基于物聯網的智慧農業系統研究

朱亞麗

摘要：我國是農業大國，而非農業強國。信息通信技術和物聯網技術的發展推動了農業、制造業等行業的變革，掀起了“智慧+”的浪潮。將信息通信技術和物聯網技術運用到生產、銷售過程中去顯得尤為重要。文本針對發展智慧農業種植的設想，研究了基于物聯網的智慧農業種植銷售系統，提出了基于物聯網的智慧農業種植銷售系統架構。

關鍵詞：物聯網;智慧農業;系統架構

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）26-0240-02

今年是我國全面建成小康社會目標實現之年，也是全面打贏脫貧攻堅戰收官之年。突如其來的疫情讓我們措手不及，給經濟帶來了損失。但是在黨的領導下，我們堅定信心，團結一致，沒有被問題和困難嚇倒。堅信疫情的沖擊只是短期的，現在我們所要做的是在不放松疫情防控的同時做好經濟復蘇。疫情之后的經濟如何復蘇呢？農業是第一產業，是國民經濟的基礎。發展農業在復蘇經濟的一大舉措，有著舉足輕重的地位[1]。但是，現在越來越多的年輕人都奔赴城里就業，放棄傳統的農業種植。在人們傳統的觀念中，農業種植耗時耗力而且收入低[2]。大多省市的農業種植都由留守老人維持著。隨著城市的擴張，農業種植土地也逐漸縮減。因此，我們迫切需要對農業種植進行轉型。

隨著新一代信息通信技術的發展，全球范圍內掀起了新一輪科技革命和產業變革[3-4]。以人工智能、云計算、大數據等為代表的新型信息通信技術創新活躍，發展迅猛。若能將新一代信息通信技術運用到傳統農業中，必將能推動農業產業鏈改造升級[5-6]。而NFC作為物聯網新興的短距離通信技術，應用很廣泛。本文中提出了基于NFC和物聯網融合的智慧農業種植系統。

1 NFC技術

近場通信技術（NFC：Near Field Communication）是目前使用比較廣泛的新型的無線通信技術，它的工作頻率是13.56MHz，通信距離大約在10cm左右，具有成本低、帶寬高、能耗低的特點[7]。NFC有三種工作模式，分別為點對點模式、讀卡器模式和卡模擬模式。相比于RFID技術，NFC實現了讀寫的功能，而RFID只能實現讀取;雖然傳輸距離短但是安全度高且能耗低。NFC應用很普遍，具備NFC功能的設備可以通過NFC技術相互連接，進行數據交換[8]。目前，NFC主要的應用為手機支付、NFC公交卡、NFC門禁卡、NFC虛擬電影票門票等。

隨著近場通信技術的盛行，NFC技術已經被大多數智能終端操作系統所接收。比如，谷歌發布的安卓操作系統4.1版本、Rim公司的黑莓手機，這兩款手機的操作系統上都使用了NFC技術。NFC技術逐漸成為智能手機平臺應用的手段[9]。尤其隨著安卓操作系統的優勢越來越突出以及操作系統的盛行，安卓操作系統受到眾多智能手機廠商的青睞，這就為基于近場通信技術（NFC）的應用的普及和發展提供了可能。

2 NFC技術在智慧種植系統中的優勢

將NFC 技術應用于智慧農業系統中，以物聯網架構為基礎，搭配智能終端，可以實現農作物智能種植銷售。能夠全程監控和管理每一種農產品生產、加工、銷售的過程，實現生產、加工、銷售過程中的消息無縫對接。種植過程中專家可以通過數據實現過程指導，并將指導信息發送給農戶，幫助農戶事前預警，提高抗風險能力。加工企業、銷售企業掌握每一個環節的信息。與此同時，客戶消費者在購買農產品時能夠更加了解農產品，還可以通過智能終端完成支付。

3 基于NFC技術的智慧種植系統的總體設計

本文對智慧農業種植系統進行了總體設計，總體架構圖如圖1所示。

基于物聯網的智慧農業種植系統由農戶Android智能終端應用程序、專家端智慧農業種植平臺、農業種植中心服務器三個部分組成。

農戶Android智能終端應用程序是農戶實現智能種植的入口，農戶通過使用該應用程序進行農作物信息存儲、農作物信息查詢、農作物種植監測、農作物種植控制、農產品買賣等功能。

專家端智慧種植平臺主要用于農戶將自己的種植的作物問題發送給專家，專家通過終端查看相關問題，給予系統的科學指導，并將指導意見反饋給農戶并上傳至種植中心服務器。

農業種植中心服務器用戶存儲各種農作物信息、種植方法、農產品信息等，采用云計算和大數據對內部數據進行處理，以便用戶在查詢時能給出合理的種植意見。

4 基于NFC技術的智慧種植系統的實現

4.1 農戶Android智能終端應用程序

農戶智能終端必須是嵌入有NFC芯片并且是Android操作系統的智能終端，該終端實現的功能如下。

農作物信息存儲：一年有四季，每一季可以種植多種不同的農作物，每一種農作物的生產習性各不相同。農戶可以將種植過農作物的生長習性信息存儲在數據庫中，方便查看。通過前后信息的對比改良生長方式，增加收入。

農作物信息查詢：該功能主要是通過終端程序查詢農業種植中心服務器中數據。用戶可以根據氣候條件、所處地區、土壤條件設置3個篩選條件進行查詢。農業種植中心服務器會根據設置的條件向用戶推送最適宜種植的農作物以及農作物的生長條件、生長環境。通過最佳推送，可以防止農戶盲目種植，避免了經濟損失。

農作物種植監測：該功能是通過布置多種類型的傳感器來監測農作物生產環境信息，如監測土壤中的溫濕度、空氣中的溫濕度、光照強度、植物養分含量等參數。傳感器采集到的數據寫入NFC標簽，應用NFC讀寫設備將標簽內的數據匯集到服務器，服務器對數據處理和解析，并且將處理后的數據發送給農戶。等農作物成熟后，農戶將農產品信息以及種植過程數據上傳至農業種植中心，農業種植中心存儲的數據可供消費者查看。

農作物種植控制：根據服務器傳送的植物生長環境數據，對數據進行分析處理，將有效的數據通過直觀的動態圖、圖表的形式展示給農戶，同時根據服務器提供的數據處理結果對種植區進行自動灌溉、降溫、液體肥料施肥、噴藥等智能控制。

農產品買賣：農戶的經濟收入取決于農作物的收成。但是好的收成還得有好的銷售渠道。該功能給農戶提供了銷售的農產品的渠道，農戶可以向農作物種植中心提交需要銷售的農產品，銷售中心會根據其他用戶的需求向客戶推送合適的農產品，并且將種植過程數據發送給消費者，一旦訂單達成，農戶可以通過NFC完成訂單支付。

4.2 專家端智慧農業種植平臺

專家端智慧農業種植平臺主要用于接收農戶咨詢信息。傳統農作物種植方法落后，效率低，大部分資源沒有被有效利用而隨地棄置，導致資源浪費并造成環境污染，整個種植過程缺乏系統的科學指導。構建這個平臺之后，農戶可以向專家咨詢種植過程的問題，專家給予正確的指導，并且將指導意見打包傳送給農戶，同時上傳至農作物種植中心服務器。

4.3 農業種植中心服務器

農業種植中心服務器存儲各種農作物信息、種植方法、農產品信息。農戶可以根據氣候條件、所處地區、土壤條件設置3個篩選條件進行查詢適合種植的農作物，避免盲目種植，造成經濟損失。同時種植中心服務器還會存儲專家上傳的指導意見，并對數據進行挖掘分析，推送給需要的客戶。用戶在終端買賣農產品時，一旦訂單達成，種植中心服務器會解析賬單，并與銀行服務器交互，完成支付。

基于物聯網的智慧農業系統功能齊全，打破了傳統的農業種植和銷售方式， 彌補了傳統農業的不足。

5 結語

本文為基于物聯網的智慧農業系統提供了一個切實可行的系統框架，通過該系統可以實現智慧農業種植和銷售。解決了傳統農業種植難、種植累、銷售難的問題。隨著信息通信技術的發展，智慧農業也是未來發展的趨勢。

參考文獻：

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[5] 廖先莉，唐琳，劉星月， 等.互聯網+背景下我國智慧農業的發展策略[J].農業與技術，2020，40（7）：29-30，35.

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[7] 田璇.近場通信在移動互聯網中的研究及應用[D].天津：天津大學，2013.

[8] 孫旭，楊印生，郭鴻鵬.近場通信物聯網技術在農產品供應鏈信息系統中應用[J].農業工程學報，2014，30（19）：325-331.

[9] 秦洪濤.對于NFC移動通信終端的發展研究[J].數字通信世界，2018（5）：133+117.

【通聯編輯：光文玲】