí)將處理信息向閱讀器反饋，閱讀器接收到頻率信號(hào)后進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)分析，從而實(shí)現(xiàn)信息控制。

2.2傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是由傳感器組成的網(wǎng)絡(luò)，主要包括數(shù)據(jù)處理單位部件、傳感器和通信部件等，在其工作過程中，能夠隨機(jī)分布在需要采集并傳輸信息的領(lǐng)域中，且不同點(diǎn)之間相互聯(lián)系，共同組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在傳感器中存在大量的節(jié)點(diǎn)，這些點(diǎn)分布較為隨機(jī)，節(jié)點(diǎn)密集，具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，因而需要其具有一定的能量存儲(chǔ)功能，這樣才能保證傳感器的正常運(yùn)行。傳感器在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中發(fā)揮著重要作用，從某種角度上說，傳感器是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心，能夠?qū)崿F(xiàn)其應(yīng)用層、傳輸層和信息感知層之間的連接，從而最終實(shí)現(xiàn)人與物、人與人之間的信息傳輸和交換。

3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的具體應(yīng)用

3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分

在智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)種植環(huán)境具體環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠利用網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行全方位的交流。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，主要包括以下幾個(gè)應(yīng)用層面：（1）感知層。感知層主要實(shí)現(xiàn)對(duì)前端信息的實(shí)時(shí)感知和獲取，能夠?qū)r(nóng)業(yè)種植環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。（2）傳輸層。傳輸層主要是負(fù)責(zé)對(duì)采集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)匯集和傳輸，從而將信息數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理中心[3]。（3）應(yīng)用層。應(yīng)用層作為處理終端，能夠?qū)σ陨喜杉畔⑦M(jìn)行處理和存儲(chǔ)，能夠適當(dāng)調(diào)整相關(guān)屬性。

3.2監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)r(nóng)業(yè)種植環(huán)境以及農(nóng)作物生長情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，有利于工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，以提高農(nóng)作物產(chǎn)量。監(jiān)控系統(tǒng)需要具備一定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，對(duì)獲得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以便于后續(xù)工作的開展。此外，監(jiān)控系統(tǒng)需要具有較強(qiáng)的抵御自然災(zāi)害的能力，如水災(zāi)、雷擊等。

3.3無線傳感網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)

無線傳感網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)中的環(huán)境感知模塊能夠?qū)r(nóng)業(yè)種植環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如在智慧大棚中，傳感器能夠?qū)Υ笈飪?nèi)的土壤環(huán)境和大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并基于相關(guān)協(xié)議，利用自組織無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，具有傳輸速率低、功耗低、低成本等優(yōu)勢(shì)[4]。其節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多，主要包括協(xié)調(diào)器和感知節(jié)點(diǎn)，其中，感知節(jié)點(diǎn)能夠感知數(shù)據(jù)并將獲得的數(shù)據(jù)通過多條傳輸途徑匯集到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，然后協(xié)調(diào)器將數(shù)據(jù)向上層系統(tǒng)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)。此外，可以在大棚中設(shè)置多種不同類型的傳感器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境溫度、濕度、氣體濃度、光照度以及土壤pH等指標(biāo)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

3.4無線寬帶網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)

在無線寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，需要配備mesh網(wǎng)絡(luò)和太陽能供電系統(tǒng)等設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)實(shí)踐性功能。該系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)需要具備較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，同時(shí)還需要具備一定的抗穿透力和抗干擾性。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代條件下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用為農(nóng)業(yè)產(chǎn)生帶來了極大的便利，同時(shí)也促進(jìn)著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。智慧農(nóng)業(yè)作為一種新型農(nóng)業(yè)形態(tài)，其融合了多項(xiàng)現(xiàn)代信息技術(shù)，有效解決了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中遇到的問題，是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。要想促進(jìn)農(nóng)業(yè)的高效、可持續(xù)發(fā)展，就必須加大物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，不斷創(chuàng)新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，以提高生產(chǎn)效率。

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作者：余瀚欣 萬嵩 單位：江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院