基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)溫室系統(tǒng)開發(fā)研究

代瑤 黑龍江信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院

1 物聯(lián)網(wǎng)簡介

1.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義與理解：

物聯(lián)網(wǎng)建立在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息通信的基礎(chǔ)之上，能夠高效的使用互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)協(xié)議資源。并且利用協(xié)管的硬件感知設(shè)備，對(duì)物品與物體進(jìn)行監(jiān)測(cè)、信息采集、運(yùn)算、分析等操作。讓物體信息形成有效的通信鏈條?？梢苑?wù)在交通、城市建設(shè)、教育教學(xué)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等多個(gè)不同的領(lǐng)域。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)的特性與特點(diǎn)：

首先，具備采集功能。實(shí)現(xiàn)物體通信，要對(duì)物體的屬性和自身信息進(jìn)行采集，通過射頻器、傳感器等硬件設(shè)備，獲得這些信息。并有效的進(jìn)行保存與分類。其次，傳遞的正確性。在傳遞過程中，這些信息以數(shù)字化的信息進(jìn)行保存與傳遞，利用網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化信號(hào)傳送，避免其它模擬信號(hào)的衰減造成的傳遞錯(cuò)誤與失真。最后，要進(jìn)行分析與處理過程。實(shí)現(xiàn)智能化的操作與管理，不能簡單的進(jìn)行采集與儲(chǔ)存，要通過數(shù)據(jù)計(jì)算或者智能化的量化與分析手段，對(duì)信息進(jìn)行合理的加工與處理。獲得在商業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等不同領(lǐng)域有價(jià)值的信息。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)簡單架構(gòu)：

物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)架雖然物聯(lián)網(wǎng)具有相當(dāng)復(fù)雜的構(gòu)架，但總的來說其構(gòu)架可以分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三大部分。感知層充當(dāng)信息采集的角色，包括 RFID 電子標(biāo)簽、傳感器等應(yīng)用技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)是復(fù)雜信息的傳遞和輸送，互聯(lián)網(wǎng)、固網(wǎng)等都是網(wǎng)絡(luò)層傳遞和輸送信息的途徑；應(yīng)用層是通過智能功能來實(shí)現(xiàn)物體之間、人體之間的相互識(shí)別和感知的作用。

2 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)介紹：

2.1 射頻識(shí)別技術(shù)：

這種技術(shù)大家并不陌生，早期是服務(wù)于郵局系統(tǒng)，對(duì)于郵包進(jìn)行信息的識(shí)別?，F(xiàn)在在很多超市也使用了這種技術(shù)。這種技術(shù)工作過程主要有三部分組成，首先是信息標(biāo)簽，商品或者物品的相關(guān)信息，儲(chǔ)存在信息標(biāo)簽中，有待于信息的識(shí)別與再次修改。閱讀器或者是我們俗稱的掃描設(shè)備，就是用來讀取標(biāo)簽中記載的信息的，而天線則是實(shí)現(xiàn)二者交互，可以進(jìn)行信號(hào)通信的設(shè)備。在超市中我們常常見到的，是通過閱讀設(shè)備掃描商品中標(biāo)簽的價(jià)格信息，實(shí)現(xiàn)收費(fèi)操作的。同樣的，利用這種工作模式，也可以一定程度上解決食品安全問題。在標(biāo)簽中實(shí)時(shí)保存農(nóng)作物種植與運(yùn)輸中的情況，例如種植時(shí)間、收獲時(shí)間、產(chǎn)品產(chǎn)地、檢測(cè)部門等信息。大大提升人們對(duì)食品安全的信心。

2.2 傳感技術(shù)與嵌入技術(shù)。

傳感器可以感知或響應(yīng)被檢測(cè)對(duì)象的明確信息，并且能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為相應(yīng)的輸出信號(hào)，這對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物體之間的智能準(zhǔn)確測(cè)試、感知和控制意義重大，傳感技術(shù)所要解決的重點(diǎn)問題是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中物體的變化信息進(jìn)行量化并生成數(shù)據(jù)，再利用網(wǎng)絡(luò)傳輸手段將信息輸送到指定的地址。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)向小型化、微型化方面發(fā)展，并提出了泛在與傳感并重的思想，借助納米嵌入技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感技術(shù)的泛在化，納米技術(shù)從分子級(jí)、原子級(jí)的粒度對(duì)物體構(gòu)建傳感網(wǎng)絡(luò)。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)溫室系統(tǒng)開發(fā)與使用：

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于溫室系統(tǒng)的原因分析：

農(nóng)業(yè)溫室系統(tǒng)種植農(nóng)作物的目的，是為農(nóng)作物提供適宜的自然生長環(huán)境，達(dá)到高產(chǎn)、有產(chǎn)的種植目的。也可以通過改變溫度、水平等自然氣候因素，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的跨地域種植。這就需要溫室系統(tǒng)提供各類氣候、土壤的實(shí)時(shí)信息，并對(duì)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，調(diào)整溫室種植氣候與土壤的狀態(tài)，讓農(nóng)作物得到良好的生長環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具備著實(shí)時(shí)監(jiān)控的特點(diǎn)，可以通過傳感器，實(shí)時(shí)采集土壤與其后參數(shù)，并將信息傳送到服務(wù)器端，進(jìn)行分析，一旦發(fā)生異常狀態(tài)，能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息，提示農(nóng)戶，及時(shí)關(guān)注溫室狀態(tài)。更加可以通過一些硬件設(shè)備的嵌入，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)種植環(huán)境的調(diào)節(jié)。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)溫室系統(tǒng)工作流程簡介：

首先，在溫室中安裝傳感器等硬件設(shè)備，實(shí)時(shí)采集溫度、土壤濕度、風(fēng)力、二氧化碳含量等重要種植信息。并暫存在存儲(chǔ)設(shè)備當(dāng)中，向網(wǎng)絡(luò)分析中心發(fā)送數(shù)據(jù)。其次，在出現(xiàn)異常狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)中心分析種植環(huán)境異常，以網(wǎng)絡(luò)信息傳送并且配合移動(dòng)通信設(shè)備傳送的方式，將信息發(fā)送給農(nóng)戶的計(jì)算機(jī)或者手機(jī)端。再次，在獲得農(nóng)戶認(rèn)同后，可以自動(dòng)調(diào)動(dòng)硬件設(shè)備。例如在土壤濕度過大時(shí)，打開排風(fēng)扇，加大揮發(fā)過程。在水平不足時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)灌溉。并通過輸水管上安裝的傳感器，感應(yīng)灌溉時(shí)間和單位出水時(shí)間，從而控制灌溉的水量。最后，網(wǎng)絡(luò)中心通過不斷積累種植的信息并分析產(chǎn)量和質(zhì)量，不斷更新最佳的種植方案。

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