基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)

武文強(qiáng)

摘 要：我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，而非農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)，當(dāng)代中國(guó)的農(nóng)業(yè)體系依舊是以傳統(tǒng)產(chǎn)出模式作為核心構(gòu)成，但是該體系僅僅依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施肥、灌溉等活動(dòng)，一方面導(dǎo)致顯著的資源浪費(fèi)，另一方面也對(duì)生態(tài)構(gòu)成顯著的威脅，會(huì)對(duì)于可持續(xù)發(fā)展形成一定的消極影響。文中圍繞前述問題提出結(jié)合農(nóng)業(yè)專家智能系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)和農(nóng)產(chǎn)品安全溯源系統(tǒng)等三大系統(tǒng)，利用云計(jì)算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、視頻識(shí)別技術(shù)、3S技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、自動(dòng)化和智能化的新型智慧農(nóng)業(yè)平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智慧農(nóng)業(yè);智能化;云計(jì)算;移動(dòng)通信;安全溯源

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2020）06-0-02

0 引 言

智慧農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)體系發(fā)展到新時(shí)期的重要升級(jí)，整合了最新的網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算等多項(xiàng)專業(yè)技術(shù)，依托大量的傳感器安裝與網(wǎng)絡(luò)覆蓋，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的有效追蹤和管控，提供智能化的檢測(cè)、預(yù)判、分析以及指導(dǎo)等服務(wù)，有助于實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)活動(dòng)，提供更為便捷與高效的管理支持[1-2]。

這一解決方案依據(jù)農(nóng)作物的土地狀態(tài)，控制相應(yīng)的資源投入，也就是通過掌握土壤性狀等方面的變化狀況，同步分析整體的生產(chǎn)目標(biāo)，進(jìn)而形成精準(zhǔn)定位的科學(xué)診斷、配方發(fā)展、高效組裝，依靠更為合理的管理機(jī)制，從而提升土壤的生產(chǎn)力，通過更為低廉的投入實(shí)現(xiàn)更為理想的收入，同時(shí)實(shí)現(xiàn)環(huán)境的優(yōu)化，大幅優(yōu)化多方面的農(nóng)業(yè)資源，實(shí)現(xiàn)更加理想的經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境收益[3-4]。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

智慧農(nóng)業(yè)可以高效運(yùn)用當(dāng)代最新的信息技術(shù)，精準(zhǔn)認(rèn)知作物的生長(zhǎng)狀態(tài)以及相應(yīng)的“四情”信息，針對(duì)具體的苗情、墑情等信息開展相應(yīng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及趨勢(shì)研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)出、管理以及救災(zāi)等多方面的有效指揮，增強(qiáng)細(xì)節(jié)作業(yè)與管理的綜合素養(yǎng)，有效察覺產(chǎn)出體系中的各類問題，擬定具備針對(duì)性的管理策略，形成更為科學(xué)的意見與方案，更為高效地推進(jìn)技術(shù)指導(dǎo)，帶動(dòng)農(nóng)業(yè)體系產(chǎn)量與質(zhì)量的提升[5-6]。

智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2 基礎(chǔ)架構(gòu)

2.1 氣象環(huán)境信息檢測(cè)系統(tǒng)

氣象環(huán)境信息可以通過小型氣象站來檢測(cè)，小型氣象站是一套完整的氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，特別適用于小氣候環(huán)境監(jiān)測(cè)，通過搭配不同類型的智能型傳感器，可以實(shí)時(shí)采集戶外的空氣溫濕度、光照、風(fēng)速、風(fēng)向等環(huán)境參數(shù)[7-8]。

環(huán)境信息能夠更加便捷地展示在物聯(lián)網(wǎng)體系中，使得相關(guān)的管理者能夠依靠列表等模式掌握詳盡的環(huán)境參數(shù)，也能夠通過戶外LED屏，集中顯示各個(gè)環(huán)境參數(shù)，同時(shí)還可以添加介紹、氣象信息等功能[9-10]。

2.2 土壤墑情監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程灌溉控制

土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)采集土壤環(huán)境信息，包括土壤水分、土壤溫度等環(huán)境信息，上傳至土壤墑情采集器并控制相關(guān)設(shè)備。墑情數(shù)據(jù)能夠更加便捷地展示到專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)體系中，使得系統(tǒng)中的管理者能夠通過專業(yè)圖表的模式查閱相應(yīng)的墑情數(shù)據(jù)，也可將獲取的數(shù)據(jù)依靠無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)狡脚_(tái)或管理者的手中，隨時(shí)隨地都能了解土壤墑情[11-12]。

遠(yuǎn)程智能灌溉系統(tǒng)分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制，手動(dòng)控制功能和自動(dòng)控制功能能夠任意切換，當(dāng)選擇手動(dòng)控制功能時(shí)，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)控制電腦或者手機(jī)APP就能遠(yuǎn)程手動(dòng)控制澆灌系統(tǒng)開和關(guān);當(dāng)選擇自動(dòng)控制功能時(shí)，可通過在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)控制電腦，設(shè)置開啟和關(guān)閉澆灌系統(tǒng)閾值，當(dāng)土壤水分低于下限值時(shí)，就能延時(shí)自動(dòng)開啟澆灌系統(tǒng)[13]。當(dāng)土壤水分高于上限值時(shí)，也能延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉澆灌系統(tǒng)。土壤墑情監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程灌溉控制系統(tǒng)如圖2所示。

2.3 可視化監(jiān)控系統(tǒng)

作為系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的重要補(bǔ)充渠道之一，系統(tǒng)運(yùn)行過程中，會(huì)以網(wǎng)絡(luò)與視頻等方面的傳輸機(jī)制作為基礎(chǔ)，對(duì)植物與健康等信息開展全方位的監(jiān)控。該系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用功能的高效分布，在云平臺(tái)之中提供專業(yè)的存儲(chǔ)與處理需求，從而滿足客戶端的各類服務(wù)需求[14]。該部分主要有服務(wù)器、攝像頭等多個(gè)構(gòu)成部分，服務(wù)器方面需要解決信號(hào)的傳遞、轉(zhuǎn)換等需求，而且能夠提供便捷的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。僅需要使用者可以連入到互聯(lián)網(wǎng)，即可通過自身享有的權(quán)限獲取圖像查閱等功能，提供非常便捷的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，可以實(shí)時(shí)查看園區(qū)內(nèi)安全狀況和農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)[15]。

3 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

通過安裝在農(nóng)業(yè)基地的各種傳感設(shè)備，實(shí)時(shí)采集特定范圍的環(huán)境、風(fēng)速、實(shí)時(shí)視頻等數(shù)據(jù);并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給農(nóng)業(yè)平臺(tái)，平臺(tái)可對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)開展針對(duì)性的研究與處置。

系統(tǒng)存在對(duì)當(dāng)前種植體系內(nèi)相關(guān)指標(biāo)很難有效測(cè)定、手段較為陳舊等缺陷，使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)整合到農(nóng)業(yè)體系中，通過終端模塊來解決感知的需求。獲取特定區(qū)域的環(huán)境參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度、空氣以及光照等數(shù)據(jù)的高效追蹤，并且綜合運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、3G等現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，滿足該系統(tǒng)的傳輸需求，使得測(cè)定獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)渠道傳遞到平臺(tái)中，以此來解決溫室數(shù)據(jù)的高效追蹤與監(jiān)控。在識(shí)別環(huán)境參數(shù)突破預(yù)設(shè)限值的情況下，平臺(tái)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警數(shù)據(jù)，依靠短信等模式傳遞報(bào)警數(shù)據(jù)，即便在很遠(yuǎn)的距離也可依靠網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)等方式便捷地查看環(huán)境狀態(tài)。用戶運(yùn)用手機(jī)等終端設(shè)備進(jìn)入到系統(tǒng)之后，能夠便捷地查閱監(jiān)控測(cè)定的環(huán)境參數(shù)與歷史數(shù)據(jù)，為用戶處理當(dāng)前監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的情況提供數(shù)據(jù)參考[16-17]。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖3所示。

4 結(jié) 語

智慧農(nóng)業(yè)是我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì)，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用，突破了農(nóng)業(yè)市場(chǎng)環(huán)境下的時(shí)空制約，農(nóng)產(chǎn)品的購買、流通等環(huán)節(jié)中形成的數(shù)據(jù)信息，將會(huì)獲得及時(shí)的監(jiān)控，高效傳輸，從而高效處理信息的不對(duì)稱問題。智慧農(nóng)業(yè)和當(dāng)代生物技術(shù)方法充分結(jié)合，這也是新時(shí)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向。伴隨著智慧農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，當(dāng)下已經(jīng)形成了一個(gè)行政引領(lǐng)、社會(huì)保障、市場(chǎng)促進(jìn)、民眾支持的良性運(yùn)行模式，體現(xiàn)了長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的潛力和可能性，對(duì)于社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展將會(huì)發(fā)揮更大價(jià)值。

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