李賀強(qiáng) 王純龍 王瑩瑩

摘要

本文通過對(duì)我國環(huán)境復(fù)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(duì)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(duì)無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送的影響，并且建立了多層級(jí)式交互系統(tǒng)模型，以機(jī)會(huì)協(xié)作為前提，設(shè)計(jì)了物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】機(jī)會(huì)協(xié)作 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng) 大數(shù)據(jù)處理

1 實(shí)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(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)的開發(fā)和發(fā)展，國內(nèi)通過運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為當(dāng)代農(nóng)業(yè)發(fā)展構(gòu)建重要扶持平臺(tái)，其成為了當(dāng)代工業(yè)界、學(xué)術(shù)界、農(nóng)業(yè)界的熱點(diǎn)研究對(duì)象。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)不但能夠增強(qiáng)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(jìn)行檢測和預(yù)警，并且可以改善我國農(nóng)業(yè)的管理水準(zhǔn)。另外，農(nóng)業(yè)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺(tái)能夠?qū)鹘y(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行升級(jí)，對(duì)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(jìn)行實(shí)時(shí)管控，提升現(xiàn)有資源利用效率，還能夠減少對(duì)自然環(huán)境的破壞，強(qiáng)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)物的疾病管控和疫情的預(yù)防，進(jìn)而在確保農(nóng)業(yè)產(chǎn)物產(chǎn)量的同時(shí)提升農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，真正實(shí)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(dāng)中，需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)信息比較繁雜，信息量相對(duì)較大，如何能夠有效進(jìn)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(tái)技術(shù)更加充分地為智能型農(nóng)業(yè)提供有效的技術(shù)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(jìn)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(xiàng)綜合決策，促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本降低，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)相關(guān)模型。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)模型應(yīng)該包含：自動(dòng)適應(yīng)農(nóng)機(jī)設(shè)備控制、作業(yè)實(shí)時(shí)管控、環(huán)境數(shù)據(jù)采集等功能，進(jìn)而使物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)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(jí)的設(shè)計(jì)構(gòu)思，基于層級(jí)交互的科學(xué)設(shè)計(jì)理念，以單獨(dú)模型模塊為基礎(chǔ)運(yùn)行單位，來實(shí)現(xiàn)其功能引導(dǎo)與邏輯結(jié)構(gòu)拓展，進(jìn)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(yīng)該設(shè)計(jì)四級(jí)框架，包含大數(shù)據(jù)級(jí)、應(yīng)用級(jí)、物理級(jí)、協(xié)調(diào)級(jí)。應(yīng)用級(jí)能夠通過運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為用戶提供有效服務(wù)，用戶能夠通過計(jì)算機(jī)或手機(jī)等客戶端設(shè)備訪問該系統(tǒng)來獲取服務(wù)；大數(shù)據(jù)級(jí)提供了四個(gè)板塊，它們分別是射頻識(shí)別數(shù)據(jù)標(biāo)簽處理板塊、多樣性數(shù)據(jù)應(yīng)用處理板塊、數(shù)據(jù)自適應(yīng)管控板塊、數(shù)據(jù)傳感器處理調(diào)控板塊。協(xié)作級(jí)主要是利用機(jī)會(huì)協(xié)作通訊技術(shù)為上級(jí)應(yīng)用，為大數(shù)據(jù)的傳輸提供有效保障.，物理級(jí)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(gòu)成的二級(jí)異構(gòu)傳感器組，可以采集不同種類數(shù)據(jù)的RFID標(biāo)識(shí)構(gòu)成。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的共享和自動(dòng)適應(yīng)智能化的管控手段，在該系統(tǒng)中還需要設(shè)計(jì)多級(jí)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(zhǔn)度，在數(shù)據(jù)級(jí)創(chuàng)建可以存放多種類型信息數(shù)據(jù)的信息庫，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)指定信息庫的多重條件搜索。同時(shí)對(duì)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(jié)合的綜合檢索模式。對(duì)綜合檢索反饋的結(jié)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(jí)的機(jī)會(huì)協(xié)作技術(shù)發(fā)送給目標(biāo)用戶。用戶能夠通過訪問不同種類的數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)多種檢索方式，該級(jí)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(jié)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(gòu)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(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)測，該系統(tǒng)運(yùn)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(luò)將數(shù)據(jù)信息傳輸至服務(wù)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(guān)的環(huán)境信息，對(duì)園區(qū)環(huán)境進(jìn)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(luò)上傳到云端服務(wù)器平臺(tái)，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(shí)時(shí)監(jiān)控、視頻管控報(bào)警、GPS地圖導(dǎo)引防盜取等實(shí)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(yùn)用ZigBee終端服務(wù)器節(jié)點(diǎn)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(luò)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(luò)將采集來的信息傳輸?shù)皆贫朔?wù)器上進(jìn)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(gòu)數(shù)據(jù)庫集合

因每個(gè)環(huán)節(jié)的傳感器獲取數(shù)據(jù)信息的結(jié)構(gòu)都不相同，通過無線網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行適配調(diào)整，最終得到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息格式，再儲(chǔ)存到云端服務(wù)器的數(shù)據(jù)信息庫中，用戶可能通過手機(jī)APP或電腦Web網(wǎng)頁查看對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息。

3.4 異構(gòu)數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入融合機(jī)制的設(shè)計(jì)

傳感器提供的數(shù)據(jù)信息管理及接入方式的設(shè)計(jì)，是整體多源異構(gòu)數(shù)據(jù)信息結(jié)合數(shù)據(jù)信息庫進(jìn)行分析的關(guān)鍵功能。由于國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用較多，傳感器在針對(duì)不同領(lǐng)域時(shí)，會(huì)有不同的功能變化；傳感器對(duì)數(shù)據(jù)信息收集過程中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)者的疏忽，可能會(huì)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(huì)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(gòu)建合理的、適宜的數(shù)據(jù)信息適配器，進(jìn)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(wù)器上。針對(duì)以上提到的不同功能的傳感器設(shè)備，系統(tǒng)必要采用制定有針對(duì)性的特殊數(shù)據(jù)信息適配器。服務(wù)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(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配，完成數(shù)據(jù)信息的匹配和解析工作。

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