芻議現代化農業發展中測控技術的重要性

江強 長江大學電子信息學院

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芻議現代化農業發展中測控技術的重要性

江強 長江大學電子信息學院

摘 要：隨著測控技術的不斷發展，其在各個領域的作用已經日益凸顯。發揮”信息采集技術”、”近程通訊技術”、”信息遠程傳輸技術智能測控技術”的優點，結合農業生產信息，研究與開發了農作物生產智能測控系統，并開發了關于測控農業生產環境的一系列產品、體系，將其應用于農業生產中將調高農業生產效率，以促進農業產業化及現代化的發展。

關鍵詞：測控技術 現代農業 重要性

隨著信息和網絡技術突飛猛進，農業生產的發展面臨著新的機遇和挑戰，新概念和技術不斷涌現，伴隨著3G-4G、IPv6、M2M、云計算、智能塵埃等技術的快速發展，為全方位的農業感知、農業管理、決策智能提供了發展機遇，為研發成本低、實用性強的農作物生產智能測控產品提供了廣闊的發展空間。我國農業和農村信息化的發展已進入到將信息技術與農業生產相結合以實現現代化農業的目標。在現代化農業方面，我國與發達國家相比仍保持著較大差距，而且適用于農業生產的信息服務產品匱乏，并缺乏簡單且經濟的農業信息化技術產品。在基于信息的智能設備方面，核心技術設備價格偏高，農民難以承擔，且不適合我國小規模化的經營，難以實現大面積應用。

一、現代化農業系統系統分析

農業生產環境是一個復合式開放型的生態系統，包括土壤、肥料、水分、溫度等因素，對農田生產中的環境數據進行迅速、準確地收集、傳輸、控制，對相關因素進行系統性地分析，有利于對農作物生產進行科學化管理。基于農業生產的智能測控系統，是信息的采集、近程通訊的使用、信息遠程傳輸、信息智能分析與測控技術，結合農業生產技術信息，研究完成了智能農業生產測控系統，開發了一系列農業生產環境監測、葉綠素分析、無線傳輸等低成本、實用型的產品。該系統的應用與推廣將有效提升農業生產的技術管理水平，促進農業產業化及現代化的發展。

二、現代化農業測控系統設計

分析物聯網功能特點及現代農作物特征，設計基于測控網絡的農業生產作業流程。系統開發緊緊圍繞測控網絡“感知全面化、傳送可靠化、處理智能化”三項功能的實現，為智能澆灌、儀器導航、自動控制、及時溯源的實現打下研究基礎。

基于測控網絡的農業生產智能系統，智能監控系統的框架結構一般可分為數據采集、數據處理和智能信息處理這3個子系統。每個子系統的功能如下：（1）數據采集系統――可采用DCS與數據庫結合的方案，主要任務是數據采集和存儲；（2）數據處理系統――主要通過數據分析，從大量初始數據中提煉出有價值的狀態信息；（3）智能信息系統――利用智能特征提取、知識處理和決策支持。

三、農業生產測控信息采集終端

“智能測控”的核心是感知，感知包括傳感器信號的采集、集中智能化、組網智能化和服務信息化。生產信息采集終端主要完成農業信息采集與預處理，并通過網絡將信息傳輸給智能測控系統。采集終端還帶有精確計時的時鐘及GPS可準確標定采集信息的時間、地點等信息。

測控系統體系應能同時執行多個任務，增強工作效率；強化網絡能力，便于信息的交流，使處理信息高速化；發展集成化軟件，使用開放性的標準接口，將測控系統的各個組成部分完美的結合在一起；增強安全技術，例如冗余技術、容錯技術、熱插拔技術、數據信息加密技術等，來保證信息的安全。

四、測控技術智能信息處理過程

（一）知識發現。在智能信息處理系統中，典型的信息加工實質就是知識發現（KDD）的過程。其中，趨勢分析、特征提取和數據開采（DM）是關鍵技術。據此可以說智能信息處理的核心是KDD，而實現KDD的關鍵是DM。

（二）動態數據的趨勢分析方法。（1）方法選擇。在現代過程監控中，由于過程變量的動態趨勢能夠很好地反映出技術過程的歷史與現在的工作狀態，并且能對動態過程未來可能的變化進行有效地評估和預測，因此，以動態趨勢形式存儲的歷史數據要比實時數據更為重要和富有價值。這樣，動態數據的趨勢分析方法已成為現代信息處理的重要內容，也為智能信息處理提供了重要的數據基礎。

（2） 趨勢分析。在傳統趨勢分析方法中，進行動態過程的趨勢分析一般需要分為：系統建模、參數辨識和外推預測。然而，對于一個不確定的非線性動態過程，若采用傳統方法，從模型結構的選擇到參數辨識，要大量的數據分析和計算，難以實現實時趨勢分析由于人工神經網絡（ANN）具有通過學習逼近任意非線性映射的能力，將ANN引入系統建模與辨識，并應用于動態過程的趨勢分析是一種新的選擇和努力方向。

（三）遠程測控技術。遠程測控技術在現代化農業相關測控技術中有著不可取代的地位，無線通信、電話網以及專線的遠程測控是其主要的組成部分。同時遠程測控技術廣泛應用于作物檢測、天氣監測、養料輸送等方面。對于地理環境復雜、區域內不易布線、距離遠和用戶密集不夠的區域還可以通過無線通信技術進行遠程控制與測量。

五、結語

綜上所述，計算機集成技術、網絡集成技術、信息集成技術和智能集成技術已成為當前過程監控系統發展的主流。其中，展望未來，智能監控系統的發展目標是：在現有的過程自動監測系統的基礎上，建立以診斷知識為基礎，集成智能的自動故障檢測和診斷、智能信息集成系統的預測函數并通過計算機網絡集成，將目前相互獨立的系統集成為一個管理統一化、監測集中化、決策智能化和控制分散化的綜合型智能測控管理系統，以提升系統的可靠性和安全性。同時，在蔬菜農業設施環境進行定點試驗，目前技術和功能均沒問題，為進一步進行批量產品的開發，降低成本，推向市場奠定了堅實的基礎。

參考文獻：

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