智（zhì）慧農業物聯網技術與精（jīng）準（zhǔn）農業的發（fā）展

2020-06-02 07:33:43 艾方立科技

與傳統方式相比，農業物聯網監測係統為（wéi）農田信息獲取提（tí）供了一個嶄新的思路。物聯網是通過射頻識別、全球定位係統、激光掃（sǎo）描器等信息（xī）傳感（gǎn）設備，按約定的協（xié）議，把任何（hé）物品與互聯網連接起（qǐ）來（lái），進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位（wèi）、跟蹤、將傳（chuán）感節（jiē）點布設於（yú）農田等目標區域，網絡節點大量實時、精確地采集溫度、濕度、光照、氣體濃度等環境信息，這些信息在數據匯聚節點匯集，網絡對匯集的數據進行（háng）分析，幫助生產者有針（zhēn）對（duì）地投放農（nóng）業生產資料等，從而更好地（dì）實現耕地資源（yuán）的合理高效利用和農業現代化精準管理，推進農業生產的高效管理（lǐ）、提（tí）升農業生產效能。應（yīng）用農業（yè）物聯網監測係統重（chóng）要（yào）組成的無線傳感器網絡進行農田（tián）土壤墒情信息獲（huò）取可以滿足快速、精確、連（lián）續測量的要求。無線傳感器網絡作為一種全（quán）新的信（xìn）息獲取和處理技術，憑借其（qí）低功耗、低成（chéng）本、高可靠性等特點，已逐漸滲透到（dào）農業領域。

隨（suí）著物聯網的出現，對於實施農田精準作業過程，農田環境信息（xī）的采集則要求更（gèng）加（jiā）精確、及時。當前，農田信息獲（huò）取的主要方式有：手（shǒu）持（chí）設備的（de）人工獲取方式、基於GPRS監測方式和基於WLAN監測（cè）方式等。利用手持設備人工打點，來獲取農田土壤信息是最（zuì）原始的方式，該方式不但需要耗費大（dà）量的人力、不具有實時（shí）性，而且（qiě）數據的獲取量有限，顯然已（yǐ）不能滿足（zú）當前農田土壤墒情監測的需（xū）求。而墒情監測係統主要（yào）由低功耗無線傳感網絡節點通過ZigBee白組網方式構（gòu）成，實現土壤墒情的連續在線監測。主要包含兩個重要部分：即環境區域內（nèi）的無線網絡部分（fèn）及實現遠程數（shù）據傳輸的通信網絡部分。無（wú）線網絡選擇星型網絡連接拓撲；遠程數據傳（chuán）輸（shū）采用Internet實現，采（cǎi）用嵌入式Internet接入技術實現（xiàn）無線網絡與Internet網絡通信；以土壤的溫度、濕度等參數采集為模型完成監測區域內環境參數采集。從而滿足精準農業作業對農田信息精確度、實時性等（děng）要求。

1、無線傳感器網絡監（jiān）測係統整體框架

無線傳（chuán）感器網絡係統包含兩個重要（yào）部分，即農田環境區域內的無線網絡部分及實現（xiàn）遠程（chéng）數據傳輸的通信網絡部（bù）分。

每個Zigbee終端連（lián）接傳感器完成數據采集，數（shù）據采集作為（wéi）Zigbee應用層應用對象以端口形式與協議棧底層進行通信（xìn），數據（jù）從應（yīng）用層（céng）傳輸到物（wù）理層。之後，物（wù）理層進（jìn）行能量和空閑信道掃描檢測（cè）空閑信道，當得到空閑信道，物理射頻模塊將數據以（yǐ）無（wú）線（xiàn）電波形式無線發送。協調器射頻模塊接收到數據包，物理層通知上層接收到數（shù）據，數據（jù）從物理層又逐層向上層傳輸，每向上一層就去掉（diào）下層（céng）的包頭、包尾以這種形式將數據包解包。當數據傳輸（shū）到協調器應用層，數據通過串口（kǒu）發（fā）送到網（wǎng）絡模塊，網絡模塊采用網絡協議與Internet網絡連接，實（shí）現無線網絡與Internet網絡的對接。

2無線傳感器節點設計

本研究（jiū）傳感器節點具有端節點（diǎn）和路由的功能。一方麵實（shí）現數據（jù）采集和處（chù）理；一方麵實現數據（jù）融合和路由，對本身采（cǎi）集的數據和收（shōu）到的其他節點發送的數據進行綜合，轉發路由到網（wǎng）關節點。傳感器網絡節點由處（chù）理器單元、無線傳（chuán）輸單元、傳感器單元和電源模（mó）塊單元四部（bù）分組成。處理器單元是無線傳感器節點的（de）核心，與其它（tā）單元一起完成數據采集（jí）、處理和收發；無線通信單（dān）元完成數據包的收發；傳感器模塊完（wán）成環境數據的采集轉換；電源模（mó）塊為整個節點係統提供能源支持。

3 係統技（jì）術指標

微功耗無線傳感器技術指標：1．功率為10roW；2．接收時電流<18mA，發射電流小於或等於（yú）40mA；3．多信道模塊標（biāo）準配置（zhì）提供4個信道；4．組網功能，達128隻無線（xiàn）傳感器的網絡；5．接口波特率為1200／2400／4800／9600／19200Bit／S，可設置；6電池選配450mAh。無（wú）線傳感器（qì）節點（diǎn）網絡設計采用Zigbee協議，采用星型拓（tuò）撲結構。該無線傳感（gǎn）器網絡監測係統在開發成功後，除區域（yù）農田土壤墒（shāng）情信息監測之外，還可以廣（guǎng）泛應用於糧（liáng）食儲備倉庫（kù）及蔬果（guǒ）、蛋肉存儲倉（cāng）庫的溫度、濕（shī）度控製；廠房環境的溫度、濕度控（kòng）製；實驗室環境的溫（wēn）度、濕度控製等方麵，隨著物聯網應用範圍的擴大，其市場應用十分廣闊。

二、係統軟（ruǎn）件功能

名稱	信息
用戶登錄	規定用戶（hù）使用權限，為保障係統安全，一（yī）用戶對應一賬號，可設定修改密碼權限。
係統監測	主要監控室內空（kōng）氣溫（wēn）濕度（dù）、二氧化碳、光照強度、土壤（rǎng）溫濕度（dù），室外風向（xiàng）、風速、空氣溫濕、光照強度、雨雪等參數，各個（gè）設（shè）備的（de）運作狀態，當室內出（chū）現異（yì）常時會進行報警上報負責人。
係統控製	手動（dòng）	通過手動控製設備的運行操作。
	自動	根據用戶設定（dìng）的土溫（wēn）下限參（cān）數（shù）自動控製噴（pēn）灌係統的自動操作（包括噴灌時長、噴灌間隔）；通過空氣溫濕度、光照、二氧化碳等（děng）參數自動控製天窗、側窗、內遮（zhē）陽、內保溫、風機、濕簾等設備的開、關狀態。
參數（shù）設定	對所有要實（shí）現自動控製的參數（風速、光照、土溫、土濕、空氣溫濕、內遮陽、內保溫、燈光、補光、目（mù）標溫度、目標光照、噴灌）進行設定，滿足自動化要求。