摘要：在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略環(huán)境下，智慧農(nóng)業(yè)作為互聯(lián)網(wǎng)浪潮中的農(nóng)業(yè)新標(biāo)桿，主導(dǎo)了農(nóng)業(yè)的第四次革命。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為農(nóng)業(yè)革命的重要依托，融合了大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等密切相關(guān)的新型技術(shù)，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了技術(shù)保障。本文從物聯(lián)網(wǎng)的三層組織架構(gòu)，分別闡述了感知層傳感器原理及設(shè)備，分析了網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)，以及應(yīng)用層數(shù)據(jù)分析及系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智慧農(nóng)業(yè);物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);傳感器

農(nóng)業(yè)作為大國(guó)發(fā)展的根基，是非常重要的部分。農(nóng)業(yè)歷經(jīng)4次變遷，從原始的依靠體力畜力勞作的運(yùn)營(yíng)形式到機(jī)械化產(chǎn)出的勞作形式再到信息化半自動(dòng)形式，利用信息技術(shù)將繁重的人工抽離出來，提高生產(chǎn)效率的同時(shí)增加收益。發(fā)展至今，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的潮流中，新型智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用而生，集成了物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的高度智能化農(nóng)業(yè)科技。提出了更高的量化標(biāo)準(zhǔn)，智能化、集約化、數(shù)值化、標(biāo)準(zhǔn)化[1]。

1、智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被認(rèn)為是"萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)"，是新型科技信息革命的產(chǎn)物。將例如溫濕度傳感器、RFID等諸多信息采集傳感器設(shè)備融入互聯(lián)網(wǎng)中而形成一種新型巨型網(wǎng)絡(luò)。按照約定的傳送協(xié)議，如TCP/IP，達(dá)到了對(duì)物品的智能識(shí)別，全程監(jiān)控和有效管理的完善功能體系。在三層組織架構(gòu)中，感知采集層中通過傳感器等硬件設(shè)備采集使用數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、信息傳遞、路由控制，過濾掉邊緣數(shù)據(jù)。應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)集成應(yīng)用及數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、清洗、應(yīng)用，系統(tǒng)開發(fā)等。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)發(fā)展革命史中處于高階水平，融合了新型智慧網(wǎng)、移動(dòng)交互網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等高新技術(shù)鏈，依托放置在農(nóng)田基地的各類傳感節(jié)點(diǎn)和有線無線傳輸網(wǎng)絡(luò)達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的智能環(huán)境感知，智能分析判斷，專家在線指導(dǎo)等[2]。提供了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精準(zhǔn)化高效產(chǎn)出、可監(jiān)測(cè)化智能管理、智能化決策服務(wù)等新型模式。

2、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知層

2.1感知層的技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的感知層主要承擔(dān)信息值獲取收集以及物物傳感器間的信息交流。信號(hào)傳遞有長(zhǎng)短距離數(shù)值傳輸技術(shù)、自組織協(xié)調(diào)組網(wǎng)關(guān)技術(shù)、信息數(shù)值采集中間組件技術(shù)等傳感器輸送網(wǎng)絡(luò)。感知層是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)全局采集的核心層級(jí)，在物聯(lián)網(wǎng)硬件方面涵蓋重點(diǎn)技術(shù)、鏈條產(chǎn)業(yè)化急需突破的方面，難點(diǎn)是擁有精準(zhǔn)度高、感知力強(qiáng)且全面，低成本、高效能的硬件設(shè)備。

2.2感知層應(yīng)用設(shè)備

農(nóng)業(yè)射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）：采集方式為無線射頻，完成非觸雙向互反數(shù)據(jù)采集，讀寫形式為對(duì)標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行采集，起到信息交換及標(biāo)識(shí)目標(biāo)的作用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈中起到至關(guān)重要的作用。具有穩(wěn)定性好，能夠重復(fù)使用，造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。

農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)：采集感知應(yīng)時(shí)環(huán)境中或特殊要求下的數(shù)字信號(hào)，如人體膚感、溫濕度、氣體、光照、等。將模擬信號(hào)通過協(xié)議轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)后，傳予中央處理器集中處理[3]。最終輸出形式如人體膚感參數(shù)、溫濕度數(shù)據(jù)、氣體濃度參數(shù)等。

在農(nóng)業(yè)中常見的有：環(huán)境中二氧化碳、風(fēng)速風(fēng)向、光照度、葉面溫濕度傳感器等。通常分布在農(nóng)業(yè)耕作環(huán)境中，精準(zhǔn)采集環(huán)境值，將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳到服務(wù)器中[4]。

3、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層用于信息的傳輸、處理以及利用等。通訊網(wǎng)絡(luò)、信息中心、融合網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)管理中心等。擁有諸多核心技術(shù)，移動(dòng)通信網(wǎng)、交互式網(wǎng)絡(luò)及傳感器網(wǎng)絡(luò)是重點(diǎn)區(qū)域網(wǎng)。

移動(dòng)通信網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)包括兩類：一類是信息互交技術(shù)，另一類是信息傳遞技術(shù)。無線網(wǎng)絡(luò)：在眾多傳感器之間建立一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)，并利用這種無線自組織網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)這些傳感器之間的信息傳輸[5]。在這個(gè)傳輸過程中，無線傳輸網(wǎng)絡(luò)會(huì)對(duì)傳感器所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總。該技術(shù)可以使區(qū)域內(nèi)物品的物理信息和周圍環(huán)境信息全部以數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)在無線傳感器中，有利于人們對(duì)目標(biāo)物品和任務(wù)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，也有利于分析和處理有關(guān)信息，對(duì)物品進(jìn)行有效的管理。Wifi、Zigbee、藍(lán)牙常在設(shè)施農(nóng)業(yè)中實(shí)地使用。GPRS、3/4G技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景常為大田農(nóng)作物生長(zhǎng)。有線網(wǎng)絡(luò)：以傳輸媒介為：光纖、雙絞線和同軸電纜，承擔(dān)農(nóng)田用地輸出設(shè)備、集控器、傳感器間的維穩(wěn)性交互，完成更高層級(jí)間的協(xié)同傳輸。

4、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層技術(shù)

4.1應(yīng)用層相關(guān)技術(shù)：

應(yīng)用層中，智能化信息處理常為存儲(chǔ)、處理、及其農(nóng)業(yè)化應(yīng)用。采用人工智能算法分析處理感知信息，數(shù)據(jù)源為通過感知層采集到的信息集。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中，應(yīng)用到了數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)：常有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù);在數(shù)據(jù)處理中，使用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行批量處理得出高效且符合用戶需求的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是從有噪聲、大體量、非完全、隨機(jī)的數(shù)據(jù)集中提煉未知的，有高價(jià)值的數(shù)據(jù)。是一個(gè)反復(fù)的人機(jī)交互處理的過程。

4.2農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用

在智慧農(nóng)業(yè)中，感知層將數(shù)據(jù)采集后，通過網(wǎng)絡(luò)層將信息轉(zhuǎn)換，篩選過濾掉邊緣數(shù)據(jù)，將不同類型的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用層，完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析及其應(yīng)用。

在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)中，可以實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)追溯，對(duì)傳感器設(shè)備的遠(yuǎn)程智能控制，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等功能。具有極高的商業(yè)和科研價(jià)值，成為提高我國(guó)農(nóng)業(yè)高水平發(fā)展帶來了堅(jiān)定力量。

5、總結(jié)：

在農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程中一直存在成本高、人工量大、設(shè)備維護(hù)難、高新技術(shù)在一般鄉(xiāng)村建設(shè)中投入少等諸多問題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在三層架構(gòu)中圍繞農(nóng)業(yè)所獨(dú)有的特點(diǎn)，不斷完善軟硬件，依次優(yōu)化解決存在的問題，將技術(shù)落地，實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)村入戶，從根本上解決農(nóng)業(yè)智慧化推廣難的問題，實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]趙佰平.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)大棚設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2021，41（13）：69-71.

[2]張彥麗.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用探究[J].新農(nóng)業(yè)，2021，{4}（13）：75-76.

[3]高云茜.智能制造背景下傳感系統(tǒng)在智能農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2021，{4}（07）：39-40.

[4]孫瑞娟，黨曉圓，楊佳義.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室微氣候監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2021，41（12）：48-51.

[5]董明星.人工智能技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的運(yùn)用[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2021，11（06）：117-119.

作者簡(jiǎn)介：孫莉，女，漢族，碩士研究生，助教，研究方向：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)。