許春

摘 要：本文主要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中各組成部分的功能作用及設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行著重的分析，如：專家診斷服務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)、生產(chǎn)智能管理平臺(tái)、傳感器節(jié)點(diǎn)、溯源交易平臺(tái)等，并結(jié)合其在瓜果種植過程中的應(yīng)用實(shí)踐，提出一些相應(yīng)的意見和建議，以便相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng);瓜果種植;應(yīng)用分析

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步與推廣，其在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的應(yīng)用成效也開始逐漸的突顯出來?，F(xiàn)階段，大部分瓜果種植用戶所采用的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，就是一種以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，其不僅可以結(jié)合瓜果蔬菜的實(shí)際生長(zhǎng)狀況和生長(zhǎng)環(huán)境，預(yù)測(cè)其是否受到病蟲害的侵襲。而且還能對(duì)瓜果蔬菜進(jìn)行定量、定位的精準(zhǔn)田間管理，最大化提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。因此，對(duì)該農(nóng)業(yè)系統(tǒng)在瓜果種植中的有效應(yīng)用進(jìn)行深入的分析，很有必要。

一、專家系統(tǒng)診斷服務(wù)平臺(tái)的功能作用及設(shè)計(jì)特點(diǎn)

該診斷服務(wù)平臺(tái)在瓜果種植期間，可以及時(shí)的對(duì)與瓜果栽培相關(guān)的知識(shí)、技術(shù)以及各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等進(jìn)行收集和整理，并構(gòu)建相應(yīng)的專家知識(shí)庫，以便可以為相關(guān)種植戶提供可靠的咨詢服務(wù)和決策方案，進(jìn)而使其瓜果栽培技術(shù)提升到最大化。例如，在葡萄種植專家系統(tǒng)中，專家系統(tǒng)診斷服務(wù)平臺(tái)就發(fā)揮出了其相應(yīng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，不僅針對(duì)葡萄病蟲害分析判斷，建立了BP網(wǎng)絡(luò)診斷模型和基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的葡萄病害智能診斷系統(tǒng)，如圖一所示。同時(shí)，還采用了附加動(dòng)量法和自適應(yīng)學(xué)習(xí)速率等來對(duì)系統(tǒng)中的BP算法進(jìn)行全面的優(yōu)化，并將診斷參數(shù)和實(shí)際病害分別作為系統(tǒng)的輸入和輸出信息，進(jìn)而通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本學(xué)習(xí)結(jié)果來對(duì)瓜果種植期間存在的病害情況進(jìn)行科學(xué)分析。例如，在對(duì)葡萄種植過程中容易出現(xiàn)的16種常見病害進(jìn)行診斷時(shí)，其要先將輸出層神經(jīng)元個(gè)數(shù)設(shè)置為16，然后再將隱層神經(jīng)元數(shù)N確定為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵問題，進(jìn)而利用相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算出具體隱含層神經(jīng)元個(gè)數(shù)，當(dāng)其個(gè)數(shù)N為22時(shí)，證明該葡萄系統(tǒng)完全滿足高端瓜果生產(chǎn)的需求。

二、生產(chǎn)智能管理平臺(tái)的功能作用及設(shè)計(jì)特點(diǎn)

該智能管理平臺(tái)具有較強(qiáng)的應(yīng)用功能，如：視頻監(jiān)控功能、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)功能、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)功能等。其中，視頻監(jiān)控功能主要表現(xiàn)在Web在線查看、視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、回放等方面，可以很好的對(duì)瓜果生長(zhǎng)情況進(jìn)行定點(diǎn)、定時(shí)的觀測(cè);農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)功能則是采用以物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)為核心的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來對(duì)瓜果生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便看其光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、溫度等是否能夠滿足瓜果的健康生長(zhǎng)需求;數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)功能是指利用智能終端、Web瀏覽器等方式來對(duì)監(jiān)控區(qū)域的詳細(xì)監(jiān)測(cè)信息以及歷史信息等進(jìn)行全面的收集、存儲(chǔ)，以便促使物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)達(dá)到監(jiān)測(cè)與分析為一體的智能化標(biāo)準(zhǔn)，如圖二所示，這樣才能通過自動(dòng)控制策略高效、準(zhǔn)確的完成瓜果生產(chǎn)自動(dòng)化控制任務(wù)。例如，成熟期的葡萄種植溫度正常值應(yīng)保持在28～32℃范圍內(nèi)，但若是通過生產(chǎn)智能管理平臺(tái)監(jiān)測(cè)到種植環(huán)境最低溫度小于16℃，最高溫度大于38℃時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，進(jìn)而幫助相關(guān)種植戶及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整，以免溫度變化大對(duì)漿果發(fā)育和成熟造成不良影響。

三、物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)的功能作用及設(shè)計(jì)特點(diǎn)

傳感器節(jié)點(diǎn)是物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的組成部分，其可對(duì)最未端單元信息進(jìn)行全面采集，以便為瓜果的健康生長(zhǎng)創(chuàng)建良好的環(huán)境，提供可靠的栽培管理方案。在對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布置時(shí)，必須嚴(yán)格按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求盡量使其覆蓋到整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部，但由于傳感器節(jié)點(diǎn)屬于嵌入式系統(tǒng)，且各節(jié)點(diǎn)上集成了多個(gè)功能模塊，所以為了確保其應(yīng)用功能，應(yīng)盡量選擇帶有TICC2430芯片、RF2420射頻芯片、CC2591增益放大芯片以及89C51處理器的傳感器設(shè)備，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)瓜果種植大棚的全面監(jiān)測(cè)。另外，還要增設(shè)配套的pH值和氨氮傳感器，并根據(jù)WSN節(jié)點(diǎn)的采集頻率和傳感器耗電量來選各傳感器節(jié)點(diǎn)供電模式，一般可以采用鋰電池和太陽能板供電模式，這樣才能提高傳感器節(jié)點(diǎn)的采集頻率和使用期限，使其在瓜果種植監(jiān)測(cè)中發(fā)揮出最大的實(shí)效作用。

四、溯源交易平臺(tái)的功能作用及設(shè)計(jì)特點(diǎn)

該平臺(tái)屬于瓜果生產(chǎn)管理功能的延伸，從其功能作用來看，其不僅可以大大提升瓜果產(chǎn)品的附加值，方便交易，增強(qiáng)果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收益。而且還能實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的完善，使其可以直接對(duì)公眾開放。例如，消費(fèi)者在查看瓜果種植信息和品種質(zhì)量時(shí)，只需在該交易平臺(tái)上輸入瓜果外包裝箱上的編碼，就可對(duì)相關(guān)信息一目了然。而從整體架構(gòu)設(shè)計(jì)來看，WindowsNTServer平臺(tái)下使用的溯源交易平臺(tái)屬于多層分布式體系結(jié)構(gòu)，主要包括：表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)訪問層和數(shù)據(jù)庫4個(gè)層次。其中，數(shù)據(jù)庫采用了SQLServer2005數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng);訪問層采用了VisualC#.NET編程語言;業(yè)務(wù)層則結(jié)合不同的管理對(duì)象，布置了多個(gè)業(yè)務(wù)組件，如：用戶注冊(cè)管理組件、溯源信息采集組件等。

五、結(jié)束語

綜上所述，盡管物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)在瓜果種植領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)十分顯著，但由于其在我國起步較晚，所以其在實(shí)際應(yīng)用過程中，仍存有一定的安全威脅，且應(yīng)用成本也是極為明顯。因此，還要對(duì)其整體設(shè)計(jì)及功能等做進(jìn)一步的完善和優(yōu)化，這樣才能隨著物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，將其拓展到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。

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