基于智慧農(nóng)業(yè)的生態(tài)旅游的應(yīng)用研究

熊純 楊博雄

摘要：在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的過程當(dāng)中，隨著嵌入式物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、云計(jì)算服務(wù)等新興技術(shù)與旅游行業(yè)深度融合，智慧旅游實(shí)現(xiàn)了依托“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)發(fā)展的進(jìn)一步得到轉(zhuǎn)型和升級(jí)的機(jī)會(huì)，物聯(lián)網(wǎng)模式下的智慧旅游的發(fā)展也迎來新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。智慧農(nóng)業(yè)也將是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。但是當(dāng)前智慧農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)形勢(shì)單一，主要還是采取傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制管理復(fù)雜，數(shù)據(jù)挖掘能力低下。該文將充分利用NB-IOT、6LowPAN新一代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、視頻大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，使智慧農(nóng)業(yè)的數(shù)據(jù)挖掘能力增強(qiáng)，管理簡(jiǎn)單化，加以5G的發(fā)展，在不久的將來此技術(shù)會(huì)提升到一個(gè)新的高度，其數(shù)據(jù)的采集能力和時(shí)效性以及準(zhǔn)確性會(huì)大大的提高。開展生態(tài)旅游業(yè)務(wù)，拓展產(chǎn)業(yè)鏈，提高智慧農(nóng)業(yè)的附加值。

關(guān)鍵詞：6LowPAN;物聯(lián)網(wǎng);智慧旅游

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）23-0172-02

在對(duì)智慧農(nóng)業(yè)與生態(tài)旅游應(yīng)用系統(tǒng)的研究中，要使整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)達(dá)到正確率可觀的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，簡(jiǎn)易化的終端控制，以便于提高整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀態(tài)。而在實(shí)際傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)應(yīng)用平臺(tái)上，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)設(shè)備以及所采用通訊方式的原因，會(huì)出現(xiàn)傳輸效率低下，數(shù)據(jù)間接性中斷等問題。本文將提供一種使用NB-IOT、6LowPAN的新一代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、結(jié)合視頻大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，使智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的整體數(shù)據(jù)挖掘能力增強(qiáng)，使之管理簡(jiǎn)單化，搭配Web管理操作便捷化。

1 智慧農(nóng)業(yè)與生態(tài)旅游應(yīng)用系統(tǒng)的基本思想

智慧農(nóng)業(yè)與生態(tài)旅游應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)為多系統(tǒng)的結(jié)合，主要包括以下幾個(gè)子系統(tǒng)：

（1）智慧農(nóng)業(yè)旅游大數(shù)據(jù)系統(tǒng)

采用新一代無線傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)對(duì)一處景觀農(nóng)業(yè)示范區(qū)進(jìn)行智慧農(nóng)業(yè)和旅游大數(shù)據(jù)示范區(qū)建設(shè)。

（2）農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境物理量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

主要用于平臺(tái)中的人氣環(huán)境監(jiān)測(cè)，土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)，也包含了太陽能和風(fēng)力雙供電系統(tǒng)視頻圖像采集功能，能夠保留下數(shù)據(jù)以供可視化。

（3）灌溉系統(tǒng)控制

采用無線中央控制實(shí)施每個(gè)區(qū)域的自動(dòng)化灌溉，既可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)灌溉設(shè)備進(jìn)行控制，又可自行設(shè)定和調(diào)整灌溉水量和灌溉時(shí)間。

（4）無線通信系統(tǒng)

系統(tǒng)將采集到的所有物理量數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳到云計(jì)算與大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。

（5）旅游人員畫像與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

建立人員的畫像標(biāo)簽數(shù)據(jù)模型，對(duì)前來的旅游參觀人員進(jìn)行人臉識(shí)別，并進(jìn)行客流統(tǒng)計(jì)。

2 智慧農(nóng)業(yè)與生態(tài)旅游應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)施路徑

2.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

采用Eclipse作為開源固件的開發(fā)IDE程序，編譯器采用GUN GCC開源編譯器，方便進(jìn)一步開發(fā)。并配備OPEN OCD開源的調(diào)試軟件以進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)的調(diào)試。在云平臺(tái)的選擇上選擇了LAMP的開源架構(gòu)方式，并結(jié)合Vagrant，方便進(jìn)行本地的平臺(tái)搭建以及部署，同時(shí)還支持Docker Container。開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)圖如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)硬件平臺(tái)部署

系統(tǒng)的硬件平臺(tái)主要包括：

（1）嵌入式硬件：提供了多種硬件接口：I2C/SPI/UART/PWM。能夠支持多種執(zhí)行器：水閥，電機(jī)，舵機(jī)等。支持多種傳感器：溫度，濕度，土壤導(dǎo)電率，土壤濕度，土壤酸堿度，風(fēng)速，風(fēng)向，雨量等。

（2）自供電系統(tǒng)硬件：風(fēng)力發(fā)電機(jī)，太陽能電池板，集成電池充電和保護(hù)裝置。

（3）視頻采集硬件：支持高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭，支持硬盤錄像機(jī)，高性能視頻處理服務(wù)器。

（4）用戶交互硬件設(shè)備：大屏幕視頻，圖片，文字內(nèi)容的交互展示，QR碼掃描識(shí)別用戶交互推送相關(guān)信息。

（5）異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)硬件：支持2G/3G/4G/5G/NB-IOT支持Wi-Fi和Ethernet支持低功耗物聯(lián)網(wǎng)和6LoWPAN。

通過高清的視頻采集卡來進(jìn)行圖像的采集以及記錄，通過異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以傳輸給用戶的可視化Web界面通過大屏幕直觀的觀看效果。同時(shí)傳輸給服務(wù)器進(jìn)行圖像視頻的分析以及數(shù)據(jù)處理，得到各個(gè)需要的信息并記錄下來。服務(wù)器結(jié)合嵌入式硬件中傳感器所采集到的信息以及圖像分析得到的信息傳輸給軟件部分處理。硬件部分實(shí)現(xiàn)路徑圖如圖3所示。

2.3 系統(tǒng)軟件平臺(tái)部署

系統(tǒng)的軟件部分由多個(gè)功能模塊組成：

嵌入式固件的軟件：主要由Eclipse來進(jìn)行開發(fā)以及燒錄。主要負(fù)責(zé)通過連接異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的方式來進(jìn)行快速，穩(wěn)定的信息傳輸。能夠?qū)鞲衅鞑杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行打包封裝通過TCP/UDP的協(xié)議進(jìn)行發(fā)送，以達(dá)到安全傳輸?shù)哪康摹Ｍ瑫r(shí)嵌入式固件軟件還要有自動(dòng)控制的功能，在系統(tǒng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)設(shè)值或者異常后作出相應(yīng)的判斷。

視覺采集計(jì)算：視覺采集分析，人臉識(shí)別算法程序搭載在云端的服務(wù)器上，分析得到的圖像信息以及數(shù)據(jù)能夠得到具體的旅游畫報(bào)以及旅游信息的可視化，農(nóng)作物信息，生長(zhǎng)狀態(tài)的可視化。以及更加正確的病蟲害預(yù)警，自動(dòng)灌溉，自動(dòng)施肥等判斷。

軟件系統(tǒng)之間的相互協(xié)調(diào)，數(shù)據(jù)傳輸通過6LowPAN異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，具體關(guān)聯(lián)圖如圖3所示。

2.4 平臺(tái)示范區(qū)部署

我們選取了一塊土地來進(jìn)行平臺(tái)示范區(qū)的搭建，在該示范區(qū)通訊模塊實(shí)現(xiàn)了100m不間斷的無線網(wǎng)絡(luò)信息傳輸。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性高，正確得到了示范區(qū)內(nèi)的農(nóng)作物生長(zhǎng)信息以及環(huán)境信息。平面圖如圖4所示。

作為可視化信息的展示選擇使用Web來承載和展示，效果和示范土地情況如圖5所示。

為了方便實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)的可控性，在室內(nèi)也搭建了一套相同體系結(jié)構(gòu)的示范點(diǎn)作為實(shí)訓(xùn)室使用。

3 智慧農(nóng)業(yè)與生態(tài)旅游應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

利用先進(jìn)的NB-IOT以及6LowPAN技術(shù)和先進(jìn)的傳感及無線傳輸技術(shù)，可以通過專業(yè)設(shè)備采集農(nóng)產(chǎn)品貯藏冷庫環(huán)境信息，并可以遠(yuǎn)程智能控制冷庫設(shè)備，集成環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、產(chǎn)品溯源系統(tǒng)、冷庫環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，將農(nóng)產(chǎn)品實(shí)時(shí)環(huán)境信息直觀呈現(xiàn)到平臺(tái)，隨時(shí)隨地知曉產(chǎn)品全過程溯源信息;同時(shí)平臺(tái)集結(jié)專業(yè)的農(nóng)業(yè)專家為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域常見農(nóng)作物疾病等信息進(jìn)行快速、遠(yuǎn)程診斷，真正實(shí)現(xiàn)全面感知、智慧農(nóng)業(yè)的最終目標(biāo)。

生態(tài)旅游的根本在于讓旅游者基于回歸自然、體驗(yàn)古樸文化、保護(hù)自然生態(tài)和傳統(tǒng)文化等動(dòng)機(jī)，在不損害生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展前提下，智慧農(nóng)業(yè)與生態(tài)旅游項(xiàng)目保證了旅游者的心理需求，同時(shí)利用高科技引生出一種新型的商業(yè)模式，生態(tài)旅游依賴當(dāng)?shù)卦⒑椭C的生態(tài)系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)保護(hù)當(dāng)?shù)氐穆糜钨Y源、社會(huì)利益。

基于此，本項(xiàng)目旨在建設(shè)生態(tài)文明和生態(tài)旅游，探討新時(shí)代生態(tài)文明建設(shè)背景下生態(tài)旅游未來的發(fā)展前景，并研究生態(tài)旅游的發(fā)展方向，以豐富生態(tài)旅游理論體系，促進(jìn)生態(tài)旅游健康可持續(xù)發(fā)展，使生態(tài)旅游能實(shí)現(xiàn)其所預(yù)定的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與文化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何朝陽.基于6LoWPAN的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn)[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011.

[2] 袁東亮.物聯(lián)網(wǎng)的研究與應(yīng)用[D].北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），2012.

[3] 張凌云，黎巎，劉敏.智慧旅游的基本概念與理論體系[J].旅游學(xué)刊，2012，27（5）：66-73.

【通聯(lián)編輯：代影】