魏曉夢

摘? ?要：首先，文章對智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進行簡要概述;其次，對智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)進行分析。最后，闡述了大數(shù)據(jù)環(huán)境下智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，對于促進我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：智慧農(nóng)業(yè);物聯(lián)網(wǎng);傳感器;數(shù)據(jù)信息

在我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的發(fā)展時期，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要向現(xiàn)代化和信息化方向發(fā)展，以適應(yīng)社會發(fā)展的需要。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，為促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化管理提供了有力的技術(shù)支撐。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上催生了智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，智慧農(nóng)業(yè)相對于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)而言是一個全新的概念，是對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的升級。通過傳感器以及多種軟件的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)有效連接起來，通過數(shù)據(jù)的采集和整理，在大數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的監(jiān)測和控制[1]。智慧農(nóng)業(yè)不僅是理念和技術(shù)上的改革，也是對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)經(jīng)營方式的改革，通過各種智能技術(shù)的應(yīng)用，可有效提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的方向發(fā)展，這也將是我國未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向。

1? ? 智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心在于互聯(lián)網(wǎng)，在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上將物品與物品之間的信息連接起來，實現(xiàn)遠程控制和管理的智能化網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，不僅充分利用了互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，而且還兼容了通信、電子信息等多種技術(shù)，形成物聯(lián)網(wǎng)的新特性。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)進行有機結(jié)合，利用現(xiàn)代智能感知技術(shù)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的各項數(shù)據(jù)進行識別、收集、整理，然后利用操作終端對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整個過程進行智能控制和管理，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化。

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要是憑借農(nóng)民長期積累的經(jīng)驗，農(nóng)作物的生長受自然因素影響較高，農(nóng)作物產(chǎn)量不穩(wěn)定，質(zhì)量無法保證。智慧農(nóng)業(yè)充分利用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化管理。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中，通過安裝各種傳感器，比如溫度傳感器、濕度傳感器等，可以及時獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)信息，然后結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學數(shù)據(jù)，對各種參數(shù)進行調(diào)整，為農(nóng)作物的生長提供有利的環(huán)境[2]。智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)除了對農(nóng)作物生長過程進行控制和管理外，還涵蓋了更加寬泛的范圍。通過射頻識別技術(shù)還可以對農(nóng)產(chǎn)品進行追蹤和溯源，保證農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和鏈條管理。在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，還可以實現(xiàn)電子商務(wù)、農(nóng)業(yè)旅游等多種項目，這些都是在大數(shù)據(jù)的支撐下得以實現(xiàn)的。智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高產(chǎn)、高效、集約發(fā)展的重要途徑。

2? ? 智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

在大數(shù)據(jù)環(huán)境下智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的架構(gòu)可以分為3個部分，信息感知層、信息傳輸層和信息應(yīng)用層，通過這3個部分的系統(tǒng)架構(gòu)能夠?qū)r(nóng)業(yè)生產(chǎn)進行智能控制和管理，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息化。（1）信息感知層主要是通過各種傳感器來獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各種數(shù)據(jù)信息，比如溫度、濕度、光照、營養(yǎng)液質(zhì)量濃度等信息，通過這些信息對植物的生長狀況進行基本的判斷，為智能控制和管理提供有利的參考依據(jù)。（2）信息傳輸層是智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的中樞環(huán)節(jié)，主要是將感知層獲取的信息以通信協(xié)議向局域網(wǎng)或者廣域網(wǎng)發(fā)布，傳輸層包括互聯(lián)網(wǎng)、云計算平臺、移動通信網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等。（3）信息應(yīng)用層主要包括手機、PC、便攜電腦等終端設(shè)備，通過對信息感知層獲取的農(nóng)作物生長環(huán)境信息進行科學的分析，制定出相應(yīng)的管理決策，再將這些決策信息傳遞給傳動機構(gòu)，進行自動灌溉、施肥、加溫、控光等操作，同時，還可以對農(nóng)作物生長環(huán)境中的異常信息進行自動報警，為農(nóng)作物生長創(chuàng)造健康的環(huán)境。

3? ? 智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)分析

3.1? 信息感知技術(shù)

信息感知技術(shù)是智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)，只有通過各種傳感器獲取信息數(shù)據(jù)，才能夠為后續(xù)各種操作提供信息依據(jù)，主要包括射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)技術(shù)、農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)和遙感技術(shù)等。視頻識別技術(shù)主要通過射頻通信對物體進行非接觸式的自動識別，對物品進行跟蹤與信息共享。射頻技術(shù)與傳感技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)κ称芳庸ず蛢Σ剡^程中的環(huán)境信息進行感知，為食品質(zhì)量提供穩(wěn)定的環(huán)境保障。射頻識別還能夠?qū)κ称愤M行追蹤溯源，對食品的質(zhì)量監(jiān)控和溯源提供有力依據(jù)。全球定位系統(tǒng)技術(shù)可為農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)提供精準的位置信息，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的精準操作，提高生產(chǎn)效率。傳感器技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心，主要是采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各種農(nóng)業(yè)信息。比如農(nóng)作物生長過程中的光照、溫度、濕度、肥料等，畜禽養(yǎng)殖中空氣中有害氣體的含量，水產(chǎn)養(yǎng)殖中酸堿度、氨氮、溶解度以及濁度等信息。這些都是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的基本信息，只有通過對這些信息的獲取和分析，才能夠明確了解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的詳細信息，為管理決策的制定提供依據(jù)[3]。遙感技術(shù)主要通過地面不同物體反射的電磁波來獲取目標的幾何信息和物理屬性，在智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的遙感技術(shù)主要是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中各種物理形態(tài)和幾何形狀的變化進行監(jiān)測和記錄，應(yīng)用層通過對時空變化信息的對比與監(jiān)控，可以及時獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的動態(tài)信息，為管理決策的制定提供技術(shù)支撐。

3.2? 信息傳輸技術(shù)

信息傳輸技術(shù)是對感知層獲取的信息向應(yīng)用層進行傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)，信息傳輸質(zhì)量和效率直接影響到應(yīng)用層的管理決策，所以作為中樞環(huán)節(jié)的信息傳輸比較關(guān)鍵?，F(xiàn)階段，無線傳感網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，主要是以無線通信的方式運行，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中需要監(jiān)測的區(qū)域內(nèi)布置傳感器，大量的傳感器節(jié)點與無線通信組成無線傳感網(wǎng)絡(luò)。這些傳感器對無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的感知對象進行信息的感知、采集和處理，然后通過無線通信傳輸給應(yīng)用層。藍牙是無線通信技術(shù)中的一種，可實現(xiàn)短距離的無線通信，可以進行數(shù)據(jù)和語音的無線通信。藍牙無線通信不需要基站組網(wǎng)，可以由幾個藍牙組成通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)點對點或者點對多的無線通信網(wǎng)絡(luò)[4]。這種組網(wǎng)方式比較靈活，且投入和運營成本較低，具有可移動性的特點，能夠與有線網(wǎng)絡(luò)進行很好的整合。但是這種組網(wǎng)方式也存在一定的缺點，其信號強度會受到周圍環(huán)境的影響，在開放的環(huán)境和封閉的環(huán)境中，通信距離會有明顯的差異，且容易受到其他電子設(shè)備的電磁干擾，從而影響到無線通信傳輸?shù)姆€(wěn)定性。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，無線通信傳輸信號強度和質(zhì)量不斷升級，抗干擾性也不斷增強，為智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)傳輸層的高效運行提供有力保障。

3.3? 信息應(yīng)用技術(shù)

信息應(yīng)用層是智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的終端環(huán)節(jié)，可對智慧農(nóng)業(yè)進行信息自動化控制，主要包括云計算、決策支持系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和智能控制技術(shù)等。在云計算中包括了大量的計算信息，這些信息會存儲在云空間中，信息使用者可以根據(jù)自己的需求在云計算平臺中進行信息的智能搜索，為用戶提供農(nóng)業(yè)市場信息以及實用技術(shù)等內(nèi)容，還可以對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境進行遠程管理服務(wù)。決策支持系統(tǒng)主要通過前期對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中各種信息的收集和整理，來對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境進行合理分析，進而制定出優(yōu)化決策，決策支持系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、農(nóng)業(yè)投資規(guī)模以及產(chǎn)量預(yù)測方面發(fā)揮了重要的作用[5]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，會出現(xiàn)各種復雜的問題，為了有效解決這些問題，在農(nóng)業(yè)專家多年積累的經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對于出現(xiàn)的問題進行分析判斷，進而提供解決問題的對策，為農(nóng)業(yè)問題的解決進行指導。通過地理信息系統(tǒng)可對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中各種數(shù)據(jù)信息的發(fā)展趨勢進行判斷，可為智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實施調(diào)控提供決策依據(jù)。智能控制技術(shù)主要是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、綜合智能控制技術(shù)等，來處理傳統(tǒng)方法無法解決的問題。比如可將甜瓜的各種質(zhì)量指標與人的感官分類建立聯(lián)系，為甜瓜的種植過程中各種技術(shù)參數(shù)的調(diào)整提供參考依據(jù)，進而實現(xiàn)智能化管理。

4? ? 結(jié)語

智慧農(nóng)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要趨勢，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是決定智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展進程的關(guān)鍵要素。為了促進智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的長久發(fā)展，還需要提高物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自主創(chuàng)新能力，加強對傳感技術(shù)和無線傳輸技術(shù)的研發(fā)，以降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性。隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)會不斷地升級，對農(nóng)作物的數(shù)據(jù)監(jiān)控會更加準確和精細，遠程控制平臺更加完善，延長農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈條，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息化水平，推動我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展進程。

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Abstract：This paper first gives a brief overview of the intelligent agriculture Internet of Things system， then analyzes the architecture of the intelligent agriculture Internet of Things system， and finally expounds the relevant technologies of the intelligent agriculture Internet of Things system under the big data environment， which is of great significance for promoting the modernization of Chinas agricultural production.

Key words：intelligent agriculture; Internet of Things; sensor; data and information