江武志

中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東中山，528404

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)信息智能監(jiān)測系統(tǒng)研究與設(shè)計

江武志

中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東中山，528404

隨著社會的發(fā)展，我國對農(nóng)業(yè)的重視程度逐漸的增加，不僅在各種政策上給予了農(nóng)民于鼓勵，而且還在技術(shù)上給予其支持。在這種情況下，智能化機械、農(nóng)業(yè)信息智能檢測系統(tǒng)就應(yīng)運而出，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作更加的智能化、信息化，更好地促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)得發(fā)展，為農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了有效的依據(jù)。而這項技術(shù)在剛剛起步的階段中，人們對其了解的程度還不是很高。因此，為了使其在農(nóng)業(yè)中發(fā)揮出更大的作用，本文就對基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)信息智能監(jiān)測系統(tǒng)進行了研究，首先對農(nóng)業(yè)信息智能檢測系統(tǒng)總體設(shè)計進行了闡述，然后分析了農(nóng)產(chǎn)品的生長環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，之后介紹了服務(wù)器平臺數(shù)據(jù)及管理系統(tǒng)以及用戶實時分析和管理系統(tǒng)，最后，對該項技術(shù)的應(yīng)用效果進行了概述，以使人們對其的了解程度更加的深刻。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；農(nóng)業(yè)；信心智能檢測系統(tǒng)；研究

1 引言

隨著我國改革開放政策的實施，逐漸加強了與世界的接軌；加強了對科研事業(yè)重視程度，不斷地對科學(xué)技術(shù)進行研究，使計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)等得到了大力發(fā)展，這些技術(shù)被廣泛應(yīng)用到了各個行業(yè)當中，推動了各個行業(yè)的發(fā)展。而到了當前階段中，國家對農(nóng)業(yè)的重視程度也在逐漸地加重，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進行監(jiān)測的過程中也逐漸的加入了這些技術(shù)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向著信息化的方向邁進了一大步。但是，我國的這項技術(shù)才剛剛起步，對于西方發(fā)達國家來說，我國研究的成果相對較為落后，該項研究方面的人才比較缺失，使這項技術(shù)還有很大的提升空間。因此，在當前階段中，加強對基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)信息智能監(jiān)測系統(tǒng)進行研究具有重要的意義，更好地促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。

2 農(nóng)業(yè)信息智能檢測系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 系統(tǒng)的整體設(shè)計

隨著社會的不斷發(fā)展，促進了科學(xué)技術(shù)的不斷提升，使計算機技術(shù)、通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等等各項技術(shù)都在不斷的前進，各行各業(yè)都對其進行了廣泛的使用，促進了社會更加快速、穩(wěn)定的發(fā)展。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也對這些技術(shù)進行了使用，形成了農(nóng)業(yè)信息智能檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)的出現(xiàn)使生產(chǎn)環(huán)境更好的滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求，有效的促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。在該系統(tǒng)中，是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點進行了分析，根據(jù)分析的結(jié)果，可以將其分成兩個部分，第一個部分為數(shù)據(jù)采集端，這一部分中主要是以傳感器技術(shù)為基礎(chǔ)上建立的，將相應(yīng)的傳感設(shè)備安裝到指定的位置，通過傳感器對環(huán)境數(shù)據(jù)的收集來完成監(jiān)控任務(wù)，使生產(chǎn)人員能夠了解生產(chǎn)環(huán)境任何時期的狀況。第二個部分為數(shù)據(jù)管理端，將上一部分收集到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析與管理，根據(jù)分析出來的結(jié)果，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機技術(shù)等向用戶數(shù)據(jù)進行反饋，對用戶的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作進行控制，使用戶能夠更好地進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作，有效的增加了用戶的經(jīng)濟效益，為社會的發(fā)展做出貢獻。農(nóng)業(yè)信息智能檢測系統(tǒng)總體設(shè)計流程圖如圖1所示。

圖1 農(nóng)業(yè)信息智能檢測系統(tǒng)總體設(shè)計流程圖

2.2 系統(tǒng)拓撲

在該系統(tǒng)中，可以對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個時期進行監(jiān)控，通過不同的設(shè)備對不同的環(huán)境進行監(jiān)控，有效地了解農(nóng)作物以及養(yǎng)殖物的生長環(huán)節(jié)。如對溫度進行監(jiān)控就需要使用溫度傳感器設(shè)備；對環(huán)境中的含氧量進行檢測時就要使用氧氣輸送系統(tǒng)；對環(huán)境中的光照能源進行監(jiān)控，就需要使用太陽能設(shè)備系統(tǒng)對其進行供電，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境得到了實時的監(jiān)控。在這些設(shè)備運行的過程中，就會不斷地采集其所需要的數(shù)據(jù)，并通過通信技術(shù)，將這些數(shù)據(jù)數(shù)字化，通過4G或WiFi無線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等多種形式傳輸至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，用戶以及系統(tǒng)的管理人員就可以通過手機短信、計算機網(wǎng)絡(luò)等對這些信息進行觀看以及使用，能夠及時、準確地獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的相關(guān)信息，不僅加強了其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個方面的正向追蹤，同時還可以使用戶以及管理者根據(jù)收集到的信息，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作進行逆向追溯，使用戶不論是在任何地點與環(huán)境中，都能夠?qū)r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境、作物以及養(yǎng)殖物的生長情況進行了解，根據(jù)了解的內(nèi)容對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作進行實時管理；并且，在農(nóng)產(chǎn)品銷售的過程中，用戶還可以向企業(yè)提供監(jiān)測的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)對生產(chǎn)進行分析與管理，使政府部門與企業(yè)更好地對產(chǎn)品進行掌握，做出準確的評價。農(nóng)業(yè)信息智能檢測系統(tǒng)拓撲圖如圖2所示。

圖2 農(nóng)業(yè)信息智能檢測系統(tǒng)拓撲圖

3 農(nóng)產(chǎn)品的生長環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

在我國的發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)一直處于重要的地位，不僅為我國龐大的人口提供了充足的食物，而且為我國的發(fā)展提供了重要的依據(jù)。對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程進行研究可以發(fā)現(xiàn)，能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生影響的因素有很多，如土地的營養(yǎng)成分、種植過程中使用的種子的好壞程度、農(nóng)作物以及養(yǎng)殖物的生長環(huán)境等。而在該檢測系統(tǒng)中，就是主要對生長環(huán)境進行監(jiān)控的，包括了生長對溫度、含氧量、光照等的需求。

3.1 溫度的監(jiān)測系統(tǒng)

不論是在農(nóng)作物生長的過程中，還是養(yǎng)殖物生長的過程中，溫度都在其中起到了關(guān)鍵的作用，溫度較高或較低都會對生長帶來一定的影響。因此就要對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的環(huán)境溫度進行控制。在對溫度控制的過程中，通常使用的是溫度傳感器，根據(jù)其在實際中應(yīng)用的效果，其在檢測過程中的作用可以分為兩種。首先是對溫度進行監(jiān)控，將生產(chǎn)環(huán)境的溫度進行收集，將收集到的數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)中心中，為數(shù)據(jù)中心的分析、處理工作提供了保障，可以使相關(guān)人員及時的了解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的溫度信息。在實際的溫度傳感器使用中，選用的是熱電偶溫度傳感器，該種傳感器感應(yīng)的時間極短，測量溫度的時間較快，滿足作物生成過程中的實時溫度檢測，在傳感器使用的過程中，根據(jù)不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，將傳感器安裝到合理位置，使傳感器可以對作物生長環(huán)境進行更加標準的測定，同時利用傳感器內(nèi)的通用分組無線服務(wù)設(shè)備以及電纜等，將收集到的信息傳遞給服務(wù)平臺。并且可以根據(jù)不同的農(nóng)作物與養(yǎng)殖物對溫度的要求不同，可以實行每個4小時便進行一次測量溫度情況的發(fā)送，從而保證用戶以及系統(tǒng)的管理人員能夠及時的了解到準確的溫度信息，根據(jù)該信息對生產(chǎn)工作進行調(diào)整。

3.2 含氧量的監(jiān)測系統(tǒng)

在農(nóng)作物以及養(yǎng)殖物的生長過程中，氧氣起到了重要的作用，如果氧氣濃度不足的話，就會使生長變得緩慢，甚至出現(xiàn)死亡的現(xiàn)象。因此，就需要對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境進行含氧量的監(jiān)控，在該項工作中使用的是氧氣輸送系統(tǒng)。這一系統(tǒng)與其他系統(tǒng)有明顯的差異，就是其內(nèi)部存在一個接收器，用戶以及系統(tǒng)的管理人員在對含氧量進行控制的過程中，就不需要通過服務(wù)器的平臺發(fā)布命令，直接在相應(yīng)的設(shè)備上對氧氣排輸送統(tǒng)進行設(shè)定，對環(huán)境的含氧量進行控制，以使環(huán)境中的含氧量得到保證。

在該系統(tǒng)中，主要包括了3個部分，第一部分是相應(yīng)的傳感器設(shè)備，對環(huán)境內(nèi)的氧氣含量進行監(jiān)測；第二部分為類手機設(shè)備，該設(shè)備的樣式與普通手機基本一致，可以直接的接收到傳感器傳回來的信息，根據(jù)信息相關(guān)人員可以對其進行操作，使氧氣排送設(shè)備的輸送效率滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求；最后一部分就是氧氣輸送設(shè)備，該設(shè)備受到類手機設(shè)備的控制，對相應(yīng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境提供氧氣量。并且，在該系統(tǒng)中，向人們?nèi)粘Ｖ惺褂檬謾C一樣，一個系統(tǒng)有一個號碼，通過號碼的設(shè)定，可以將類手機設(shè)備與氧氣輸送設(shè)備意義對應(yīng)，以使生產(chǎn)環(huán)境的含氧量得到保證，部分氧氣排送設(shè)備如圖3所示。

圖3 部分氧氣排放設(shè)備

3.3 光照能源管理系統(tǒng)

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，除了上述的兩項對生產(chǎn)具有較大的影響外，光照能源對農(nóng)作物以及養(yǎng)殖物的影響也是非常巨大的。如果光照不足的話，農(nóng)作物或者是養(yǎng)殖物的生長就會緩慢，到了收獲的季節(jié)時，往往達不到生產(chǎn)的要求，在氣候的響應(yīng)下，就會使農(nóng)業(yè)人員提前收獲，使收獲的產(chǎn)品數(shù)量大大的減少了。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對光照能源進行控制也至關(guān)的重要。在對光照能源進行控制時，包括了兩個部分，其一為電路部分，該部分根據(jù)產(chǎn)品對光照的需求量，并結(jié)合生活中實際的光照時間，將每天所需要的光照計算出來，當陰雨天氣或者是冬季時，根據(jù)計算出的結(jié)果對電路進行設(shè)定，以使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的光照能源達到要求；第二個部分就為太陽能設(shè)備，該設(shè)備是對太陽光進行收集，將其轉(zhuǎn)化成為相應(yīng)的電能，并儲存起來，當電路啟動時，向電路提供電力能源。而且根據(jù)相關(guān)的報告調(diào)查，1小時收集的太陽能轉(zhuǎn)化為電力能源后，可以使100W的燈持續(xù)工作7個小時，而一般情況下太陽能設(shè)備每天能夠收集9小時以上的太陽能。因此，就會使電力能源出現(xiàn)了富余，可以為其他系統(tǒng)的用電提供了有效的幫助。

4 服務(wù)器平臺數(shù)據(jù)及管理系統(tǒng)

在該系統(tǒng)中監(jiān)控系統(tǒng)起到了數(shù)據(jù)收集的作用，而為了使這些數(shù)據(jù)體現(xiàn)在用戶以及管理人員面前，就還需要相應(yīng)的服務(wù)器平臺。在服務(wù)器平臺中。當溫度傳感器將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的溫度傳遞回數(shù)據(jù)中心后，數(shù)據(jù)中心就將其傳遞到服務(wù)平臺中，該平臺就會對數(shù)據(jù)進行分析以及整理，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)中，用戶利用手機或計算機等工具，登陸到相應(yīng)的網(wǎng)頁中，就會對這些數(shù)據(jù)進行了解，然后與相關(guān)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料以及生產(chǎn)經(jīng)驗進行比較，將生產(chǎn)環(huán)境中的問題尋找出來，并使用相應(yīng)的設(shè)備對其進行控制，以使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能夠更好地進行。根據(jù)系統(tǒng)功能的不同，可以將其分為三個模塊，分別為管理員模塊、客戶模塊以及供應(yīng)商模塊。根據(jù)業(yè)務(wù)處理的順序可以將其分成4個層次，第一個層次為表示層，即為瀏覽器頁面，通過CSS模塊來對網(wǎng)頁進行控制，完成對超文本標記語言的控制等，并且該層還會對傳感器傳遞回的信息進行收集與檢驗，之后將數(shù)據(jù)繼續(xù)向下傳遞；第二層為業(yè)務(wù)邏輯層，該層具有承上啟下的作用，主要是針對具體問題的操作，也可以理解成對數(shù)據(jù)層的操作，對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)邏輯處理；第三層為數(shù)據(jù)訪問層，該成是對原始數(shù)據(jù)進行操作，最后一層為數(shù)據(jù)層，該層會將數(shù)據(jù)進行儲存，為今后的使用與分析提供了幫助。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 服務(wù)器平臺數(shù)據(jù)及管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

5 用戶實時分析和管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要的作用就是為了加強對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而研究出來的，不論是環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)還是服務(wù)器平臺數(shù)據(jù)及管理系統(tǒng)只是對數(shù)據(jù)進行收據(jù)以及處理，用戶的使用價值尚低，因此就還需要用戶實時分析和管理系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用戶作為一個單獨的主體，可以使用當前的先進技術(shù)，如計算機、手機等工具，登錄到相應(yīng)的系統(tǒng)軟件中，通過網(wǎng)絡(luò)對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行查看，使用戶能夠及時、準確地了解到生產(chǎn)環(huán)境的信息，根據(jù)相關(guān)的材料進行分析，制定出合理的決策，使生產(chǎn)環(huán)境得到有效的控制。用戶通過對瀏覽器網(wǎng)頁的登錄，可以對全部農(nóng)業(yè)歷史數(shù)據(jù)以及最新數(shù)據(jù)進行查看，這有利于農(nóng)戶對農(nóng)場數(shù)據(jù)加以分析同時可以學(xué)習(xí)有關(guān)知識以及經(jīng)驗的總結(jié)。此外，也有利于政府監(jiān)管、用戶間的互相監(jiān)督以及客戶溯源等。該系統(tǒng)可以依照用戶申請的順序?qū)⒂脩舻霓r(nóng)場進行相應(yīng)的排序，這樣用戶可以依照相應(yīng)的序號進行對自己的全部農(nóng)場加以管理與控制。

6 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)信息智能監(jiān)測系統(tǒng)的實際應(yīng)用效果

隨著社會的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量不斷地提高，對各種食品的要求也在不斷地提升，在這種情況下，就對各種先進的技術(shù)進行分析與研究，結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點，研制了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)信息智能監(jiān)測系。該系統(tǒng)在實際的應(yīng)用過程中，可以有效地對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境進行監(jiān)控，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的智能化進一步的提高，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員能夠及時、準確地了解環(huán)境的狀況，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進行提供了良好的幫助。該系統(tǒng)使用的設(shè)備較為普通，均是日常生產(chǎn)生活中使用的設(shè)備，如各類傳感器、手機、計算機等，使得其制造的成本不是很高，很容易在實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中實現(xiàn)；同時，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為簡單、穩(wěn)定性能良好，不論是在建設(shè)中的農(nóng)場中還是已經(jīng)建立完善的農(nóng)場中，都可以直接的將該系統(tǒng)嵌入進去，快速的進行使用。而且，該系統(tǒng)可以和很多的系統(tǒng)進行結(jié)合，諸如當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)，從而形成更加廣闊、穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)平臺，更好地促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

7 總結(jié)

綜上所述，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)信息智能監(jiān)測系統(tǒng)中包括了很多項科學(xué)技術(shù)，如計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)等，這些技術(shù)的使用，使檢測系統(tǒng)的使用性能提高了很多，更好地對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進行監(jiān)控，加強了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控的效果，更好地促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。由于這項研究在我國剛剛的起步，發(fā)展的還不是很完善，其中還存在著一些缺陷，使其在實際應(yīng)用中存在一定的抑制作用；并且，隨著科研項目的不斷研究、科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還會促使計算機技術(shù)、通信技術(shù)的等逐漸的前行，因此，對基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)信息智能監(jiān)測系統(tǒng)的研究步伐就要持續(xù)的進行，使各種先進的科學(xué)技術(shù)不斷地加入到該系統(tǒng)中，不斷地將其進行完善，使其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的各個階段中都能夠起到重要的作用。

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江武志/1984年生/男/廣東河源人/碩士/講師/研究方向為信號與信息處理、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用、檢測與控制