序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了一篇農業物聯網論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

農業物聯網論文:物聯網的智能農業系統研發

1總體方案

本系統方案是在成都農業科技職業學院已有的農業大棚基礎上進行智能化檢測、控制和管理。該方案主要分為三大子系統：物聯網連接與監測、物聯網智能控制、云服務器；物聯網連接與監測：在農業大棚實驗基地部署和安裝農作物生長環境所需參數的傳感器，用以監測環境中的溫度、濕度、光照、CO2濃度、土壤酸堿度及養分等物理量參數，從而保證農作物有一個適合的、優良的生長環境。目前我們用到的傳感器包括：空氣溫度、濕度傳感器；土壤溫度、濕度傳感器；光照傳感器；CO2濃度傳感器；pH值傳感器；土壤微量元素檢測儀。各種傳感器檢測到的參數信息經過ZigBee網關，再通過3G網絡傳送到服務器。服務器將接收到的數據進行存儲和相應的處理，用戶即可通過電腦或手機等智能設備訪問服務器進行查詢，同時，還可以對設備參數進行修改和設置，對數據采集周期進行修改和設置，為后期農作物生長提供必要的數據支持。為了實現農作物24小時無人監控，我們還在大棚實驗基地安裝攝像頭，對整個大棚進行24小時監控，監控視頻和圖片都將一并傳送到服務器，為用戶提供回看、實時看功能，確保資料完整性。物聯網智能控制：針對農作物生長所需的環境因素，通過各種電機啟動大棚實驗基地的PVC噴水管、營養液滴頭、遮陽簾、卷簾等設備，調節控制大棚實驗基地內環境溫度、濕度、土壤養分、CO2濃度等因素。云服務器：本系統方案采用J2EE服務器資源池和數據庫資源池搭建，采用應用程序和數據分離原則搭建SAAS平臺。所以，當有新的大棚實驗基地加入時，只需使用應用程序模板和數據庫模板即可創建大棚實驗基地應用程序和數據庫實例，大大延伸其系統效擴展性，有效降低成本。

2物聯網智能農業大棚系統

2.1系統總體設計本系統的主要功能如圖1所示，系統大致包括傳感器數據查詢、視頻與圖片查看、數據報表統計、遠程設備參數設置、設備遠程控制、專家知識庫、后臺管理等模塊。

2.2數據庫設計數據是整個溫室大棚管理系統的基礎，各種傳感器采集的數據、視頻攝像數據、照片圖像數據，經過采集、處理、標準化、傳輸后，裝載到系統平臺的數據庫和文件系統中。根據我校溫室大棚實際情況分析出平臺系統應包含空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、光照度、二氧化碳濃度值、氮磷鉀營養值、酸堿度pH值等基本數據，視頻圖像、照片圖像等視頻圖像數據；設備及設備類型、編號、參數、運行情況等維護數據；設備控制命令、電機控制命令等控制數據；專家知識庫等專業知識數據；系統用戶、角色等系統基礎數據。

2.3數據庫表詳細設計數據存儲系統邏輯劃分如下：基礎業務信息數據庫：空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照度等與農作物成長密切相關的業務數據；視頻圖像數據系統：采用文件系統存儲各種視頻、照片數據，有利于提高系統整體運行效率；運行維護信息數據庫：設備基本信息——參數、類型、編號等，設備控制命令等數據；專家知識庫：各種農作物成長條件知識案例等；系統基礎信息數據庫：系統用戶、角色、模塊、登陸、日志等系統運行數據。根據邏輯劃分，數據庫中大致包含20個表：dev_info（設備類型表）表示溫室大棚中各種傳感器、攝像頭、設備等類型及單位；dev_state（設備狀態表）表示dev_info中設備狀態是否正常及記錄時間；electromotor_rul（e農產品環境參數設置）表存儲所種植農產品所必須的環境參數控制規則；notify_log（公告日志）存儲系統的公告等日志；notify_person（公告人員聯系信息）表示公告或通知中人員基本信息，用于環境參數無法調整到正常值時發送通知（后期手機平臺開發使用）；notify_rule_person（告警條件）表示農產品環境參數告警通知；picture_list（照片信息）表示溫室大棚實時畫面；sensor_dev（傳感器數據）表示傳感器采集到的實時環境參數；system_department（部門信息）表示使用系統的部門；system_dictionary_data（人員信息類別值）表示描述使用系統人員基本信息類別值；system_dicrionary_type（人員信息類別）表示描述使用系統人員信息類型；system_module（系統控制類型）表示本系統可控制的類型；system_role（角色權限）系統角色功能管理；system_role_module（角色模塊）系統角色模塊管理；system_user（用戶）系統用戶基本信息；system_user_department（用戶部門）用戶所在部門；system_user_operation（用戶操作記錄）記錄用戶基本操作信息；system_user_role（用戶角色）用戶所屬角色；video_history（歷史影像）備份歷史影像記錄。

2.4系統總體結構設計整個系統采用Java2平臺開發，采用三層架構模式：展示層、業務層、持久層。展示層使用struts2、業務層使用spring、持久層使用ibatis。傳感器值查詢采用直接查詢數據庫方式；視頻圖片查看采用封裝文件系統服務方式；接入模塊使用JavaNIO進行開發，服務器與3G網關的通信都通過此模塊進行；數據入庫模塊對Ibatis和JavaFileIO進行封裝。本系統的架構設計流程如圖2所示。展示層是表示本系統以WEB網頁形式呈現，可提供給使用者友好的人機交互界面，同時也提供一定的安全性，確保角色對應用戶的權限。業務層：用于訪問數據層，并根據展示層頁面需要進行一定的邏輯運算，封裝成接口反饋給展示層，以便調用。例如，本系統中需要對大棚環境基礎參數進行設置，展示層提供參數組合文字條件，本層編寫合理的組合運算規則，調用數據層，修改多個表的值。持久層：持續獲取大棚實時信息，包括各類傳感器獲取到的環境參數、各類攝像頭捕獲到了實時圖像等信息。本層還負責將各種信息存入對應數據庫的表中，以供的訪問。所有對數據的增、刪、改、查均通過此層完成。本系統設計圖片文件的存儲權限，也是通過本層實現。本層所有數據均是通過3G網關傳輸然后存儲的，為了統一管理，特在此層根據接入模塊對數據進行封裝，具體實現如下：

2.5系統實現系統運行后的部分效果如圖3和圖4所示。在圖3的首頁中，上邊為Log、視頻播放器、Android客戶端；左側為系統功能目錄，右側為大棚環境參數值、現場圖像、傳感器趨勢圖、設備狀態表；圖4是大棚現場傳感器傳回的實時監控數據，數據中包含傳感器名稱、傳感器編號、傳感器地址、最新傳感器數據等現場信息。

3結語

本文簡單地總結了基于物聯網智能農業系統（溫室大棚控制系統）的設計思路及具體實現，目前，本系統正在我校溫室大棚中進行番茄種植的試運行，從現有的效果看，在PC機上能實現對大棚的自動化控制和檢測。后續我們將進行多種農作物的實驗，并豐富智能農業系統中的基礎數據，下一步，我們希望創建真正意義上的專家系統，集統計、分析、檢測混合型農作物數據為一體，為農業專家提供更豐富、方便、快捷的服務支持。

作者：任華鄒承俊單位：成都農業科技職業學院電子信息分院

農業物聯網論文:特色農業中物聯網技術的應用

1WSN應用現狀

具體來說，首先，無線傳感網中傳感節點能量有限，能耗問題是物聯網技術應用的核心問題，為滿足運行時的低功耗，網絡的拓撲結構，及路由的算法，對節點的能耗起著至關重要的作用。同時，在同樣的監測面積里在保證通訊互聯，對監測點全覆蓋的條件下進行最少的傳感器節點排布，這也是降低網絡部署成本的基本要求。無線傳感網也必須能保證實現各個節點互聯互通，消除和修復網絡覆蓋空洞，使用合適的覆蓋控制算法和節點調度算法在保證一定覆蓋性的前提下使一些節點的傳感模塊策略性的休眠，對延長網絡生存時間有重要意義。實現自動組網，完成數據的高效傳輸，這方面對無線傳感網的拓撲控制算法及相關模型建立也是必須進行深入研究的。此外，由于環境影響和能量耗盡等情況，節點容易出現故障，這就使得傳感網絡往往是動態的。因此，傳感器網絡節點需要以自組織的方式工作，能夠自己協調彼此的行為，無需固定的網絡支持，在任何時候任何地方迅速展開并自動組網來提供監控監測。

2WSN應用研究難點

當前國內外的對物聯網技術在農業上的應用研究遇到以下一些難點：第一，傳感器成本及功能問題。為進行精細的監控，在農業環境中需要部署數量龐大的傳感器，而開發和選取低成本傳感器，豐富傳感器的種類，在限定面積內最少部署節點，并去除冗余節點，都是降低成本的關鍵，也是物聯網農業應用研究的難點。第二，無線傳感網節點設備功耗問題。農業現場電源的供給一般比較困難，無線傳感器網絡中節能是首要考慮的問題。有效地延長無線傳感器網絡的生存時間，達到傳感器節點的負載均衡是無線傳感器網絡路由協議的設計目標。第三，適應農業的無線傳感網絡構建的問題。尋求適合于當地農業環境的無線通信技術，研究合理的拓撲模型和路由算法，建立安全高效的數據通訊機制，對無線傳感網進行優化，實現數據的高效傳輸。針對以上三個難點，研究無線傳感網絡拓撲控制、構建問題和相關模型算法起著關鍵作用，我們希望通過這些研究加強新疆特色精細農業技術的提升，促進農業中物聯網技術的應用和發展。關于無線傳感網的拓撲算法，國外有伊利諾斯大學的Narayanaswamy等人提出COMPOW算法，XingGL等人提出的CCP算法等。國內有尚鳳軍等人給出CHTD-M簇間多跳路由算法。林愷等提出的利用能量預測的分簇算法，張德干等人提出的不均勻成簇的無線傳感網絡拓撲動態加權演化模型。李云等提出的改進的最小能量通信網拓撲控制算法IMECN。目前現有的理論和算法主要偏重于理想狀況下的純理論研究，對于在新疆農業現場的實際應用，其網絡拓撲環境可能受到田間環境的限制，如在特定的區域，如溝渠、水井等地方不能設置傳感節點，特殊的氣候環境下，由于外力的影響（如風吹、雨打等）而發生節點位置或工作狀態的變化，因此當前的拓撲控制算法存在很多缺陷，很多僅具有理論意義，并沒有在現場進行試驗檢測。同時，由于物聯網技術的發展日新月異，無線傳感網的通訊方式有很大的變化和發展，目前基于如Wifi、6LoWPAN和Zigbee等協議的無線傳感網技術快速發展，這些網絡在拓撲關系、路由效率，數據傳輸性能，能耗等方面相互關系及算法還需要進行深入研究。無線傳感網的部署有兩種策略，一種是大規模的隨機部署，另一種是針對特定的用途進行計劃部署，這些也要根據現場實際情況進行綜合考慮，需要研究結合新疆特色農業現場使用的，并在吸收現有研究成果的拓撲控制算法及路由方式，并根據現場試驗結果來驗證算法，研究將發現更為高效的分布式分簇算法，最終發現安全高效的無線傳感網模型算法和數據通訊機制，實現無線傳感網滿足低功耗、低成本、自動組網、高速率、魯棒性的要求，并適用于新疆特色農業環境。應用前景方面，本項目的研究將解決在新疆特色農業環境下科學部署無線傳感網絡的問題，可實現網絡完全覆蓋條件下有效除去冗余節點，降低了無線傳感器網絡能量和成本，增加網絡的生命周期，減少建設投入成本。

3研究意義

通過對基于物聯網技術的WSN在新疆特色農業中的應用，可以對新疆地方農業生產提供有效信息化技術支撐，加強物聯網技術的應用，提升農業科技化、現代化水平，實現農作物的精準化作業。并為農作物精準調控提供技術支持，達到增加農產品產量、改善品質、科學調節生長周期、提高農民經濟效益的目的。通過無線傳感網的科學有效部署，還可以比較方便地建立農業節水灌溉平臺，有效實現對新疆水資源的嚴格管理，確保對“三條紅線”政策的執行。

作者：胡春玲葉峰吳霞單位：石河子大學新疆維吾爾自治區風能研究新疆警官學院

農業物聯網論文:物聯網技術農業發展策略

我國是一個農業大國，農業是安天下、穩民心的戰略產業。從1982年起，中共中央多次以農業、農村和農民為主題的中央一號文件，對農村改革和農業發展作出具體部署，強調“三農”問題在中國社會主義現代化建設時期“重中之重”的地位?！秶肄r業中長期發展規劃》要求發展特色農業、生態農業、節水農業和觀光農業。“智慧農業”是智能農業專家系統，是“感知中國”理念在農業發展中的具體應用，指利用物聯網技術、云計算技術等信息化技術實現“三農”產業的數字化、智能化、低碳化、生態化、集約化，從空間、組織、管理整合現有農業基礎設施、通信設備和信息化設施，使農業和諧發展實現“高效、聰明、智慧、精細”。是兩化融合在農業發展領域中的具體實踐和應用［1－3］。物聯網技術是實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術，是智慧農業智能化和精細化生產、管理、決策的技術支撐，是發展“智慧農業”的核心。通過對我國“智慧農業”發展中物聯網技術、現狀、分析、技術要求、難點、應用分析，提出了“智慧農業”中物聯網應用的可行性及發展策略。

1現狀及存在問題

1．1物聯網技術及應用現狀

物聯網技術是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，將任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術。我國物聯網技術的研究、開發、生產已經初具規模，標準、通信協議、網絡管理、協同處理、智能計算等技術取得顯著進展，目前在安防、電力、交通、醫療、環保、物流、食品溯源、農業等領域推廣應用初見成效。

1．2智慧農業中的物聯網技術應用現狀

近年來，在政府、科研機構及農業生產企業等的共同推動下，部分地區在農業物聯網技術應用方面進行了積極的探索，已取得初步成效。

（1）大棚溫控技術的應用甘肅、河南、遼寧、陜西等不少地方利用溫度、濕度、氣敏、光照等多種傳感器對蔬菜生長過程進行全程數據化管控，保證蔬菜生長過程綠色環保、有機生產。實現蔬菜反季節生產，充分保證市場供應，緩解我國季節性蔬菜供應緊張局面。

（2）大田種植信息化建設應用黑龍江、河南通過物聯網技術，對農作物生長、土壤等進行監測，實時準確實現農田施藥、施肥，作物遠程診斷管理等。

（3）農業用水灌溉應用北京、天津等地從2008年起就開展農業都市農業走廊綜合節水示范工程以及農業用水遠程計費收費管理，共安裝上千套農業用水智能計量管理系統，平均每畝地節水50％，節約了農民用水成本和避免水資源的浪費。另外新疆、河南等地均建設了農業用水示范區，提升灌溉效益，加大節水力度。

（4）農資監管應用2008年，農業部推行農藥標簽采集管理系統，2010年由實行農藥行政審批服務系統，加大農資監管力度和提升農資準入門檻，充分保證農民利益。

（5）農超對接的現代農業物流應用北京、甘肅蘭州等地實現以“生產基地＋配送中心＋商超直銷”的生產經營模式，保證農業產品質量和安全。分別對生產基地、運輸中心等加以監控和控制，積極推行產品溯源建設，促進農業節本、安全、增效。雖然我國農業信息技術經過多年的研究，有一定基礎，但與目前的應用需求差距很大。在生產過程科學管理、農產品質量安全與溯源、農村政務公開、農業電子商務、農業遠程技術服務、農民遠程培訓等方面研究剛剛起步；農業種植結構的調整，果業、養殖業以其他相關產業迅速發展，用于優質生產和標準化養殖的智能管理信息系統剛開始起步；面向農村快捷的網絡接入服務和低成本智能化信息接入終端問題仍未取得重要突破［6］。

1．3存在問題

目前，物聯網技術在農業領域應用涵蓋了農業資源利用、農業生態環境監測、農業生產經營管理和農產品質量安全監管，并在政策扶持、技術研發、示范應用、人才培養等方面積累了一定的經驗。但農業物聯網技術應用總體還處于初步應用階段，存在關鍵技術產品及集成體系成熟度較低、農業物聯網應用標準規范缺失、有效的運營機制和模式尚未建立、專業人才缺乏等問題，迫切需要國家開展農業物聯網技術應用示范項目，加快建設應用示范基地，深入開展相關技術研發和集成創新，探索產業化應用模式，制定農業物聯網應用標準規范，推進物聯網技術在農業領域的規?；?、標準化、產業化應用［7－8］。

（1）農業信息化基本設施建設進展緩慢

區域不同，產業不同，資金問題等困擾著農業生產的信息化建設步伐，原始的紙質載體信息資源已無法滿足農業生產發展對信息資源的需求。這就使得農業的數字化、智慧化程度較低，農業信息的時效性、準確性、綜合性達不到廣大農民的要求。

（2）農業應用缺乏統一的物聯網技術標準

在農業應用中沒有統一的物聯網技術標準，制約著共享平臺的應用和開發。農業信息資源雜亂、隨意的方式制約著農業生產、科研、服務。規范化、標準化、科學化不能滿足農業標準化生產對資源的需求，不能滿足農業科研工作對信息全面、廣泛的獲取。

（3）無法滿足農民科學技術培訓、應用需求

我國農業從業者目前受教育程度普遍較低，應用和接受現代信息化技術能力較弱，加強對從業者的各類知識培訓、教育是解決農民的科學使用現代農業技術的必要前提。

（4）規模化農業生產力度不夠

我國大部分地區農業種植集約化程度不高，規?；r業生產力度不夠。目前大多數地區的農業生產經營主要以單農戶家庭為單位，不能形成集中管理、科學種植、按需種植，靠天吃飯的現象普遍存在。

（5）取得廣泛應用的技術條件還不成熟

目前物聯網技術發展勢頭良好，但仍處于起步階段，技術研發和標準均需突破。雖然隨著寬帶技術、3G技術、智能終端的普及，突破了物聯網應用瓶頸，物聯網技術已在安防、電力、交通、物流、醫療、食品藥品溯源、環境監控、大棚農業等方面得到應用。但真正實現物聯網技術在智慧農業中的廣泛應用還有差距。

1．4問題分析

農村綜合信息服務平臺建設，重點要以現代化新農村信息化服務體系、建設開放式信息服務平臺為基本功能，在技術上重點解決農民便捷獲取信息問題。開展多元拓展協同信息服務，積極搭建基于物聯網的公共服務共享平臺，在國家和政府的政策引導和資金扶持下，積極解決物聯網在智慧農業應用中的以下技術問題。

（1）借鑒電子商務的設計理念和構建框架，建立農產品供應鏈物流模型，構建現代管理理念，最終實現“產、供、銷”的農業電子商務平臺，突破“智慧農業”物聯網應用和實現的技術難點。

（2）實行物聯網產業發展的骨干企業培養工程，這種解決基于無線傳感器網絡的數據采集，無線多媒體傳感網絡節點的硬件結構及工作原理；基于物聯網基礎標準自主研發，無線視頻傳感器網絡傳輸標準；信息質量分析及增強、實時數據解析、多元異構數據的統一建模與描述、存儲與管理；節點低功耗、運行穩定性、土壤養分、作物生長狀況監測等方面的問題。

（3）推進實施“智慧農業”中“農業精細化生產”信息采集方法和技術、物聯網多媒體信息傳輸質量和效率、多源信息解析、表達與存儲、病蟲害識別預測、單株健康狀況評價理論、方法和技術等方面的技術攻關，重點解決“智慧農業”的中物聯網應用的重點和難點。

（4）探求統一、符合規范的農業生產流程、流通信息的行業服務標準、農業信息的標準化體系、物聯網的基礎標準，是實現“智慧農業”標準統一化、規范化的難點。

（5）積極協調和推進“智慧農業”中物聯網應用機制建設，加強政府部門、從業者之間的合作，加強農業人才隊伍建設，建立人才配套服務體系，最大限度的發揮制度、機制、人才的協作精神。

（6）拓展和營造“智慧農業”中物聯網應用氛圍，積極調動涉及“三農”行業的從業者的積極性，為實現農業生產經營活動更上一層樓打下良好的基礎。

2可行性分析

工信部規［2011］552號《關于印發〈物聯網“十二五”發展規劃〉的通知》文件中指出：加大物聯網技術的標準化推進工程體系建設，積極推進關鍵技術創新工程，重點領域內建立應用示范工程。應用示范工程中包括智慧農業建設，要求在農業資源利用、農業生產精細化管理、生產養殖環境監測、農產品質量安全管理和產品溯源上積極推進物聯網技術的應用和建設?！爸腔坜r業”是以高產增效帶動農民增收、農村富裕為目標，以提高農村信息服務質量和效果為抓手，以現代化新農村信息化服務和地區特色農業生產、經營、管理信息化為載體，大力發展和構建特色農業、生態農業、節水農業、觀光農業的物聯信息服務平臺。

（1）提升農村信息化基礎設施建設，積極推進信息的“村村通”，積極整合通信運營商、現代農業技術供應商、農資生產商的各個環節，疏通現代化新農村信息化服務內容和農民便捷獲取信息的渠道，建設農業公共信息數據庫，搭建公共信息服務平臺。

（2）積極依靠國家政策，農業部、工信部已經緊靠農業產業特點，初步制訂適合我國農業物聯網技術發展的新標準，促進了工業化、信息化、“智慧農業”的融合發展，真正實現農業生產的生產、供應、銷售的“三方融合”。整合基于物聯網農業信息與標準，分析數字農業的實施標準、開發標準、接口標準、信息采集標準、數據標準和共享標準；使“智慧農業”發展科學規范。

（3）積極推進對農民的技術培訓，不僅要對農民進行基本生產技能培訓，而且需加大對農民的信息化技術、管理理念、經營信息等方面的培訓，探索對農民進行基于物聯網技術多媒體三農信息平臺技術，傳感器技術、信息技術和通信技術、數據采集構架技術、實時信息解析、信息處理，實現智能化灌溉與精準化施肥、病蟲害預報及防治、單株的健康狀況快速無損監測技術等方面的培訓方式，最終使農民成為“設施農業精準化生產”實現者、管理者、應用者。

（4）大力推行集約化、規模化農業生產，使分散農業生產形成團體化，以典型案例為對象，開發大田作物、設施農業以及家畜養殖等標準化示范平臺，積極推進農民創收、增收。

（5）實現“農村綜合信息服務平臺”、“農業電子商務平臺”、“設施農業精準化生產”和“農業信息與標準化”平臺的集成與無縫融合。

（6）構建以農業信息為基礎的各種涉農數據庫、數據平臺或涉農網站，及時、全面地為農業生產者和農業科研、政府部門提供翔實而全面的農業信息服務。

（7）創建適合農業生產、經營活動的生產資料保障體系，品種錯時、錯地耕種體系，作物個體生長監控體系，土壤分析體系，灌溉監控體系、生態、氣象監控體系，市場風險監控預報體系，市場銷售需求體系，運輸體系等為一體的物聯網應用體系。隨著寬帶技術、3G技術、智能終端技術等在物聯網中的推廣將逐步解決物聯網技術的瓶頸問題［7］，從技術上將保證“智慧農業”的發展，保證農業在智慧化、科學化、信息化、規范化生產經營上實現質的突破，為解決我國糧食安全問題提供有力保障。

3發展策略

發展“智慧農業”，推廣物聯網技術在農業中的應用，加快轉變農業發展方式，優先在農業生產經營管理、農產品質量安全、農業資源與生態環境監測等領域的農業物聯網應用示范工程，推動物聯網技術在現代農業中的集成應用，全面提高農業生產綜合生產能力和可持續發展能力，推進農業技術和生產方式創新，提高農業產業綜合競爭力［6］。

3．1突破“智慧農業”物聯網技術關鍵、標準支持研發符合農業多種不同應用目標的高可靠、低成本、適應惡劣環境的農業物聯網專用傳感器，解決農業物聯網自組織網絡和農業物聯網感知節點合理部署等共性問題，建立符合我國農業應用需求的農業物聯網基礎軟件平臺和應用服務系統，為農業物聯網技術產品系統集成、批量生產、大規模應用提供技術支撐。多部門聯動，主要部門牽頭組織物聯網技術應用單位、科研院所、高等院校和相關企業，在國家物聯網基礎標準上，制定物聯網農業行業應用標準，包括農業傳感器及標識設備的功能、性能、接口標準，田間數據傳輸通訊協議標準，農業多源數據融合分析處理標準、應用服務標準，農業物聯網項目建設規范等，指導農業物聯網技術應用發展［8］。建立“智慧農業”物聯網技術運行機制和應用模式。鼓勵科研院所、高等院校、電信運營商、信息技術企業等社會力量參與農業物聯網項目建設，創建政府主導、政企聯動、市場運作、合作共贏的農業物聯網應用發展模式，按照需求牽引、技術驅動、因地制宜、突出實效的原則，在大田生產、設施園藝、畜禽水產養殖等領域開展規模化應用，完善農業物聯網應用產業技術鏈，實現農業物聯網全面發展。大力提升農業核心競爭力，提高農業的高產、優質、高效、生態、安全的生產水平，推進現代農業示范園區建設，進一步提升水平、健全體系、完善機制，提升技術標準、服務標標準、應用標準、推廣標準。調整農業結構，促進農民增收，增加增收載體，使農民“看得懂、學得會、帶得走、用得上”，切實充實農民的實得利益。

3．2夯實“智慧農業”物聯網技術應用基礎推進加快發展設施農業、現代種業標準化養殖業等產業，加快發展農產品加工業及流通業，推進農業生產經營專業化、標準化、規模化、集約化和服務社會化。完善土地流轉制度，加快土地經營權依法自愿有償流轉。推進農村金融改革創新，探索建立涉農擔保體系，擴大涉農有效擔保品范圍，探索農村土地流轉金融業務。加快發展農民專業合作經濟組織，大力引進和發展壯大龍頭企業，培育知名品牌，延伸產業鏈條，促進產業融合，探索全產業鏈模式，構建集現代農業生產、循環農業、特色旅游、農產品深加工及農業社會化服務為一體的現代農業產業體系。農業物聯網技術作為農業高新技術具有基礎薄弱、一次性投入大、受益面廣、公益性強的特點，迫切需要政府加大投入力度，統籌規劃、優先考慮、重點支持農業物聯網技術發展。政府應在“智慧農業”物聯網技術建設中發揮主導作用，發揮“人、財、物”投入的領頭作用，這不僅僅是解決農業生產問題、農民增收問題，而且是解決子孫萬代的生存、國家安全問題，因此農業基礎設施的建設投入、信息化建設投入、基本用電用水、網絡管理、人才培養等均需政府投入，同時鼓勵社會力量參與農業物聯網技術發展和建設工作，保證農業物聯網技術健康發展。

3．3制定政策、加快人才培養、提高創新能力加強農業物聯網發展戰略和政策研究，將支持農業物聯網應用發展納入到國家強農惠農政策中。制定農業物聯網技術人才培養與培訓計劃，聯合高等院校和科研院所和企業，加快對農業物聯網專業技術人才的培養、培訓，提高農業物聯網技術創新能力、應用能力；建立人才激勵機制，穩定和擴大人員隊伍，滿足農業物聯網發展的人才需求。集聚、研發科技成果，展示新品種、新技術，探索新模式、新平臺。建立健全技術創新支撐、標準化生產、生態農業循環、科技信息服務和農產品銷售市場等支撐體系。逐步實行農業標準化生產、土地流轉、多元化投融資、產業鏈延伸、農民與龍頭企業建立利益聯結機制等，為干旱半干旱地區現代農業發展探索經驗、創造模式、提供服務。

3．4合理布局，平衡發展、生態發展完善和提升現代農業企業孵化園、種苗產業園、標準化生產示范園、農產品加工園、物流園等，合理布局，平衡發展。提倡生態發展，綠色發展，節約發展。智慧農業物聯網技術工作涉及面廣，資源整合和共享問題突出，為了減少重復投資，必須強化頂層設計，大力推進農業物聯網技術研發、轉化、推廣和應用過程中的重大問題研究，應做到協調統一，地域優勢平衡發展。

4結束語

通過“智慧農業”的中物聯網技術的現狀、存在問題以及應用前景和發展策略的研究，認為大力推進我國智慧農業中物聯網技術的應用切實可行，符合我國現代農業發展規律，經過我國“十二五”的物聯網技術的發展，將極大地推進我國“智慧農業”經營、生產、運輸、加工等行業的發展；將促進我國物聯網技術在各個領域中的推廣和應用；將帶動我國IT產業，通信產業，自動化識別產業鏈的再次飛躍；將促進國家實施農業生產和管理的科學化、持續化、標準化、國際化發展。

農業物聯網論文:泰州將建“智能農業”物聯網應用項目等

泰州將建“智能農業”物聯網應用項目

在泰州，正在建設的高港區農業生態園將實現智能化農業管理。近日，中國電信泰州分公司和高港區農業生態園簽訂全業務合作協議，雙方將攜手共同打造信息化農業生態園，建成全市首家“智能農業”物聯網應用項目。

泰州分公司將為農業生態園區提供虛擬網、光纖寬帶、ITV和天翼工作手機等基礎通信服務以及園區內綜合布線、視頻監控等ICT應用，實現園區內安防監控和網上實景視頻展示。通過農業生態園的實時視頻監控，實現基于互聯網的園區網上信息和園區視頻展示。

泰州分公司還將和高港區農業生態園共同推進物聯網在現代農業項目中的應用，打造“智能農業”樣板工程。通過傳感技術、定位技術和移動互聯網等技術的整合，實時采集溫度、濕度、光照等環境參數，對農業綜合生態信息進行自動監測和遠程控制。

(南京市物聯網產業聯盟　供稿)

重慶兩江新區開建物聯網“云計算”基地

重慶市經濟工作會指出，要盡快啟動、全力爭取打造國內最大的數據處理基地，最終要做成上百萬臺服務器、上千億美元規模的“云計算”基地，成為全球數據開發和處理中心。目前，重慶正在啟動打造“云計算”產業試驗區。

發展“云計算”產業不受物流等運輸方面的限制。因此，重慶可揚長避短，利用豐富的人力資源、人力和土地成本低等優勢，提高特有的核心競爭力。重慶市每年大學畢業生達15萬人，其中IT專業為5萬～6萬人，人才數量居全國前列。同時，與沿海比較，重慶人工和土地成本要低三分之一左右。

目前，重慶市已完成“云計算”數據基地的選址，計劃在兩江新區的水土鎮開建數據工業園，僅一期面積就達10平方千米。屆時，世界各地的數據都可在這里儲存和處理。要發展“云計算”產業，需引進大量的數據處理企業。再在數據中心周圍，匯集一批公司為其服務。目前，相關招商引資工作已啟動，不少IT巨頭已展露合作意向，重慶將圍繞“云計算”做服務外包、城市智能化管理系統建設等。

(成都物聯網產業發展聯盟　供稿)

無錫舉辦市政物聯網防雪抗凍演練

近日，由無錫市市政設施管理處組織、8家市政設施養護單位共同舉辦的市政防雪抗凍演練，在人民東路緊張有序地展開。與往年演練不同的是，今年市政設施管理處首次在110聯動車上安裝了物聯網探頭。

通過幾輛聯動車頂部的白色攝像頭，整個街道上的工作開展狀況被實時傳輸到指揮現場，整個過程中，系統運行連貫穩定，工作井然有序。

據了解，為了安裝這4臺物聯網探頭以及相關的設備，市政設施管理處共花費了20余萬元?！澳壳拔覀円?家市政養護單位也要在明年2月份之前，安裝這樣的物聯網探頭”，無錫市相關負責人表示。

此次預演，市政及相關單位共出動鏟車、養護車、鏟雪車等機械設備共38輛，應急搶險人員80余人。演練現場，各養護單位帶領應急人員進行了融雪劑噴灑、草包鋪墊等現場路面演示。

目前，市政設施處已經做好了準備，一旦再次遇到大雪突發天氣，全市可同時出動200多名應急搶修人員、50多輛物聯網應急搶修車?！皣姙⑷谘﹦亯|防滑草包以及鏟雪等項目可以協調進行”，相關工作人員稱。

農業物聯網論文:基于物聯網的設施農業環境監控與數據挖掘技術的研究應用

摘要 介紹了基于物聯網的設施農業環境監控服務平臺設計的總體思路，并提出物聯網遠程專家診斷指導系統的技術方案，包括系統實現的目標、功能和硬件構成。系統通過各種傳感器采集日光溫室種植過程中的關鍵要素數據，并利用網絡通信技術將其及時傳送到控制計算機和數據中心，以實現用戶對作物生長環境的實時監控和預警，有效預防病蟲害、提高生產質量、提升勞動效率、節約成本、提高農產品的產量和品質。

關鍵詞 設施農業；物聯網；環境監控；數據挖掘；專家診斷系統

傳統農業以人力為中心、依賴于孤立機械，而農業物聯網系統工程在農業服務業中開展應用后，通過基于物聯網的設施農業環境監控系統服務平臺可以有效改變生產模式，使農業生產轉向以信息和軟件為中心，提升農業生產效能[1-3]。通過建立物聯網遠程專家診斷指導系統，利用物聯網技術、通信技術和傳感技術，將日光溫室種植過程中關鍵的要素（空氣的溫度、濕度及土壤的溫度、濕度等）數據通過各種傳感器的采集，并利用網絡通信技術如以太網WEB、GPRS、3G等，將數據及時傳送到本地的設施農業物聯網控制室以及遠端的設施農業物聯網數據中心，使設施農業管理人員及時掌握農作物的生長環境，并及時采取控制措施，從而達到預防病蟲害、提高生產質量、提升勞動效率的目的。通過農業專家預警系統，調節適宜作物的設施內小環境，提高農產品的產量和品質，提高水肥利用率，降低人力消耗。通過實時監測數據，可以有效預測和預防風災、雪等自然災害，防止設施損害、農產品減產。在作物的不同生長階段，種養殖戶實時定量監控各環境因子，如光、溫、水、氣等，科學管理設施內作物的水、肥、氣等環境因子，降低人力消耗，實現了真正的精耕細作[4-5]。

1 總體思路

依靠無線網絡，對區域內分散的農業設施實行精細化管理，實時監控光、溫、水、氣、濕及病蟲等對作物生長有重要影響的因素，掌握其變化情況。此模式可以應用于畜禽養殖、大棚果蔬生產等。農民可以使用手機或電腦在該系統平臺上查詢自己的種、養情況，例如大棚和雞豬舍超過或達不到正常狀況隨時有短信提示。在了解種養過程中各項關鍵要素的實時變化情況后，可以通過專家系統進行關鍵因素的定時、定量分析，對病蟲害的發生和發展進行預測預警，以便農戶及時采取應對措施，為農業生產提供保障[6]。

2 技術方案

2.1 物聯網遠程專家診斷指導系統的目標

一是信息采集采用智能測控系統，依托物聯網監測農作物生產；二是對農業生產信息進行實時監控，應用智能產品檢測、控制作物；三是實現農業生產管理的科學化與智能化，通過智能產品中的專家知識和技術支持，保障農業生產，為農戶提供及時有效的服務。

2.2 物聯網遠程專家診斷指導系統的功能

2.2.1 環境監測。主要包括各項環境數據的采集，如溫度、光照、土壤水分、濕度等，監測范圍包括大棚及作物生產區域。通過單傳感節點獨立采集和多傳感節點匯集采集的數據先傳輸到主機，再轉至服務器（GPRS網絡），以此實現可視化展現、實時監測、歷史數據查詢，并對實時數據和日數據形成直觀曲線。

2.2.2 數據挖掘。進行知識庫服務器本地化，冀東半地下標準溫室揭簾時間為M1=TEXT[（21 300+56.33X）/24/3600， "hh：mm：ss"]，蓋簾時間為M2=TEXT[（28 800-89X）/24/3600， "hh：mm：ss"]，其中X為當日到6月22日之間的天數，TEXT為Excel函數，實現種養小環境內遠程精準可控化生產。

2.2.3 智能預警、報警。一是報警。對任意監測指標或者在此基礎上計算得到的二級指標設置警戒閾值，滿足一個或者多個報警條件時，系統通過短信、電子郵件等方式向農戶、管理員等發出警報，通知其及時采取應對和處理措施。二是預警。設置一定的條件，對監測數據進行計算更新，當監測指標以及二級指標被預測到未來將達到某一閾值，系統發出預先警報。以多種形式通知用戶，提醒其提前做好防范準備。

2.2.4 基地管理。主要包括基地（園區、片區）管理、大棚管理、設備（監測、控制設備，網關，設備參數）管理等。同時，可按以生產企業、合作社分布圖的方式進行查詢、統計。系統通過提供直觀的頁面為用戶查詢和控制提供便利。

2.3 物聯網遠程專家診斷指導系統的構成

系統硬件通過RF組網技術，完成各個傳感器的數據采集和設備控制，通過檢測各項參數實現生長環境數據的實時獲取。

2.3.1 工業控制專用計算機。專門為工業控制設計的計算機，在生產過程中監測與控制各個機器設備、生產流程以及數據參數。

2.3.2 傳感器。①光照傳感器。采用

2.3.3 物聯網網關。數據傳輸單元（DTU）主要用于匯集、打包多個采集節點的數據，發送至上位機及市級數據中心。網關與采集控制器組成基于RF射頻的無線傳輸W，傳輸距離 ≥1 000 m，1個溫室大棚部署1套采集控制器，則通過1個網關控制32個大棚的采集器。具有設備入網功能，與周圍無線采集器、無線控制組成網絡；不同的網關與周圍采集控制節點具有構成互不干擾的網絡。

2.3.4 采集器。1個采集控制器負責1個環境監測節點，負責收集溫室的各種數據，通常1個大棚部署1個采集節點（較大規模溫室可設置多套）。采集控制器具有LED顯示屏功能（圖1），可循環顯示采集到的溫度、濕度、土壤水分、二氧化碳等數據信息；采集控制器通過RF射頻向數據網管發送數據。

2.3.5 氣象哨。氣象哨可以采集露地和溫室外相應的環境參數，包括空氣溫度、濕度、風速、風向等，為種植管理者提供環境依據，為農業生產活動和決策提供幫助。

2.3.6 LED顯示終端。LED（0.35 m×1.00 m）陣列顯示屏，放置于安裝物聯網監測設備的溫室緩沖間外壁，可實時顯示該溫室的環境參數，方便生產管理者及時采取措施，確保溫室環境穩定。

3 主要技術創新點

通過對冀東半地下式棚室內多個傳感器大量數據的采集與分析，挖掘出本地設施內的溫、濕、水、氣等多種作物生長因子的變化規律，結合設施內當地的主栽品種，編制出相應作物的物聯網控制參數閾值（針對冀東地區半地下溫室，黃瓜頂風口單獨放風溫度閾值為25.5 ℃，西紅柿頂風口單獨放風溫度閾值為27 ℃，雙風口同時放風溫度閾值提高2 ℃），形成標準化的作業流程。

利用物聯網技術、手機移動應用APP技術，通過專家知識庫服務器遠程自佑Υ穡實現對冀東地區設施農業種植中的核心要素及畜牧養殖環境中的關鍵指標（如溫度、濕度、NH4濃度、CO2濃度、土壤水分）的遠程監測與控制能力。

進行知識庫服務器本地化，冀東半地下式標準溫室揭簾時間為M1=TEXT[（21 300+56.33X）/24/3600，"hh：mm：ss"]，蓋簾時間為M2=TEXT[（28 800-89X）/24/3600，"hh：mm：ss"]，其中X為當日到6月22日之間的天數，TEXT為Excel函數，實現種養小環境內遠程精準可控化生產。

整合多種資源，形成氣象+市場+物流=農產品生產，改善系統處理異常數據的容錯能力，實現物聯網系統對農業基礎設施的預判性控制。推廣微灌肥水一體化技術，利用控制器精準控制施肥量，可使肥料利用率提高40%～50%，春季黃瓜結果盛期，黃瓜棚每4 d隨水澆施純N 19.5 kg/hm2、P2O5 7.5 kg/hm2、K2O 37.5 kg/hm2。

4 效益分析

4.1 直接經濟效益

一是通過物聯網專家系統的精確溫濕度控制，保證適宜的水、肥、氣、熱等作物生長因子管理，做到科學種養，平均年增收2.1萬元/hm2。以種植溫室黃瓜為例，溫室黃瓜平均產量為105 t/hm2，平均增產8%（8.4 t/hm2），按平均價格2.4元/kg計算，實現增收2.016萬元/hm2。二是通過物聯網的自動化控制，使每個棚室每年減少用工時數18個，節省農藥、水肥成本90元，溫室平均可節約成本28 350元/hm2。

4.2 社會效益和生態效益

一是有效保護生態環境；二是節約了水肥資源；三是實現了農業生產管理的遠程化和自動化，減少了人工投入，從而使社會資源得到更合理的分配。可以直接促進當地經濟的發展，并為農業信息化發展積累經驗。

農業物聯網論文:縉云縣現代農業物聯網技術示范應用

摘 要：物聯網技術在農業生產的示范應用，實現了農業生產精準化、集約化、信息化管理，大大減少了勞動強度和用工費用，節約了水資源，提高了農產品的質量和產量，提高了農業科技含量。

關鍵詞：農業；物聯網；應用

1 物聯網技術在縉云農業各產業中的示范應用

1.1 在花卉產業中的示范應用

縉云縣春芳花木園藝有限責任公司投資5000多萬元建設了種苗組培基地，建有0.03km2花卉連棟溫室大棚，主要種植多肉、紅掌、鳳梨等盆花，公司投入Y金安裝控溫設備，采用物聯網技術進行生產管理，取得了顯著的經濟效益。

1.2 在中藥材產業中的示范應用

縉云縣雙峰綠園家庭農場建設鐵皮石斛物聯網示范基地0.01km2，安裝德國進口的全套噴滴灌設備，采用浙大床架栽培模式，應用肥水一體化灌溉、松皮基質育苗等高效生產技術，推廣廢棄物循環利用、標準化生產、病蟲綠色防控等多樣化增效技術，生產高標準、高科技含量的鐵皮石斛，初步建成一個生態循環節約集約型農業生產示范種植場。

縉云縣地緣家庭農場從事西紅花的種植和研發。農場引進物聯網平臺，通過物聯網及無線網絡，進行遠程監控、遠程生產管理，人在外地，也可以用手機控制溫室內的噴霧，控制溫度、濕度。

1.3 在食用菌產業中的示范應用

雙溪口食用菌精品園秀珍菇連棟大棚是目前最為先進的設計，整個大棚遮陽系統可以電控自動閉合，通風系統可以自由調節，菇架國內首個采用鍍鋅鋼質材料，移動式制冷出菇工藝設計，自動加濕噴滴灌系統等制作的。購置了4臺套液體菌種生產罐，使杏鮑菇生產能夠全面應用液體菌種先進技術，生產效率大大提高，走在了全國同行的前列。添置了高壓滅菌設備，具有當前食用菌生產領域最為先進的脈沖高壓滅菌系統，該設備全自動智能化控制，可100%保證菌棒滅菌徹底，成品率、工作效率大大提高。生產主要環節的機械化率接近100%的水平。

1.4 在設施蔬菜上的示范應用

在設施蔬菜生產中通過在溫室內布置光照、溫度、濕度等無線傳感器、攝像頭和控制器，使得管理者可以隨時隨地通過3G手機或電腦，進行遠程監測、遠程控制澆灌和開關卷簾等設備，并可實時查看到農業大棚內的溫度、濕度等信息。實現對農業大棚的自動化管理，提高工作效率。

對農產品的各個生產階段把關，農產品質量追溯系統可以實現對農作物品種、生長環境、噴藥施肥、病蟲害狀況等農事做出詳細記錄，蔬菜的采收、施肥、用藥、灌溉、農藥檢測等信息都被記錄在電子標簽中，消費者只需要掃描包裝上的二維碼，就能了解到蔬菜生產的所有信息。

蔬菜智能育苗中心，在種植蔬菜玻璃大棚、連棟大棚內進行了智能化應用試點，以傳感器、無線網、監視器、大棚設備、操控平臺架構大棚自動化智能控制管理系統，實現光照、溫度、濕度、灌溉的自動化控制，在棚內設置自動養分測試儀、各種傳感器，實時自動獲取環境數據，通過平臺分析數據，操控大棚通風、控溫、施肥設施。

縉云縣四海豐果業專業合作社的智能連棟大棚種植葡萄，建成了智能控制系統，在天氣突變的情況下能及時進行卷膜操作。完成對大棚環境中土壤濕度、空氣濕度、光照強度、濕度等多因子的監測及調控。根據溫濕度信息來進行對電磁閥水閥的開關控制，以達到最佳的控制效果。將現場視頻信息上傳到監控室，能夠在電腦上看到大棚內農作物的生長情況，便于及時獲取農作物信息，利用溫室大棚保溫技術可使早熟品種于6月初采收上市。通過手機軟件中的螢石云APP可以隨時隨地查看大棚內的相關信息。

2 物聯網技術在農業生產中示范應用效益

經濟效益，縉云縣推廣農業物聯網試驗示范基地8個，實現總產值2493.28萬元，新增產值120.68萬元，降低勞動生產成本150.42萬元，總增效益213.6萬元，實現了顯著的增產節本增收效果。物聯網技術在縉云農業生產的示范應用，涉及花卉、中藥材、食用菌、生豬養殖、蔬菜、葡萄等，已建立起了一系列農業物聯網應用基地，研究總結出了一套適合本地不同產業應用的物聯網技術，實現了農業生產精準化、集約化、信息化管理，大大減少了勞動強度和用工費用，節約了水資源，提高了農產品的質量和產量，提高了農業科技含量。生態效益，物聯網技術在種植業、養殖業、設施農業等領域實現了應用示范，節肥、節藥、節水效果明顯，有利于提高產品質量和減少農業面源污染。社會效益，發展農業物聯網，具有生態環境保護、食品安全保障、能源資源節約及節省人工實現“機器換人”等社會效益。

3 結論

發展農業物聯網，開展精準施肥、智能灌溉、溫濕調控、設施種養農業等方面的信息化、提高農業生產管理的精準化、智能化和自動化水平。減少流通環節，促進產銷對接，增加農民收入，倒逼農業生產標準化，實現了專業合作社、龍頭企業、種養大戶與市場對接。可加快農業產業升級和轉型，最終實現農業現代化。

農業物聯網論文:基于物聯網技術的農業氣象觀測系統的研究與設計

摘要：文章首先分析了基于物聯網開展農業氣象觀測系統設計的整體結構構建，結合使用功能來進行。在此基礎上重點探討設計的流程以及軟件使用功能，從數據信息傳輸穩定性提升以及增強探測器精準度兩方面內容開展，為農業生產提供穩定的氣象數據，降低氣象問題造成的農業損失。

關鍵詞：物聯網技術；農業氣象觀測；軟件設計

一、基于物聯網的農業氣象觀測系統的總體設計

應用互聯網技術進行農氣象觀測軟件設計，首先需要定一個設計框架結構，在框架結構基礎上進行后續的填充設計，實現對氣象數據的全面檢測。其中計算機設備能夠對系統運行過程中搜集到的信息進行保存，并錄入到數據庫中，作為歷史數據來為農業氣象觀測提供參照依據。不同監測區域內會使用探測器對實時動態信息進行監測，設計期間會針對信息傳輸更新時間做出計算，這樣在最終的控制效果上也會更理想。整體框架結構分別負責不同的功能層，根據所得到的數據信息來進行內部控制檢測，傳輸管理指令。由于氣象環境是不斷變化的，因此觀測系統要確保探測器的靈敏程度，確保信息傳輸能夠達到實時更新，這樣系統功能投入使用后在功能上才能夠滿足農業發展需求。系統的終端是由農戶手機構成的，在總控制中心會針對探測設備得到的信息進行傳輸，進入到計算機設備的分析系統中，將其匯編成為一種手機軟件可以顯示的信息，通過信息傳輸信息將其傳輸到用戶的手機中，實時反映農業生產區域的氣象變化，便于農民根據氣象反饋對所種植的農作物品種進行選擇，并合理的預防氣象災害。

二、氣象觀測無線傳感器網絡設計與實現

1、氣象觀測無線傳感器系統設計

軟件控制系統部分具有靈活性，可以根據使用需求進行設計調整，軟件控制是對硬件進行指令傳輸的，能夠幫助氣象監測系統適應不同區域的環境特征，并將氣候所帶來的干擾影響降至最低。在傳輸信道的設計中，要確保信號傳輸是獨立進行的，彼此之間不存在干擾，這樣在信息傳輸過程中也能提升最大控制能力，使氣象觀測系統能夠獨立運行，并達到最理想的控制效果，當前一些比較常見的設計問題，在系統控制中也均能夠得到更新。控制系統設計屬于軟件設計，需要建立一個基礎的信息傳輸框架，這樣才能夠幫助提升傳輸效果，提升數據信息的處理能力，達到一個更理想的管理效果。綜合氣象監測過程中所遇到的變化，作為數據庫建立的參照依據，更快速的完成設計任務。

2、氣象觀測無線傳感器的網絡設計

網絡設計是其中比較重要的內容，也是信息傳輸的基本框架，在對其進行設計時，首先需要根據所需要傳輸的信息需求量來建立接入點，為后續所開展的信息傳輸建立一個穩定的基礎環境，并觀察是否能夠幫助提升信息的傳輸效率，發現問題后及時的調整，幫助提升系統運行以及最終的控制質量，對農業生產種植區域內的氣象變化進行全面監管控制。對于設計方案中需要優化的部分，充分采取這種方法，也能幫助更好的解決，實現管理控制效果的提升，對于氣象觀測中的傳輸網絡設計，更要體現出信息傳輸的高效，在軟件中對網絡信息進行防護處理，將網絡病毒的影響降至最低，避免網絡病毒對數據庫攻擊影響到信息的安全使用。網絡設計是與軟件結合進行的，對于設計過程中的多個項目探討，應該充分采取這種預防方法，提升網絡信息傳輸的高效性，同時更應該確保其中的質量安全，發現問題后及時的采取解決方案，避免類似問題再次出現。

三、氣象觀測數據服務中心軟件架構及關鍵程序設計與實現

1、軟件架構設計與實現

軟件設計是針對程序框圖部分的完善來進行的，觀察程序框圖中是否存在可以優化的部分，充分采取優化方案。確定程序框圖后，對各個框圖的功能進行填充，并嚴格按照所填充的內容進行具體的構建，使用匯編語言來編寫相關的功能，為氣象觀測信息傳輸建立一個穩定的軟件環境。在此基礎上觀察是否存在需要繼續強化解決的內容。軟件程序框圖構建后，具體的實現仍然需要參照實際觀測環境，將氣象變化特征體現在其中，并通過這種方法來繼續深入解決當前常見的問題，為管理計劃開展創造穩定的條件。軟件程序可以對硬件部分進行控制，根據現場觀測得到的信息傳輸需求來進行，避免在軟件功能與硬件對接過程中出現銜接問題。軟件設計可以借助網絡平臺來下載一些資源，進而達到更理想的設計效果，系統正式使用后也需要借助網絡平臺來對信息進行傳輸共享。將信息的傳輸速度與網絡調節融合在一起，共同進行軟件方面的設計，最終的設計效果也會有明顯提升。對于農業氣象觀測系統，構建過程中一項重要的任務是對使用終端進行完善，體現在結構設計中。氣象數據糾正及融合處理程序主要根據ZigBee 網絡獲取的數據和市級氣象服務器上獲取的區域天氣數據進行數據融合對觀測到的氣象數據進行修正處理，然后存入到MySQL數據庫中。

2、關鍵程序模塊的設計

關鍵程序模塊的設計，包括氣象變化探測系統，對這一部分的控制軟件的設計，需要進行一個控制參數之間的聯系體系建立，并對所設計的控制軟件進行試驗檢測，技術人員模擬出網絡環境中存在的攻擊，并通過這種方法來幫助完善當前的設計方案，發現數據庫受到破壞的現象，及時建立起聯系，繼而實現整體管理效果的提升，模塊設計可以從關聯性建立層面來進行，構建各個功能層之間的軟件聯系，這樣在運行使用中能夠將信息共同傳輸到總控制中心中，避免受到參數誤差的影響，導致氣象觀測結果不理想，影響到農業生產。設計過程中主要完成的軟件模塊包括 Zigbee 網絡數據交換、氣象數據糾正和融合處理、市級氣象服務器數據交換和 web及應用服務器 4個部分的設計。

3、氣象數據糾正及融合處理程序設計實現

氣象數據由于環境問題或者是受到參數分析的影響，對于氣象的預測結果很容易產生誤差，這種誤差會隨著時間發展而減小，在系統設計中需要將這種誤差縮減體現在其中，也就是自動化參數誤差調節。其處理程序功能的實現，是根據所更新得到的數據進行重復計算，綜合計算結果，并選擇其中的平均值，這樣更接近真實情況，對氣象變化的描述也更符合實際變化。技術人員要定期對探測裝置進行模擬檢驗，觀察所傳輸到總控制中心的數據是否與實際情況是一致的，并通過程序匯編來對控制功能做出調整，提升最終控制功能的穩定性。

4、web及應用服務程序設計實現

這一功能實現需要與網絡相互結合，實現通過網絡來對觀測得到的數據信息快速傳輸，可以不受時間以及距離的影響，提升最終的傳輸速度。設計環節中主要是對網絡系統的一個綜合構建，充分利用網絡平臺來進行數據資源開發利用，農民需要對氣象信息進行連接時，通過網絡環境也能更高效的實現，信息獲取渠道增多后，對提升信息結構的準確程度也有很大幫助。當前的設計方法是通過結構框架來帶動程序功能實現的。

結語：農業氣象應用系統的智能化精準化還處于起步階段，仍有很大的發展空間，很多地方還有待完善。對于操作界面來說，可以融入心理學方面的知識來制作更符合人們心里需求的、更為美觀方便的操作界面；對于前端采集系統來說，可以增加更多的采集要素，并加強精度，從廣度和深度上使采集的數據更為準確全面；對于后端管理軟件來說，可以將氣象大數據融入進來，使其提供更深層的氣象服務功能。

農業物聯網論文:物聯網智慧農業實訓平臺應用系統

摘 要：物聯網智慧農業實訓平臺選取具有典型意義的智慧農業設備為基礎，結合可靈活部署的移動實訓臺。通過網關、安卓工控平板和物聯網云平臺之間不同的搭配、組合，為學生提供云平臺接入、網關直連、平板直連，PC直連四種不同的數據采集、流轉、處理模式。本實訓平臺很好地幫助了學生從物聯網理論學習過渡到實際動手操作，培養學生在物聯網綜合應用方面的動手實踐能力，軟件編程以及項目設計能力，為后續的行業實訓打下堅實基礎。

關鍵詞：物聯網；智慧農業；實訓平臺；行業實訓

0 引 言

物聯網是我國戰略性新興產業的重要組成部分，《物聯網“十二五”發展規劃》[1]圈定了10大領域重點示范工程，智能農業便是其中之一。據工信部統計，智能農業在其領域五年內需要的人才約為1 000萬。從產業需求看，物聯網人才[2]總體可分為研究型人才和工程應用型人才兩類。

研究型人才主要為研究生層次或研究型高校所培養的畢業生，是各類“研究型企業”或“高新企業”的研發部、研究院所急需的人才。在高等院校和科研院所物聯網研究型人才培養方面，偏重于研究型和創新型，具有跨學科復合型特點。工程應用型人才主要為各類高職學校或信息類本科學院畢業生，以從事物聯網系統設計、產品開發、物聯網項目實施等為主，以系統設計、產品開發、工程項目策劃與實施為主的企業，更應注重工程應用技術能力的培養，加強工程實踐的實際訓練，突出技術應用能力、培養創新能力。

隨著近幾年大量物聯網應用系統開發完成，開始轉向系統的實施與維護過程，物聯網應用型人才的占比已趕上甚至超過了研發型人才需求。巨大的市場潛力，廣闊的行業發展前景，急待提高的人員素質，為職業學校辦好此朝陽專業建立信心和決心。很多高職院校抓住此良好環境和契機，建設好該新興專業，物聯網實訓室應用平臺是保障此專業能較好完成教學效果的前提和必要條件。

1 物聯網智慧農業實訓室平臺的需求分析

1.1 實訓室建設意義

從教學方面來說，應培養從事物聯網領域的系統設計、系統分析與系統開發的高技能人才。培養合理的知識結構，具備扎實的物聯網理論與實踐知識，并具備在物聯網領域跟蹤新知識、新技術的能力及較強的物聯網應用能力。通過理論課程的教學并結合實訓室的實驗，讓學生、學員親自動手，接觸各種實訓室設備。最終實現能讓學生獨立構架各種物聯網應用系統的目的。通過理論與實踐相結合，感知體驗與動手結合、方案設計與實際驗證結合來提高動手能力，積累實踐經驗，進一步提高學生水平。

從科研方面[3]來說，物聯網技術是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮，是一個全新的技術領域，包含RFID射頻技術、有線傳感技術、無線傳感技術、數據交換與網絡異構、終端管理等關鍵技術。實訓室物聯網設備通過射頻識別等設備與互聯網連接，實現智能化識別和管理，通過建設物聯網實訓室為教師提供物聯網應用研究的科研平臺，通過實訓室設備促進教師與科研人員進行更好的科研研究。

1.2 實訓室的建設特點

物聯網實訓室設計以技術全面化、業務典型化、應用教學化三個方面為指導思想進行建設。

1.2.1 技術全面化

主要解決技術知識層面的問題，實訓室引入物聯網龍頭企業工業化產品體系，融合產業發展趨勢，設計模式吻合教學實訓體系。實訓室不僅可以全面支持物聯網培訓認證所要求掌握的技術，還全面涵蓋了物聯網專業的基礎課和專業課[4]，如物聯網概論、信號與系統、計算機網絡、現代通信網、傳感器原理、嵌入式系統設計、無線通信原理、無線傳感器網絡、近距無線傳輸技術、二維條碼技術、數據采集與處理、物聯網安全技術、物聯網組網技術等均可在此完成并創新拓展。

1.2.2 業務典型化

主要解決應用和就業層面的問題。眾多教育集團公司將多年成功的商業模式及成熟的行業應用如車聯網系統、智能家居、智慧農業等轉化為典型的業務場景以用于支撐物聯網行業應用實訓，使學生在實訓的同時了解、融入真實的行業產業應用。

1.2.3 應用教學化

應用數字化的主要目的在于解決培養和定位問題，通過物聯網實訓平臺、行業應用實驗箱、實訓墻、行業應用實訓場景等多種形態、多種應用的實驗實訓設備以及物聯網技術體驗中心實現理論與實踐的結合，感知體驗與動手的結合、方案設計與實際驗證的結合。

1.3 實訓室的建設目標

通過建立實訓室，建設一個教、學、研、培訓認證統一的實訓平臺，集教學、實訓、培訓認證功能于一體，圍繞物聯網主題，同時兼顧當前IT流行技術的發展趨勢，注重各種技術之間的融合c靈活應用，既可滿足日常教學要求，又注重項目實訓及創新試驗，各設備之間還可以靈活組合。學員不僅可通過實訓室里的相關設備掌握物聯培訓認證所要求的所有技術，還可以基于各種模塊，按照自身需求進行獨特設計，融合各種技術進行創新試驗及項目實訓。建設一個完整的物聯網實訓室，進行各種無線傳感器網絡、智能視頻技術等教學實驗，模擬典型智慧校園、智能追溯等實際應用。通過實訓培養物聯網方面的高技能技術人才。學生、學員可就業于與物聯網相關的企業，從事與物聯網相關的工作。

物聯網專業實訓室的建設，應在物聯網的識別、感知、通訊傳輸、組網技術以及數據分析方面，衍生至物聯網整個產業鏈，以專業建設、人才培養、物聯網核心課程教學、提高學生實訓水平為目標，建立一個完整的、基礎的實訓架構體系。實訓室的建設需滿足以下基本要求：

（1）滿足農業院校物聯網專業的人才培養規范和教學基本要求；

（2）能夠支撐學校相關專業課程教學；

（3）能夠支撐學校物聯網教學實訓，實現物聯網各知識點的實訓；

（4）能夠滿足物聯網產業綜合創新的實訓，如智慧城市、智能家居等。

2 智慧農業實訓室應用平臺

典型物聯網應用實訓平臺[5]（智慧農業套件）以選取具有典型意義的物聯網智慧農業設備為基礎，結合可靈活部署的移動實訓臺。學生可通過應用平臺實訓產品的訓練進一步了解各種農業物聯網技術典型應用，進行模擬訓練；從實訓產品中學習傳感器、WSN及嵌入式知識。通過豐富多彩的智慧農業物聯網實驗案例及體驗，激發學生的想象力，充分調動學生的積極性，并提供多樣化的集知識性和趣味性于一體的超強用戶體驗。讓學生可以在實訓室中看到農業物聯網行業的現狀，培養學生的動手設計能力，幫助他們成為具有特色能力的專業技術人才。

2.1 實訓室平面圖

物聯網智慧農業實訓室平面設計圖如圖1所示。具體位置可按實地重新規劃，根據教室實地情況，使用20+1套典型物聯網應用實訓平臺進行教學，可以滿足對20～40學生進行教學。此外，結合農業院校特色，新建一個農產品溫室大棚，充分體現了智慧農業套件由淺入深，由理論到實踐的循序漸進過程，豐富實訓課程設計，并將其應用于實踐生活中。

2.2 系統結構

物聯網智慧農業實訓平臺屬于移動實訓系列產品，主要由物聯網網關、工控平板、數/模采集器等11個物聯網典型部件構成。其中移動實訓臺、物聯網網關、安卓工控平板是核心部件，采集器使用四輸入模擬采集器和數字量采集器，有繼電器I和繼電器II，傳感器包括光照傳感器、溫濕度傳感器、人體紅外開關，通過風扇I和風扇II完成。

2.3 平臺實現流程

智慧農業套件實訓平臺通過網關連接到公共網云平臺，構成了基于感知層基礎的物聯網云平臺。具體數據流轉流程[6]如下所示：

（1）通過四模輸入量采集器采集光照、溫濕度傳感器數據，通過ADAM-4150采集人體紅外傳感器數據；

（2）模擬輸入量采集器通過ZigBee傳輸協議將數據傳到網關，ADAM-4150通過串口將數據傳至網關；

（3）網關通過TCP/IP協議將數據傳輸至云平臺或者工控平板進行數據邏輯處理；

（4）云平臺或工控平板形成控制指令，并通過TCP/IP協議傳給網關；

（5）網關通過串口將指令傳給ADAM-4150；

（6）ADAM-4150給繼電器輸出指令，控制風扇的開閉。

3 核心部件功能介紹

3.1 網關功能介紹

物聯網網關作為系統設備域的重要部件[7]，集成物聯網核心采集器、控制器，通過ZigBee協議、Modbus協議等采集、解析數據，具有透傳、控制命令下發等功能，可將數據實時顯示于網關顯示屏。網管功能截圖如圖2所示。具有采集光照傳感器、溫濕度傳感器、人體紅外傳感器數據的功能并進行顯示，還可手動下發指令，打開風扇，將采集的數據傳輸給工控平板或云平臺，同時工控平板或云平臺通過網關可下達對繼電器的開關指令?；谶@些功能，農業套件平臺網關具有以下特點：

（1）LCD顯示功能，可同時顯示6路傳感器數據；

（2）本地聲光報警功能，具備超溫、斷電報警功能；

（3）通過WiFi/GPRS/以太網傳輸可將溫濕度數據實時傳送至后臺；

（4）內置后備電池，斷電后可繼續工作2小時；

（5）支持斷線儲存功能，最大支持5 000條記錄。

3.2 工控平板功能介紹

工控平板是智慧農業套件的數據處理核心，通過對網關傳輸數據的邏輯處理，可自動下發控制指令。對光照傳感器、溫濕度傳感器、人體紅外傳感器的數據進行邏輯處理，自動生成控制指令；對光照傳感器、溫濕度傳感器、人體紅外傳感器的數據案例進行開發并展示；對網關下達繼電器開關指令，或通過串口對ADAM-4150下達控制指令?；谶@些功能，工控平板具有以下特點：

（1）支持通過網關連接和通過串口與采集器直接連接兩種數據采集方式；

（2）顯示內容豐富，界面友好；

（3）多通道數據傳輸，支持WiFi、串口、RJ45等多種數據傳輸方式；

（4）可旋轉支架。

3.3 云平_功能介紹

物聯網云服務平臺[8]以云計算架構實現系統的云平臺管理，包含用戶管理、數據存儲、邏輯處理，設備管理、配置，資源管理、配置等功能，如圖3所示。支持多個網關、傳感器、執行器等物聯網設備動態接入和管理；對光照傳感器、溫濕度傳感器、人體紅外傳感器的數據進行存儲；可遠程手動或自動下達控制指令；BS架構可實現遠程管理、監控；提供了豐富靈活的API接口，可通過API接口獲取數據，組建具有邏輯功能的各種應用場景。

4 結 語

物聯網智慧農業實訓平臺以移動型實訓臺為硬件支撐平臺，所有部件可靈活調配，緊跟教學進度，可按需組合，平臺系統安裝部署靈活，方便教學，支持四種數據傳輸模式，學生可自由組合，了解學習數據傳輸的原理，掌握數據傳輸的方式和知識。平臺的農業套件主要包括ZigBee無線組網相關的傳感器、繼電器等多種物聯網設備，通過配套的智能農業應用實訓及理論課程教學，讓學生動手進行安裝調試，接觸物聯網技術在短距離傳輸領域的真實使用，最終實現感知體驗與動手相結合、方案設計與實際驗證相結合的目的，提高學生的實踐動手能力。

農業物聯網論文:基于物聯網云平臺的智慧農業溫室系統設計

摘 要：針對傳統農業中有線網絡成本高、布線繁瑣、勞動成本高等問題，文中基于TLink物聯網云平臺、網關控制中心以及無線傳感網絡節點設計了一種方便、準確、高效的智慧農業系統。該系統可實現手機客戶端及網頁客戶端對農業現場傳感器設備數據的采集和控制開關，當農場中的某項采集數據發生異常時，通過網關中心對用戶手機發送短信報警信息。實驗結果表明，該系統可以實現預期效果且成本低廉，適宜廣泛推廣。

關鍵詞：智慧農業；TLink；網關；物聯網云平臺

0 引 言

農業是中國最傳統的基礎產業，物聯網技術的出現提升了農業生產效率，通過信息技術對地塊的土壤、肥力、氣候等進行大數據分析，然后據此提供與種植、施肥相關的解決方案，大大提升了農業生產效率?；诰珳实霓r業傳感器進行實時監測，利用云計算、數據挖掘等技術進行多層次分析，并將分析指令與各種控制設備進行聯動完成農業生產、管理。這種智能機械代替人的農業勞作，不僅解決了農業勞動力日益緊缺的問題，還實現了農業生產的高度規模化、集約化、工廠化，提高了農業生產對自然環境風險的應對能力，使弱勢的傳統農業成為具有高效率的現代產業[1]。

本設計采用國內流行的TLink物聯網云平臺，基于意法半導體STM32最小系統，ZigBee無線傳感網絡芯片、WiFi芯片、GSM模塊以及農業數據采集傳感器，實現用戶通過手機客戶端或網頁客戶端實時查詢農業現場傳感器信息以及對農業現場的通風、加濕等設備進行控制[2]。

1 系統整體設計

該系統由客戶端、TLink物聯網云平臺、網關、節點組成。系統整體框圖如圖1所示。

客戶端分為手機端和網頁端，可以實時查看傳感器信息，TLink物聯網云平臺作為一個開放的公共物聯網接入平臺[3]，通過給用戶提供開放的API接口使傳感器數據的接入、存儲和展現更加方便簡單。網關基于STM32嵌入式最小系統可實現多種網絡協議的轉換[4]，主要有無線傳感網絡ZigBee協議、無線局域網WiFi協議和第二代全球移動通信GSM協議。節點同樣基于STM32嵌入式最小系統搭建ZigBee無線傳感網絡，實時采集傳感器信息并上傳[5]。

2 系統硬件設計

網關是本系統的核心控制部分。網關以STM32F103RBT6為主控芯片，最多可支持五路串口，在STM32最小系統搭載HLK-RM04 WiFi模塊、CC2530 ZigBee協調器模塊、SIM900A GSM模塊。本網關模塊實現底層ZigBee網絡、GSM網絡和Internet網絡協議轉換。STM32必須提供外圍相關電路構成最小系統，包括3.3 V穩壓電源、8 MHz晶振時鐘、復位電路、數字和模擬間的去耦電路、調試接口。WiFi模塊與GSM模塊在功能上互補，充分考慮到無WiFi網絡情況下，數據可以通過GSM模塊傳送到用戶手機。各模塊與網關底板以插針的方式連接，方便程序升級更新。采用220 V轉5 V適配器供電。此外，網關增加功能設置按鍵和LED提示功能。按鍵主要功能為復位和啟動/停止數據上傳。網關ZigBee模塊采用PCB天線，WiFi模塊采用airgain內置天線[6]。

節點以STM32F103RBT6為主控芯片，最小系統搭載DHT11溫濕度傳感器、BH1750光強度傳感器、土壤濕度傳感器模塊、松樂SRD-05VDC-SL-C繼電器、CC2530 ZigBee芯片。底層構建一個基于ZigBee協議的無線傳感網絡[7]。該無線傳感網絡涵蓋燈光控制、通風控制、環境溫濕度的采集、升溫、加濕控制。硬件供電電源部分電路圖如圖2所示。

電源通過AMS1117-3.3 V芯片實現5 V轉3.3 V輸出，電源接口為PWR2.5，可接220 V轉5 V/2 A的電源適配器獲得。C7、C8、C9為濾波電容，保證電源電壓穩定可靠。繼電器電路圖如圖3所示。

節點板繼電器部分采用PC817光耦隔離芯片，實現信號地和電源地之間的有效隔離。繼電器觸點容量為250 V/10 A（AC）或30 V/10 A（DC）。繼電器輸出為公共端和常閉端。

3 系統軟件設計

3.1 軟件功能描述

基于STM32嵌入式軟件編程，實現通過一個串口服務器將芯片的三個串口USART1、USART2、USART3分別接到ZigBee協調器節點、SIM900A GSM模塊、HLK-RM04 WiFi模塊，波特率分別設置為115 200，9 600，115 200 （Bd/s）。節點板在主循環中完成對溫濕度、光照度、土壤濕度傳感器數據的采集，并將數據定時發送至串口1，再由與串口1相連接的ZigBee終端節點向上層網關板發送數據，并實時監聽接收網關板下達的控制命令[8]。

3.2 數據幀格式

節點板與網關板數據交互幀格式（節點上傳網關）見表1所列。

節點上傳網關數據幀數據總長度為11字節，幀首和幀尾固定為0XFE和0XFF，數據長度占1字節，數據總長度-幀首長度-幀尾長度-1字節=0X08。源端口號標示ZigBee終端節點用于發送數據所占用的端口。

目的端口聳ZigBee協調器節點用于接收數據所占用的端口。

網關地址標示ZigBee協調器節點的網絡地址，用2個字節表示，低字節在前，高字節在后。

網關下發節點的數據幀格式見表2所列。網關下發節點數據幀格式數據總長度為8字節，幀首和幀尾固定為0XFE和0XFF。

數據長度占1字節，數據總長度-幀首長度-幀尾長度-1字節=0X05。

源端口號為上傳數據幀中的目的端口號，目的端口號為上傳數據的源端口號。

節點地址標示在ZigBee網終端節點的網絡地址，2個字節表示，低字節在前，高字節在后，控制命令占1字節。

控制命令為0X00表示開第一路繼電器，控制命令為0X01則表示關第一路繼電器。

控制命令為0X02，表示開第二路繼電器，控制命令為0X03，表示關第二路繼電器。

網關板與云平臺數據交互幀格式（網關板上傳云平臺）見表3所列。

幀首、幀尾固定為0X4C和0XFF，分隔符固定為0X2C（對應ASCII碼為“，”逗號）。

數據依次為溫度、濕度、光照度、土壤濕度。

云平臺與網關板建立的是一個TCP長連接，云平臺控制命令下發至網關板則發送JSON格式數據：{“sensorDatas”：[{“sensorId”：“xxxxxxx”，“value”：“xx”}]}。其中，sensor ID是云平臺中每個開關型設備的編號，value是相應設備的狀態，每個設備的開關狀態分別用00和01表示。

3.3 軟件流程圖

節點軟件流程圖如圖4所示，網關軟件流程圖如圖5所示。

4 TLink物聯網云平臺

4.1 TLink簡介

平臺的主要功能如下：

（1）接入傳感器設備能夠支持用戶使用Http，MQTT或Socket等方式連入平臺，支持以JSON，XML等標準格式上傳傳感器數據，在Socket模式下，能提供傳感器設備實時反向控制功能（即由Web或App遠程控制接入設備），所有數據存入和取回等API手冊完全開放，并支持客戶進行二次開發。

（2）RESTful的交互接口設計使得TLink與開發者之間的交互非常簡潔、透明，輕松完成數據的添加、存儲、設置狀態或更新狀態等操作，能夠很容易的與移動App或企業管理系統進行整合。

（3）虛擬儀表功能在一個交互頁面上，以網關為單位整合和展現多個數值型傳感器的歷史數據和曲線圖，并能夠完成對傳感器的事件觸發配置。

（4）事件觸發能力能夠定義多種傳感器的閾值，在達到特定值時發送短信，Email或由微信推送。

（5）社交功能能夠在TLink公眾號上查看傳感器的狀態或歷史曲線，并通過微信共享給好友查看。傳感器數據能夠觸發微信交互，使微信關注者能夠直接與機器設備進行交互和控制[9]。

4.2 TLink開發流程

TLink開發流程如下：

（1）通過http：//www.tlink.io/地址訪問TLink平臺注冊用戶，并登錄平臺個人中心。

（2）創建設備，在此處編輯設備名稱，并追加傳感器設備，設置連接協議，定義數據上報周期。

（3）編輯設備，定義協議標簽。數據頭標簽：[H：數據] [HE：數據]，分隔符標簽：[S：數據][SE：數據][SN長度]，數據標簽：[D？][D[長度]][DE[長度]|數據][DEC[長度]|數據][DF[長度]|數據][GPS]，結束符標簽：[T：數據][TE：數據] [CRC16][CRC8]。其中H代表字符型數據，HE代表16進制數據，D代表字符型的十進制數，DE代表16進制整型數據，DEC代表16進制整型字符串數據，DF代表16進制浮點型數據，GPS代表定位數據，CRC16和CRC8分別代表CRC16位和8位校驗值。

（4）設置連接協議。平臺支持的協議類型有TCP透傳：數據透傳，自定義解析協議；MQTT：協議規范嚴謹，開發者集成協議；HTTP：HTTP RESTful API，開放接口，支持快速擴展；Modbus RTU：工業協議標準，外接聯網模塊可直接使用。

（5）等待客戶端連接。

4.3 云端配置

本系統設計采用了TCP透傳鏈接協議。協議標簽格式為： [H：@][S：，][D？][S：，][D？][S：，][D？][S：，][D？][S：，][D？][S：，][D？][S：，][D？][S：，][D？][T：#]

實際數據示例：@，xx，xx，xx，xx，xx，xx，xx，xx #，一次上傳8個數據，分別對應節點1的溫度、濕度、光照度、土壤濕度和節點2的溫度、濕度、光照度和土壤濕度。

此外，TLink平臺還提供一些個性化服務，如觸發器，可以設定某個傳感器的閾值范圍，當采集到的數據超出這個范圍后，就進行微信報警；組態應用，可以編輯個性化的Web界面，通過各式各樣的控件更加直觀、方便地查詢傳感器數據和控制現場設備。

4.4 客戶端

客戶端基于TLink提供的開放API接口實現，用戶根據自己的需要編輯客戶端界面?？蛻舳朔譃槭謾C客戶端和網頁客戶端，用戶可通過任意一個客戶端登錄TLink平臺查看傳感器信息以及控制農業現場的設備。

5 測試與分析

5.1 系統丟包率測試

本系統采用無線GSM、ZigBee、WiFi三種無線通信技術。GSM的工作頻段為900 MHz，主要頻率范圍為890～915MHz和935～960 MHz，ZigBee和WiFi的工作頻段均為ISM 2.4 GHz，因此可能會出現ZigBee與WiFi信號沖突的問題。針對此問題做如下測試：

ZigBee模K和WiFi模塊采用隨機信道，4個ZigBee模塊分為2組，1組發送數據，1組接收數據，2個WiFi模塊同時向云平臺建立TCP連接。測試結果見表4所列。

5.2 丟包測試分析

基于IEEE 802.15.4的無線傳感器網絡協議ZigBee標準定義了16個信道，每個信道寬為2 MHz，然而基于IEEE 802.11協議的WLAN標準定義了14個信道，每個信道寬為22 MHz。以上兩種標準物理層都基于2.4 GHz ISM頻段，信道存在相互重疊的可能[10]。

ZigBee信道分布圖如圖6所示，WiFi信道無重疊分布圖如圖7所示。

對ZigBee與WiFi協議信道進行不重疊篩選，可有3信道不發生重疊，當ZigBee與WiFi設備同時開啟時，通過干預各自的隨機動態信道分配方式，即WiFi信道選用不重疊1，7，13信道，ZigBee選用15，16，21，22信道，可有效避免不同通訊方式占用同一信道的情況，從而降低系統丟包率。

5.3 系統功能性測試

Web網頁客戶端如圖8所示，手機客戶端以及微信報警界面如圖9所示。

網頁客戶端和手機App端均可顯示節點數據，當節點數據異常，超過設定閾值時，本系統設定溫度值高于30 ℃便觸發微信報警功能。經測試，系統運行穩定、可靠。

6 結 語

本設計保證了數據的準確可靠通信，達到了預期對系統實時性、穩定性的要求。測試結果表明，系統可以穩定運行在溫室環境中，實現了對溫室的智能監控。

農業物聯網論文:物聯網技術在農業灌溉中的應用探討

摘要：將物聯網實際應用于現代農業，可有效實現農業的高效安全生產，而節水又是農業高效生產的核心內容之一，如何開展精細化灌溉成為了農業灌溉的研究重點，即解決何時灌溉以及灌溉多少的問題。本文，結合當前物聯網灌溉發展的基本現狀，深入地分析了物聯網節水灌溉系統實現過程。

關鍵詞：物聯網技術；農業灌溉；數據感知

物聯網是近年來新興的一種信息技術，它被認為是繼計算機互聯網技術后一次新的技術革命，然而在農業節水灌溉方面的應用還不是很多[1]。目前，在農業節水灌溉方面的主要新技術有：1）與生物技術相結合的作物調控灌溉技術；2）應用3S技術的精細灌溉技術。即：全球衛星定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）、遙感技術（RS）；三是智能化節水灌溉裝備技術。就是把生物學、自動控制、微電子、人工智能、信息科學等高新技術集成節水灌溉機械與設備。

1 物聯網灌溉基本情況

隨著我國水資源的日漸緊缺，我國的水資源供需矛盾也逐漸表現出來，而農業作為用水大戶，其發展節水型農業已經成了農業未來發展勢在必行的方向[2]。目前節水農業主要采取了滴灌、噴灌、微灌等節水灌溉措施，雖然相對于大水漫灌而言，已經實現了較高的用水效率，但綜合分析，其精準度依舊不夠，無法根據農作物的具體需水要求進行灌溉。物聯網技術結合農業的發展誕生了物聯網智能灌溉系統，不僅提高了灌溉精準度，同時也減輕了人力勞動，實現了遠程控制，全面提高了農業生產的生產效率。物聯網智能化農業灌溉是指不需要人進行其實控制，系統能夠自動的感知對農作物何時進行灌溉，以及為農作物灌溉多少的問題。物聯網智能化灌溉可以根據農作物的數據采集結果自動開啟灌溉系統。物聯網灌溉技術是目前我國從傳統農業向現代化農業轉型的重要技術支撐，也幫助農業生產實現了向遠程化、精細化、自動化、虛擬化的轉型[3]。物聯網智能灌溉系統提高了灌溉的綜合管理水平，將原本最需要人的經驗才可以進行生產的農業，轉變成了科技化生產模式，不僅杜絕了人為操作的盲目性與隨意性，同時提高了全面管理水平，實現了一個人對上萬畝地的管理。由此可見，推廣物聯網智能化節水灌溉，不僅可以有效地緩解我國的水資源短缺危機提高我國農業現代化的水平，改變原先粗放式的灌水模式，同時也可以實現農業管理水平的提升，提高農業生產效率，減少人力勞動，全面優化農業生產方式。所以基于物聯網的農業節水灌溉技術，必然成為今后農業灌溉的發展趨勢。

2 基于物聯網的節水灌溉體系

為了全面實現我國農業高效灌溉系統的建設，必須要大力推廣基于物聯網技術的農業灌溉應用，這就需要建立基于物聯網的節水灌溉體系[4]。利用物聯網的節水灌溉體系首先應該利用物聯網技術通過傳感器采集土壤的溫度、濕度、墑情、光照強度、二氧化碳濃度等基本信息，然后通過適合的無線傳感設備，將采集的基本信息轉化為數字信號，并通過無線通訊方式將這些信息的數字信號傳遞給計算機系統進行分析處理，計算機系統會將采集的信息進行智能化判斷，根據需要及時的控制相關的智能灌溉設備的驅動，對，農作物進行智能化、精細化的灌溉。從而做到灌溉水量、灌溉時間和灌溉周期的三準確，提高水資源的利用率，達到灌溉用水的智能化控制。且由于物聯網傳感器的網絡具有信息互遞、自主組建網絡、網絡通訊時間同步等特點，因此可以對整個灌溉區域與灌溉節點的數據進行綜合對比分析，即便個別數據出現問題，也可以對數據進行更正[5]。同時采集的數據也可以直接上傳到網絡，經過相關技術人員的分析，可以根據分析結果對灌溉數據進行更正，從而確保灌溉的準確性與高效性，如果發現農作物發生病蟲害，也可以通過灌溉系統對農作物進行除病害作業。同時隨著農業物聯網平臺的建設，也可以將這些數據上傳到平臺進行管理，對于構建一個高效、低耗、低投入、多功能的農業灌溉節水平臺就這十分重要的意義，然后也對平臺采集的信息進行分析，并根據分析的結果進行灌溉，甚至可以對預期將會發生的天獗浠進行預防性灌溉，提高農作物對災害的抵抗能力，這也是未來物聯網智能化灌溉發展的必然要求。

3 結束語

物聯網技術作為新一代信息化技術的高度集成與綜合性應用，已經成為了當前科技界發展的戰略發展方向之一。通過物聯網與農業的相結合，為農業信息化技術與農業產業的發展，提供了新的機遇，同時農業也為互聯網技術的發展提供了一個廣闊的應用平臺，尤其是節水灌溉技術的應用，可以直接有效地解決當前農業發展遇到的問題，為農業的現代化進程提供強勁的動力，實現高效的精準化灌溉，全面提高農業生產效率。

（作者單位：湖北職業技術學院）

農業物聯網論文:基于物聯網的智慧農業監控系統

摘 要：采用ZigBee技術和3G通信技術結合的方式，將不同的農業基地以及相關設備組成一個無線傳感網絡系統，然后根據不同農業基地的傳感器收集傳感器參數，更加精確地控制不同農業基地的狀況，實現遠程設備和人員之間的信息交互，組成基于物聯網的智慧農業監控系統。對系統進行多次測試，證明系統具有良好的穩定性，可實時監控，采集信息，進行環境控制，廣泛應用于農場的遠程管理。

關鍵詞：智慧農業；監控系統；物聯網；ZigBee

0 引 言

中國的農業生產一直以來都依靠傳統的生產模式，浪費了大量的人力物力，而且對環境造成了污染與破壞，不利于農業的可持續發展。因此，如何順應新時期和諧社會對農業生產的要求，利用現有技術和平臺來設計一個滿足要求的新系統，成為迫切需要解決的問題。智慧農業利用物聯網、云儲存、ZigBee等技術實現農業的精準化監控與管理。

1 系統總體方案

監控系統是基于現有技術特點，由嵌入式網關，RFID，ZigBee及各種傳感器模塊組成，在遵循物聯網三層架構的基礎上設計實現的，包含安卓客戶端和Web客戶端的智慧農業監測系統。通過各傳感器來采集相應的數據，然后利用ZigBee無線技術完成數據從傳感器到嵌入式網關的傳輸，再依據TCP協議使數據從嵌入式網關傳輸到Web服務器，將數據進行分析形成信息在安卓客戶端和Web客戶端顯示，實現將農業大棚里的環境參數在相應客戶端與移動端顯示的功能。同時依據傳感器反饋的信息對大棚里的控制設備進行簡單控制，以保證環境參數的穩定。此外，系統還為Web用戶和移動用戶提供了友好的顯示界面，管理和控制界面，給予用戶良好的體驗。監控系統總體結構如圖1所示。

2 現場監控系統

現場監控系統由Android手機客戶端、嵌入式網關和ZigBee模塊組成。

Android手機客戶端主要用以實現人性化的人機交互界面。進入智慧農業監測系統界面后可以一覽大棚內多種環境參數，如大棚內的厥度信息、是否存在有毒氣體、是否有人闖入大棚，大棚內的光照強度等。

四個ZigBee模塊上的傳感器會對大棚內的環境參數進行采集，其中溫濕度傳感器用以實時采集大棚內的溫度和濕度信息；廣譜氣體傳感器用以感應室內有害氣體（CO、SO2等）是否超標；人體檢測主要對大棚內的作物起保護作用，當有人私自闖入大棚時，會感應到并及時報警；傳感器將采集到的數據發送到各ZigBee模塊，然后通過ZigBee的自組織網絡傳遞給整個網路中的ZigBee協調器，此外，基于CC2530的風扇起到了排氣效果，協調器通過RS 232串口將數據傳送給嵌入式網關進行相應的處理。

嵌入式網關將接收到的由ZigBee協調器傳送過來的數據進行處理并通過局域網傳送給手機客戶端，對于手機客戶端發送過來的數據進行處理并對相應的傳感器、生長燈、風扇進行控制?，F場監控子系統需要滿足實時數據存儲分析、數據采集、網絡連接等功能。

2.1 短距離ZigBee網絡設計

ZigBee技術作為一種低速率、低復雜度、低損耗、低成本的無線網絡技術，逐漸成為近距離通信應用的首選。從農業大棚的要求來看，一般大棚所需要傳輸的數據類型對通信速率要求并不高，所以使用ZigBee方式取代傳統的布線方式可行性極大。考慮到一般農業基地均具有控制距離較短，測點多、設備多等特點，采用ZigBee的Mesh組網方式。Mesh網絡由路由器、協調節點、多個終端節點組成，屬于多跳的網絡系統。在網絡中節點之間可以直接通信，每次通信都由一條或多條路由節點進行中繼，最后傳給目的節點。ZigBee終端節點工作流程如圖2所示。

2.2 嵌入式操作平臺設計

采用ARM-Linux控制器模式，硬件的部分選取ARM Cortex-A9系列作為嵌入式控制器的微處理器，該系列處理器具有性能高、處理能力強、低功耗等特點；軟件部分采用Linux操作系統，它具有多任務、多用戶、兼容性高、界面操作簡單、支持多種平臺、安全性好等優點。嵌入式系統結構如圖3所示。

2.3 視頻監控設計

視頻監控采用云臺高清網絡攝像頭，它不僅可以通過手動控制攝像頭旋轉，還可以通過Web或者手機App來控制，擁有標準的H.264算法，同時能夠支持CIF、D1兩種分辨率，適合無線網絡；支持攝像頭360度旋轉；可通過WiFi，藍牙傳輸數據，適用于不便布線的場合。

攝像頭將采集到的視頻數據通過內置編碼器編碼，經無線網絡傳輸到管理中心，同時解碼器會將接收到的數據解碼后播放視頻。

3 遠程監控管理中心

遠程管理中心主要由介入設備和計算機組成，用以完成大棚內環境參數的采集、傳輸和顯示，還能實現對基地環境參數和視頻的遠程控制或者聯動控制。

遠程管理中心采用B/S（瀏覽器/服務器）模式，用戶通過瀏覽器或者手機App登錄管理控制中心，通過實時獲取的視頻圖像，直觀地觀察各大棚內的植物生長情況，并通過顯示的環境參數對生長狀況進行分析。根據用戶對于系統的要求，設計了如下幾個主要功能：

（1）具有設備監控、設備管理、視頻監控、系統設置、報警記錄功能；

（2）對各基地的空氣溫濕度、有害氣體、土壤溫濕度、光照強度等參數實時顯示，擁有風扇、燈光、水泵等裝置，用戶只需點擊開關裝置便可實現對遠程裝置的開關操作；

（3）對于植物生長相關參數進行正常范圍的設置，實現農業大棚環境參數的聯動控制。

智慧農業監控的系統參數如圖4所示。

4 結 語

該系統通過各傳感器來采集相應的數據，利用ZigBee無線技術將數據從傳感器傳輸到嵌入式網關，再依據TCP協議，完成數據從嵌入式網關到Web服務器的傳輸，之后將數據分析形成的信息在安卓客戶端和Web客戶端顯示。系統可以實現對農業大棚里環境參數的實時顯示（包括相應的移動端顯示），同時可以依據傳感器反饋的信息對大棚里的控制設備進行簡單操作，以保證環境參數的穩定。

農業物聯網論文:農業物聯網電源系統應用解決方案探析

摘要：針對農業物聯網應用區域分布廣、電源接入困難、電壓不穩定的問題，對農業物聯網中各子系統的供電技術進行深入研究，并以南陽鎮高密度環保魚類養殖項目為例，探索出可靠的農業物聯網電源系統解決方案，闡述農業物聯網電源系統的具體運作。旨為農業物聯網技術的推廣應用和可持續性發展提供參考。

關鍵詞：物聯網；電源系統；無線傳感器；網絡；供電

1 概述

我國農業正處于傳統農業向現代農業轉型的時期，物聯網產業興起，物聯網與農業的深度結合，為現代農業提供了前所未有的發展機遇。農業物聯網是將傳感器加入到土地、水體、灌溉系統、農業機械等各類農業生產、流通的工具和環境中去，然后通過網絡把這些事物連接起來，進行智能化分析運算，實施精細、動態、全面的管理及控制，推動生產力水平的提升，促進現代農業可持續性發展。

作為電子信息設施，無論是農業物聯網或其它領域的物聯網，都離不開穩定的電源供應。由于農業物聯網有著應用區域分布廣、電源接入困難、電壓不穩定的特殊情況，因此，如何獲得穩定可靠、長期耐用的電源系統，一直是困擾農業物聯網發展的一個難題。一方面，一旦發生電源供應中斷的故障，將有可能給農業生產帶來不可挽回的損失；另一方面，農業生產的區域廣泛分布在山間、田野，若不能獲得電源供應，這些區域的現代化農業生產就不能得到根本性解決。因此，有效的電源供應，是農業物聯網得以大力發展的重要保障。目前，此領域相關研究成果還非常少。為此，本文對農業物聯網電源系統進行全方位研究，為農業物聯網的推廣應用提供可靠的電源解決方案，并結合對農戶指導應用的實例，進行詳細闡述。

2 物聯網技術在農業中的應用范圍

物聯網在現代農業中的應用主要有以下幾個方面：

（1）應用傳感器網絡建立精準的農業生產控制系統，收集溫室、田間的環境數據，監測作物的生長情況，以實現生產作業規劃、自動生產控制等。

（2）應用RFID（射頻識別，Radio Frequency Identification）技術實現現代養殖業生產、加工、批發以及零售等各個環節的有效管理，構建食品供應鏈跟蹤與可追溯體系。

（3）隨著物聯網的技術進步和推廣應用，物聯網與農業的融合不斷加深 ，除農業生產環節外，還將在農產品電子商務、農村社會管理、農業信息服務、農業規?；l展等方面大顯身手。

3 農業物聯網電源系統分類與解決方案

農業物聯網應用技術離不開電源供應，由于農業物聯網應用的多樣性，對電源供應方式的要求也相應多種多樣。在農業物聯網中，供電系統根據模塊功能可分為：數據處理與控制中心供電、無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network，WSN）供電、指令執行機構供電等三個部分。

3.1 數據處理與控制中心供電解決方案

數據處理與控制中心是整個農業物聯網系統的核心，該部分對供電要求最高，必須做到7*24小r不間斷供電。主電源由市電線路供電，由于農村電網電壓不穩，且時有停電的情況，所以必須裝備在線式UPS（備用電源系統）。規模化農業生產投入非常大，為確保用電不間斷，UPS系統必須采用雙機互為備份，備用電源系統的電池組容量應根據當地單次停電最長時間及所有設備總功率來確定，市場上常用的鉛酸電池由于其壽命短，使用效果不佳，不適合應用于農業物聯網這類需要長期穩定電源的場合。備用電源系統的電池組應選用鋰電池組，鋰離子電池以單位能量密度大、壽命長、重量輕、體積小等優點著稱，能勝任野外惡劣的環境?？紤]到農村時常停電，有時候UPS的電池組會因市電供應不足而充不滿電，給農業安全生產帶來隱患，因此，還應在房頂或附近的空地上架設功率適用的太陽能電池板，有陽光的日子可以給后備電池組進行充電，還可將多余的電能提供給系統用。考慮到在極端情況下會出現連續多日的陰雨天氣，導致在市電長時間斷電的同時，太陽能電池板無足夠的日照時間來給電池組充電，當電池容量過低時，系統將向管理員發出報警信息，在得到管理員回復確認后，啟動備用發電機來給系統供電，以保證農業生產的連續性。該方案供電原理見圖1所示。

3.2 無線傳感器網絡供電解決方案

無線傳感器網絡是由大量低廉的微型傳感器組成的負責感知、采集和處理檢測區域中信息的網絡系統，其通過無線方式進行通信，采用多跳、自組織的方式組成一個網絡體系。通常一個無線傳感器網絡由終端傳感器節點、匯聚節點、管理節點組成。

無線傳感器網絡節點的能耗決定整個網絡的生命周期。無線傳感器網絡節點比較分散，從硬件結構看，節點的能耗主要是在微處理器模塊和無線通信模塊。這為設計供電方式時提供了思路，以實現網絡的低功耗及可持續性供電。

3.2.1 終端節點供電方案 終端節點可以從外界感知相關信息，采集所需要的環境參數。主要獲取風向、風速、雨量、光照及農田中空氣的溫濕度數據，為灌溉量的決策提供依據。一個終端節點一般由傳感器單元、處理單元、收發單元以及電源模塊構成， 電源模塊可采用太陽能電池板、無線充電和鋰電池共同供電的方式來提供電源，實現終端節點能源的持續供給。在無光照的使用環境中，可只提供無線充電方案對節點的鋰電池進行充電，但必須采用適合的無線充電算法，以確保終端節點能夠補充到可以維持其正常工作的電能。終端節點供電原理見圖2所示。

采用太陽能電池及無線充電方式充電改變了傳統節點能量單向遞減的過程，實現了節點能量自給，無須為節點更換電池。

在大規模的現代化農業生產中，傳感器節點的使用量非常大，且分布區域廣，部署環境復雜，如果全部使用耗能型電源（電源的電量越用越少），經過一段時間后，節點將因缺電而停止工作，而通過更換電池的方式來補充能量是不現實的，會造成的農業生產難以預計的損失。因此，通過研究使用無線充電的方法來對大量的無線節點進行動態充電，采用合理的充電調度算法，當節點的電池電壓低于設定值時，向控制中心發送充電請求信號，控制中心發出指令給智能無線充電系統（或無線充電機器人），由智能無線充電設備根據控制中心的指令，對缺電的節點定向充電?？刂浦行倪€可根據每個節點歷次發出的充電請求，預測出該節點下一次應充電時間，提前對節點進行充電，確保無線節點能夠長期使用。無線充電原理見圖3所示。

3.2.2匯聚結點供電方案 在無線傳感器網絡中，匯聚節點負責協調節點間通信，處理數據。匯聚節點包括處理器、射頻芯片、GPRS模塊和電源模塊，是終端節點通往控制中心的一個樞紐，其能否持續正常工作，關系到所管轄區域的農業生產成敗。匯聚結點的功耗往往比終端節點大很多，因此其供電部分，主要采用以固定電源供電為主，太陽能充電為補充的供電方式。為確保萬無一失，當以上供電方式失效且電池剩余電量低于設置值時，匯聚結點將向控制中心發出供電異常警報，以便管理人員及時排除供電故障。匯聚節點供電原理見圖4所示。

3.3 執行機構供電解決方案

數據處理中心把各節點收集上來的數據進行綜合分析，并根據運算結果，控制執行機構進行相應的操作（如水泵、風扇、卷簾機、加熱器、增氧機等），以實現灌溉、溫濕度控制、光照控制等農業自動化的目的。這些設備多為大功率設備，因此，執行機構的電源必須由大功率的電源提供。在實際應用中，其供電方式可參考控制中心供電方式。

4 農業物聯網電源解決方案應用實例―南陽鎮高密度環保魚類養殖項目

在農業物聯網電源系統應用解決方案研究過程中，根據廣西南寧市南陽鎮水產養殖農戶的要求，設計實施了高密度環保魚類養殖物聯網系統，現結合此系統，對前述電源解決方案進行應用闡述。

4.1 南陽鎮高密度環保魚類養殖項目簡介

采用農業物聯網系統的南陽鎮高密度環保魚類養殖項目，取得了顯著的養殖成效，其養魚密度可以達到一般狀況下的8倍，帶來的經濟效益明顯，同時減少污染，具備較強的推廣應用價值。項目包括控制中心和養殖基地兩個組成區域，控制中心設在農戶居住區，養殖基地位于野外。養殖基地根據養魚生態鏈劃分為養魚系統、沉淀物處理系統、微生物水處理系統、微生物利用系統、水體消毒與循環再造系統、安保系統等幾個子系統，每個子系統都包括傳感器及控制部件。這些子系統都由相應的電源模塊進行支持。

4.2 高密度環保魚類養殖項目的電源系統

4.2.1 電源系統分類 結合實際情況，項目電源系統分為數據中心供、傳感器網絡供電、執行機構供電等三個部分。

4.2.2 供電方案 數據中心供電：數據中心建設在控制室內，架設有數據處理服務器。供電系統以市電為主，在供電回路中串聯一臺在線式UPS，當市電供應中斷時，UPS為服務器提供24小時不間斷的電源供應，保證數據處理服務器能夠連續正常運轉。

傳感器網絡供電：由于該養殖基地建設在野外荒地上，離數據處理與控制中心相距大約2公里遠，無穩定的市電供應來源，架設專用供電線路成本過高，因此，傳感器網絡供電主要以太陽能發電系統為主，備用發電系統為輔。傳感器網絡主要由匯聚結點綜合控制器及終端結點數據取樣傳感器構成，總功耗約為15W。匯聚結點直接使用有線方式供電。終端傳感器結點通過無線傳感器網絡與匯聚結點連接，使用自帶電池供電，當電量小于設定值，即發送數據給控制中心，控制中心發出無線充電指令給管理員確認后對該結點進行無線充電。

執行機構供電：執行機構主要由水泵、紫外線消毒裝置、增氧泵、LED照明燈、電磁閥等構成，總功耗約為200W。執行機構供電方式與匯聚結點相同。

4.2.3 供電設備 供電設備主要有：智能電源管理系統、4塊單體實際功率為100W的單晶太陽能發電板、12V200AH磷酸鐵鋰電池組、太陽能充電控制器以及500W直流轉交流DC12V-AC220V逆變器等。4塊太陽能面板并聯工作，每塊太陽能板最高輸出電壓18V、電流5.5A。根據南寧地區經緯度計算得知，每天的有效發電時間約為6小時，日發電量2.4KWH。太陽能供電示意圖見圖5。

太陽能控制器主要功能是將太陽能發電板發出來的連續但電壓不穩定的直流電轉換成穩定的直流電，對鋰電池組進行充電。

磷酸鐵鋰電池組主要是將太陽能板發出來的電能進行存儲。由于養殖基地無市電供應，因此對電池組各方面的要求較高，須能在0-60攝氏度范圍內工作，且電池組連續工作5年容量不能少于80%，所以磷酸鐵鋰電池組為最佳選擇（磷酸鐵鋰電池充放2000次循環，容量不低于80%；工作溫度范圍：0-80攝氏度）。

電源逆變器主要功能是將儲存在電池組中的12V直流電轉化為220V交流電，供給基地內所有220V用電設備使用。逆變器的最大功率為500W，可滿足基地內所有用電設備同時使用。

備用發電系統主要由一臺功率為1KW的汽油發電機構成，當日照不足導致太陽能發電板無法對電池組進行及時充電時，控制中心根據匯聚節點傳來的電池剩余容量數據通知管理員，管理員可通過手機遠程啟動發電機對鋰電池組進行充電，當管理員不能在規定的時間內進行回復時，控制中心將直接啟動備用發電機進行充電。

4.3 實施情況小結

在電源系統解決方案有效實施的情況下，此項采用物聯網技術的高密度環保魚類養殖項目得到順利開展，除經濟效益明顯外，其應用解決方案對于我國廣泛分布的山間、野外的農業生產系統都具有一定的借鑒價值。

5 結論與展望

有效供電問題一直是影響物聯網在農業領域推廣應用的重要瓶頸，本文針對農業物聯網電源系統進行了詳盡分析，并提出相關解決方案。展望未來，除了按本文撰述為系統中各部分提供穩定可靠的電源供應之外，還應盡可能的減小各節點的功耗，做到開源節流，以提高整個系統的可靠性。隨著電子科學技術不斷快速發展，相信在不久的將來可研發出在使用壽命期限內不需要進行能量補充的終端傳感器，以及更多的節能環保配件，大力推動農業物聯網產業快速發展。

農業物聯網論文:傳感儀器在農業物聯網發展中的作用

摘 要 農業物聯網作為新一代的信息技術在農業領域的綜合應用，在很大程度上促進了我國的農業信息化的發展。通過改變傳統的農業生產方式，進而促進我國農業向精細化以及智能化的方向轉變。本文從農業物聯網的概念著手，對農業物聯網與傳感儀器的發展進行研究。

【關鍵詞】農業物聯網 傳感儀器 研究進展

我國是農業大國，想要實現我國農業的可持續性發展，就必須要借助科學的技術手段，通過利用智能化以及信息化的技術管理，；來實現我國傳統農業的轉型，進而為我國現代農業的發展做出更大的貢獻。在我國現代農業的轉型過程中，農業物聯網以及傳感器的研究進展發揮著關鍵性的作用。物聯網技術是二十一世紀的新型技術，在世界各國都得到了普遍的關注。物聯網主要涉及三個層面，即感知層、傳輸層以及應用層。農業傳感儀器在物聯網中隸屬于感知層，通過傳感器可以對農作物進行一定的了解，農業信息的傳輸需要通過農業物聯網傳輸層這個介質實現，傳輸層能夠有效的保障農業信息的獲取，物聯網的應用層主要是對農作物的生產加工等進行有效的管理。通過對物聯網這三個層次的研究與發展，可以對現代農業的發展起著一定的積極影響。

1 農業物聯網的概念分析

在二十世紀末期，物聯網概念被提出，農業物聯網主要是通過各種傳感器來對信息進行采集，幫助農民及時的發現農業生產問題，并且對發生問題的位置進行準確的定位。這樣農民就能通過機械生產的模式對農業實現智能化以及自動化的生產。物聯網是繼計算機、互聯網以及移動通信網之后的被世界公認的信息產業。物聯網是以感知為前提，實現人與人、人與物以及物與物的全面互聯的網絡。通過傳感器對物理世界的各種信息進行獲取，再通過局部的互聯網、無線網絡以及移動通信網等各種通信網絡進行交互傳遞，進而實現對世界的感知。

2 農業物聯網技術的研究進展

2.1 農業物聯網的技術組成分析

農業物聯網主要由感知層、傳輸層以及應用層三個方面構成，感知層主要是由各種感知器以及傳感節點組成，主要是對土壤水分以及苗情的長勢等農業信息進行獲取。傳輸層主要是通過有線或者無線的方式將感知層獲取的各類數據信息傳輸到應用層上。應用層再對收集的信息進行有效的處理和決策，進而實現對農業生產過程的管理與控制。

2.2 農業物聯網的感知技術

在農業物聯網中，感知技術一項關鍵性的技術，傳感器則是感知技術的核心。近些年來，我國的農業傳感器技術的發展步伐比較快，主要有農業信息傳感器以及農業環境傳感器。當前，光、水等常規的環境傳感器發展已經比較成熟，土壤傳感器是目前農業傳感器研究的重點。采用電子以及電磁學等方法對土壤的電阻以及電容等參數進行測量，很容易受土壤組成的影響。利用電磁波對土壤進行測量可以對土壤的結構以及物理化學性質等進行測量。電化學方法可以對土壤中的某些離子等進行測量，土壤的組成具有一定的復雜性，因而，原位測量傳感器在國際范圍中都是研究的難點。信息傳感器同樣也是研究的難點，主要采用光學以及電磁學等物理學原理，根據被測對象的性質來對動植物生命體進行檢測，然而動植物生命過程具有一定的復雜性，想要對其信息進行精準的探測，就必須在其計量模型上有一定程度上的突破。

2.3 農業物聯網通訊技術分析

農業環境具有一定的復雜性，因而想要實現農業物聯網信息的傳輸對通訊技術進行簡單的搬用是不行的，要根據實際情況選擇適宜的通訊方式。農業設施中不僅要考慮墻體的厚度，同時還要考慮材質對傳感器節點之間的信息通訊的影響。比如，大田的作物要考慮農作物的高度以及地形地貌特征對通訊的影響，基于此種情況的考慮，節點布設以及節能機制就成為研究的重點。果園中樹冠的形狀以及與天線的相對高度直接影響著信息的傳輸。

2.4 農業物聯網應用分析

農業物聯網應用是一個閉環控制的過程，在農業物聯網應用中其關鍵性的技術有云計算以及云服務。因為，農業具有一定的生命特性以及生態區域性特征，因而農業的物聯網應用很難通過一種技術以及模式來對問題進行解決。在實踐中，一般都是按照實際的情況來對物聯網進行應用。就其應用模式而言，可以是WEB服務應用也可以是智能的單體應用。

伴隨著科學技術的不斷進步，很多歐美發達國家都對農業物聯網應用開展了示范性的研究。在農業生產中實現了物聯網技術的實踐與推廣。我國在此基礎上也開展了一系列的應用研究，為我農業的發展奠定了技術基礎。

3 農業物聯網發展趨勢分析

在農業生產的過程中，應用農業物聯網技術對于農業的生產管理具有很大的積極作用。以下分別從幾個方便對農業物聯網的發展前景進行闡述：

3.1 農業傳感器的新研究

農業傳感器是農業信息獲取的“眼睛”在農業物聯網信息感知系統中發揮著積極的作用。全新的農業傳感器的研究在農業物聯網產業中也是不可忽略的關鍵環節。伴隨著科學技術的進步，微機電系統農業傳感器也將成為重要的研究領域。

3.2 農產品的生產更加精細化

伴隨著農業物聯網技術的不斷發展，對于農產品的精細化的管理將會成為農業物聯網發展的方向。通過物聯網技術對農作物進行精準化的播種、育秧以及對其生產環境進行精確的控制等，都在很大層面上節省了人力資源，提高了農業生產的附加值，進而更好的促進我國農業精細化的發展。

4 結語

綜上所述，雖然物聯網在農業實踐中的應用依舊面臨著很大的挑戰，但是隨著物聯網產業的標準化的逐步建立與完善，以及農業物聯網技術的不斷進步，將會更快的促進我國農業現代化的發展。

農業物聯網論文:銅山區發展農業物聯網的主要做法與問題思考

摘 要：銅山區農業物聯網技術經過近十年的推廣，取得了一定成績，示范點數據采集、傳輸、儲存運行良好，但同時也存在不少問題。該文介紹了銅山區應用農業物聯網技術的主要措施，針對存在的問題提出了相應的對策建議。

關鍵詞：農業物聯網；主要做法；問題；應用；銅山區

按照國家關于“互聯網+農業”工作要求，貫徹落實農業物聯網技術發展規劃和措施，銅山農委結合實際情況，積極推進物聯網、云計算和虛擬化在農業領域的應用，截至2016年年底，農業物聯網技術應用面積比例達24.5%。

1 主要做法

1.1 因地制宜，制定2016―2018年農業物聯網發展規劃 根據農業部關于“互聯網+農業”工作部署，按照區委、區政府農村工作要求，區農委制定《銅山農業物聯網技術應用三年發展規劃》。其中2016年建設智能園區1個，智能溫室23.33hm2，自動化養殖場3個，新增漁業智能養殖面積6.67hm2，物聯網應用面積占比達到24.5%。2017年建設智能溫室6.67hm2，自動化養殖場5個，新增漁業智能養殖面積10hm2，物聯網應用面積占比達到27.2%。2018年新增漁業智能養殖面積13.33hm2，智能溫室33.33hm2，自動化養殖場5個，物聯網應用面積占比達到29%。

1.2 深入農村調查研究，督促農業物聯網工作進展 區農委高度重視農業物聯網技術應用發展工作，要求必須抓住機遇，因地制宜，做出銅山特色。研究制訂《銅山區“互聯網+農業”發展工作實施方案》，成立了由農委主任任組長，分管業務工作副主任任副組長，信息科科長及各鎮（辦事處）農技中心主任任組員的全區農業物聯網工作領導小組，負責該項工作的督查推進、考核獎懲等。工作組深入到農村田頭地邊、養殖圈舍和林場魚塘等地方，同老百姓親切交談，了解他們在種養殖方面面臨的困難，研究制定解決方案。另外，依托農業信息化工程，完成植保物聯網技術管理平臺建設，運用植保決策系統、移動工作系統及數據資料庫管理系統，實現農田病蟲情況的及時發現和預警，有利于廣大農戶提前做好病蟲害的防范工作。

1.3 組織各類培訓，為農業物聯網發展積蓄人才 區農委科教科和信息科積極配合，邀請各大院校教授、物聯網技術及系統集成專業人才，加強對大學生村官、復員軍人、農村創業青年、合作社負責人、回鄉畢業生等人員的物聯網技術及農業智能化方面培訓，為有效解決農業信息化發展積蓄人才，2016年累計培訓600多人次。通過培訓，銅山久久生態園技術人員熟練掌握蔬菜種植物聯網技術，并安裝了大棚物聯網設備，通過溫室傳感器獲取大棚的環境信息，然后將信息通過網絡傳到中央處理器，經系統自動分析后確定溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等指標是否在正常范圍內，基本實現了蔬菜種植自動化、智能化。

1.4 引導社會投資，推動農業物聯網技術應用 銅山區農委大力宣傳農業物聯網技術的作用，鼓勵社會資金用于物聯網技術方面的投資。徐州嘉祥草莓專業合作社位于徐州市南郊的臺上村，全村草莓種植面積約400hm2，合作社成員2 800多人，通過區農委牽線搭橋，與南京農科院合作建立草莓組培室，利用自有資金為智能溫室添置一套物聯網應用系統，根據草莓物聯網管理系統提供數據資源，研發草莓新品種獲得成功。而且將草莓新品種在全村統一種植，統一追肥以及防治病蟲害，節約了勞動成本，提高了收益。

2 存在的主要問題

2.1 農業物聯網投入成本大，運維技術要求高 國家對于農業各項建設給予財政支出力度逐漸加大，銅山區級財政支出也隨之水漲船高，但目前還遠不夠，要建設農業物聯網需要下大力氣支持，尤其是農業物聯網是高技術、高產業、高市場化的a業，要達到發達國家農業的程度沒有財政支持是不行的。

2.2 現階段農業物聯網技術不成熟，產品存在缺陷，集成運用不夠 目前我國農用傳感器種類不到世界的10%，國產化率低，性能不夠穩定，使得監測數據不夠準確，需要經常校正，而且器材壽命短。

2.3 物聯網應用技術人才缺乏，在農業上運用程度不高 農業物聯網在我國尚處于起步和轉型階段，一些人認識還不深，對于建設農業物聯網的做法更是有待進一步探討。

3 解決途徑

3.1 爭取財政項目支持，引導社會各方投資 要緊緊圍繞推進農業供給側結構性改革，按“政府引導、市場主體、多元投入、協調發展”總體思路，大力實施“互聯網+”現代農業行動。從生產、經營、服務方面入手，加快補齊生產信息化這一農業農村信息化首要任務的短板，利用互聯網、物聯網、大數據等發展精準農業、智慧農業，推行“專家+推廣單位+示范戶”模式，大膽探索租賃合作、政府購買服務、設備入股等應用機制。加大物聯網項目工作推進，整合社會投資，加強農業物聯網基礎設施建設，打通為農服務“最后一公里”。

3.2 利用現有技術設備資源，促進農業智能化生產 當前物聯網設備還不夠接“地氣”，在滿足農民使用需求方面還要繼續探索，銅山區農委正在研究建立農業信息補貼制度，加快推動將農業物聯網相關產品和裝備納入農機購置補貼目錄，以此鼓勵電信運營商和科研院校等社會力量的積極性，降低傳感器等儀器設備的成本，通過單項技術突破與集成應用并舉，逐步形成政府引導投資主體多元化、運行維護市場化的農業物聯網發展策略。

3.3 加強農業物聯網技術培訓，建設典型示范基地 農業物聯網需要新型的知識農民作為基礎，因此需要加大對農民的科技文化培訓，建設物聯網技術應用示范基地，通過現場參觀和教學，不斷提高其對農業物聯網技術的認知能力，逐步把他們培養成為懂科技、懂電腦、懂網絡、懂市場、懂管理、懂運營的新型知識農民。

4 發展方向

從發展規律上看，智慧農業是現代先進的生產方式，農業進入掌握包括土壤、環境、植物生長全過程的時代，而智慧時代就要更加智能化地管理農作物生長過程等。最新的《全國農業農村信息化發展“十三五規劃”》透露，物聯網技術有望在農業部確定的200個國家級現代農業示范園區獲得農業部和財政部的補貼，重點開展先行先試，讓農村信息化總體水平在今后5年提高到35%。因此，銅山區要利用好國家給予農業物聯網發展機遇，加大物聯網技術推廣的精準覆蓋，推進物聯網技術同種植、養殖和水產的深度融合。

（責編：張宏民）