基于4G技術的智能農業小氣候監測系統

摘要：隨著網絡技術發展及創新，其在各行各業中有著不可或缺的地位，尤其在農業發展方面有重要指導作用。近年來，4G技術廣泛普及，使得農業中小氣候監測成為現實，并高效率地促進我國農田、果園、林地、大棚種植業發展。本文就4G技術對農業氣候監測的特點及應用情況進行有效分析。

關鍵詞：農業；氣候；4G技術；監測

中圖分類號： S714 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.04.035

農業小氣候指的是果園林地、大棚、農田中貼近地表的環境參數。4G技術傳感器在農業發展小氣候監控中的普遍應用，為農作物種植優良發育和生長提供重要保障。4G技術監控可分為感知、傳輸和應用三個階段，其中，感知是指土壤溫度、濃度等環境具體信息數據的采集；傳輸是將所有采集的數據經由傳感器輸入分析系統的階段，在其輸送過程中，受采集數據復雜性、海量性影響，容易造成傳輸信道擁堵，影響數據分析準確性。因此，4G技術的高效、合理運用對小氣候監控有著重要意義。

1 小氣候中4G技術監控的特點分析

1.1 數據的準確采集

農作物種植環境中對外部環境有著嚴格的要求，尤其對氣候因素的要求最為顯著。適宜的光照強度、空氣和土壤溫濕度、二氧化碳濃度能有效提高作物生長效率，因此準確采集和分析農作物中小氣候情況，可利于研究人員及時改善氣候環境的不適宜性，以促進作物生長，提高農業發展效率。

1.2 動態監控信息管理

數據采集具有海量性、復雜性的監測特點，因此數據的動態監控管理極為重要。通過實時監控，可在一天內多時態的查看農業情況，及時發現不良情況并予以調整。同時，可在數據不符合作物實際需求時發出警報信號，提醒農業人員給予有效預防措施，保障生長效率。例如土壤濕度下降時可提醒水源灌溉，濕度過高時則停止水源灌溉[1]。

1.3 視屏監控的可視化

為確保農作物生長順利，則需定期親自前往查看作物長勢、風害、水害、病蟲害情況，這無形中加大了物力、財力和人力的浪費。人為檢查并不能完全發現不良情況，可能出現檢查遺漏，影響判定準確度[2]。而可視化監控能夠利用攝像頭多方位、多角度旋轉掃描的特點，以有效并全面的查看視頻信息，提高作物長勢的分析效率。

1.4 定位服務

農業管理存在分布廣泛、數量多的特點，通過4G定位能夠準確判斷某一農田、大棚或果園林地小氣候情況，以便工作人員能及時對作物生長情況做出管理和改善，以促進農作物快速生長。

2 4G技術在小氣候監控中的應用

智能農業是集傳感器、監控、視頻傳輸和計算機操作為一體的發展模式，其很好的應用了4G技術的各種特點。通過智能軟件的有效監控和數據分析，使得農作物生長環境、生長局勢得到正常及合理發展，為智能農業管理提供重要指導。

2.1 感知階段中傳感器排布設計

田地分布區域和環境不同，其傳感器的設置類型也會不同。因此，傳感器設計的節點可依據農田位置和實際情況設置特定的匯聚節點，并依據各個節點存在的多跳技術匯總數據。傳感器分布陳列中，4G路由匯聚節點為父節點，其通信范圍中的路由節點則定為子節點，并將路由節點通信范圍內的節點定為路由節點的子節點。其通信特點是子節點到父節點通信，相互之間不通信，由此形成了一種簇樹結構，使得信息采集的通信結構更為簡單和明確。但其對樹根部節點的數據信息傳送存在反復性，因而容易造成節點能量衰竭，致使區域信息輸送錯誤或數據丟失，導致工作人員不能及時正確查看作物生長狀況。

2.2 4G網絡專項傳輸

4G網絡可達100兆寬帶，可為數據、視頻傳輸和云計算提供通信效率保障。通過4G網，工作人員可以共享云計算系統中的智能溫濕度監控技術，以實現對農業小氣候的遠程測控。例如大棚溫室監控，通過遠程采集獲取小氣候數據，再經模型分析后自行監控棚內溫室度，并自動控制內外遮陽、噴淋滴灌、頂窗側窗、加溫補光及濕簾風機設備，以充分滿足農作物生長需求，實現精細化農業管理格局[3]。因此，從信息數據處理和系統監控后續性發展考慮，4G技術專用通信網絡具有較高應用效果，其具備組網靈活、通信范圍大、信息安全和流量實際計費的應用優點。

2.3干擾信號分析

4G網絡傳輸可能會受多途徑效應影響，致使傳輸信號質量及能量下降。同時，小型區域內網絡的覆蓋會發生同頻干擾，從而對監控系統的工作效率帶來影響。對此，可通過網絡路徑的最優選擇計算法以提高頻譜利用效率，保障信號的傳輸能量，以促進農業4G網絡技術的優化及可持續發展。

2.4身份驗證系統

4G技術專有的小氣候監控系統中，4G用戶可經由臺式電腦或手機客戶端，在訪問內網時可直接用IP進行登錄。而外網訪問時，則需進行以下兩個措施：防火墻設置，可有效攔截非法訪問；身份驗證及密碼輸入，以確保用戶使用權益。同時，系統訪問時可對所有訪問信息進行跟蹤和記錄，例如用戶名、IP地址、訪問時間、訪問操作，以便于管理人員對訪問信息予以甄別，提高賬戶安全度。

3 結語

4G網絡技術應用是現代農業發展的必備手段，也是提高農作物生長發育和高產量的重要保障。為提高我國農業發展水平，需積極全面推行農業智能化、自動化、高科技發展模式，以將農業生產者從繁重的勞作中解脫，更好地推動現代化農業發展，提高生產生活質量。

參考文獻

[1]高國昌.農業灌溉智能化系統在農業生產中的應用[J].河北農機，2016（06）：11-13.

[2]聶強.黑龍江墾區發展4G物聯農業的可行性研究及展望[J].北方水稻，2015，45（04）：74-76.

[3]張愛民.利用4G通信網絡實現農業溫室遠程智能測控[J].山西電子技術，2014（01）：52-53.

作者簡介：王汝偉，本科學歷，助理農藝師，研究方向：大田作物種植與管理以及農業環境保護技術。