面向智慧農(nóng)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究

摘? 要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，引入到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中構(gòu)建出智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，可以充分對(duì)農(nóng)田中的環(huán)境、溫度、濕度、風(fēng)速、方向以及土壤水分等各類信息進(jìn)行掌握。這就需要技術(shù)人員設(shè)計(jì)出面向智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，本文將主要探究面向智慧農(nóng)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，希望對(duì)技術(shù)人員有所幫助。

關(guān)鍵詞：智慧農(nóng)業(yè);物聯(lián)網(wǎng);系統(tǒng)設(shè)計(jì);方法

智慧農(nóng)業(yè)作為將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)當(dāng)作是手段和支撐類現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)形態(tài)，其主要的特征在于應(yīng)用科學(xué)的管理模式和高新技術(shù)，對(duì)資源進(jìn)一步節(jié)約。智慧農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性路徑，這就需要相關(guān)技術(shù)人員詳細(xì)探究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及面向智慧農(nóng)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，確保各模塊設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的針對(duì)性，提升系統(tǒng)的高效性。

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將多種類別技術(shù)融合的復(fù)合型系統(tǒng)，能夠?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)人和物開展識(shí)別與管理，從而實(shí)現(xiàn)人與物、人與人、物與物間的數(shù)據(jù)信息交換功能。對(duì)此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被較為廣泛運(yùn)用在社會(huì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中[1]。物聯(lián)網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的一個(gè)載體，也是當(dāng)前我國(guó)較為前沿的信息技術(shù)手段，能夠鏈接普通實(shí)物，并和普通實(shí)物互聯(lián)互通，因此物聯(lián)網(wǎng)也可以成為“物物聯(lián)合的互聯(lián)網(wǎng)”，物聯(lián)網(wǎng)能夠把已經(jīng)顯示出來的數(shù)據(jù)變?yōu)閿?shù)位化，所以物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍很廣，能夠幫助工作人員實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的整合管理與整合控制。

二、面向智慧農(nóng)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

1.設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之上，實(shí)施的智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要是運(yùn)用無線傳感器設(shè)備將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集與整合，與智能化的監(jiān)測(cè)處理中心一同組成。無線傳感器設(shè)備在對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)采集功能實(shí)現(xiàn)作為網(wǎng)絡(luò)組建與采集感知數(shù)據(jù)的重點(diǎn)一環(huán)。主要是從傳感器設(shè)備的節(jié)點(diǎn)，其在硬件基礎(chǔ)之上，運(yùn)用ZigBee無線通信協(xié)議技術(shù)，組建出Mesh的網(wǎng)絡(luò)。其中的傳感器設(shè)備節(jié)點(diǎn)還可以被分作：

終端節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)以及路由器節(jié)點(diǎn)[2]。其中的終端節(jié)點(diǎn)可以對(duì)濕度參數(shù)、溫度參數(shù)、光照強(qiáng)度參數(shù)以及二氧化碳參數(shù)等，經(jīng)過路由的節(jié)點(diǎn)，以及數(shù)據(jù)多跳中繼模式將信息傳到協(xié)調(diào)器的節(jié)點(diǎn)內(nèi)。而協(xié)調(diào)器的節(jié)點(diǎn)之后運(yùn)用RS-232串口，把信息傳達(dá)上位機(jī)設(shè)備的管理系統(tǒng)內(nèi)。智能化的檢測(cè)處理平臺(tái)中心主要是被數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)器設(shè)備以及中央計(jì)算機(jī)設(shè)備兩個(gè)部分一同組成，可以實(shí)現(xiàn)后期的運(yùn)用。

2.傳輸層系統(tǒng)

在對(duì)農(nóng)業(yè)的傳感器設(shè)備網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建設(shè)的時(shí)候，具有集中模式與模式的組合，能夠運(yùn)用射頻技術(shù)進(jìn)行自組網(wǎng)絡(luò)，電信網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)以及互聯(lián)網(wǎng)等都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的長(zhǎng)距離傳輸與短距離傳輸。下面對(duì)幾種模式細(xì)致分析：首先，WSN（無線傳感網(wǎng)絡(luò)） 作為將無線通信模式產(chǎn)出的一種自組織性的多跳性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中存在部署性檢測(cè)區(qū)域中存在較多的傳感器節(jié)點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)對(duì)被感知的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行感知、處理以及采集，而后將數(shù)據(jù)信息傳輸給觀察人員。短距離類無線通信技術(shù)內(nèi)，藍(lán)牙技術(shù)、Wi-Fi技術(shù)、ZigBee技術(shù)以及超寬帶技術(shù)，都可以運(yùn)用在WSN。而ZigBee 技術(shù)主要是在IEEB802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)之上，有關(guān)無線安全、組網(wǎng)以及應(yīng)用等各個(gè)層面上，可以被較為廣泛使用于無線傳感的網(wǎng)絡(luò)組件之內(nèi)。其次，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)作為移動(dòng)終端，包含：手機(jī)設(shè)備、筆記本設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)專用設(shè)備，運(yùn)用移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行訪問，靈活運(yùn)用農(nóng)業(yè)中互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)業(yè)務(wù)[3]。該系統(tǒng)的目標(biāo)設(shè)計(jì)，由于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)于傳輸層面上主要會(huì)運(yùn)用不同種網(wǎng)絡(luò)模式。其次，WSN作為融合分布類信息處理技術(shù)、嵌入式技術(shù)以及傳感器技術(shù)，可以協(xié)助多方進(jìn)行感知，對(duì)環(huán)境與對(duì)象的信息開展監(jiān)測(cè)，對(duì)數(shù)據(jù)信息實(shí)施分析與計(jì)算，而后運(yùn)送入用戶平臺(tái)中。

WSN被較多的傳感器節(jié)點(diǎn)共同組成，各個(gè)傳感器設(shè)備需要在數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)信息的采集模塊、控制模塊、供電模塊以及通信模塊一同組合成。每個(gè)節(jié)點(diǎn)處于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可以充當(dāng)數(shù)據(jù)內(nèi)類頭節(jié)點(diǎn)抑或是轉(zhuǎn)點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)⑥r(nóng)業(yè)發(fā)展環(huán)節(jié)中各種環(huán)境問題解決，運(yùn)用傳感器設(shè)備，將環(huán)境內(nèi)大氣、水、土壤、廢水等狀況精準(zhǔn)分析，記錄出環(huán)境保護(hù)的指數(shù)，從而助力相關(guān)部門將環(huán)境問題出現(xiàn)的問題解決，提出有關(guān)的對(duì)策，構(gòu)建起優(yōu)質(zhì)的農(nóng)業(yè)環(huán)境[4]。

3.設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層

應(yīng)用層的目標(biāo)設(shè)計(jì)涵蓋： GPRs、ZigBee 協(xié)議棧、3G協(xié)議棧軟件設(shè)計(jì)。在ZigBee技術(shù)以及GPRS / 3G技術(shù)相對(duì)比較成熟的背景之下，該系統(tǒng)主要是運(yùn)用已有的協(xié)議棧有關(guān)程序，工作的重點(diǎn)為網(wǎng)管節(jié)點(diǎn)以及網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)中軟件的設(shè)計(jì)。因?yàn)閭鞲泄?jié)點(diǎn)以及網(wǎng)管節(jié)點(diǎn)的功能存在不同，工作的目標(biāo)存有較多差異，需要技術(shù)人員詳細(xì)分析。下面詳細(xì)分析網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)中程序的設(shè)計(jì)：其中網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)的主要任務(wù)是建立網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，具有拒絕抑或是允許傳感節(jié)點(diǎn)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)中的職能。還可以把各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)中收集到的數(shù)據(jù)信息傳送入互聯(lián)網(wǎng)中，監(jiān)控端運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施數(shù)據(jù)信息記錄與讀取。網(wǎng)關(guān)的節(jié)點(diǎn)處于工作狀況之下，不會(huì)有休眠狀況出現(xiàn)。其工作流程主要是：等待監(jiān)測(cè)的命令步驟，建立網(wǎng)絡(luò)步驟，加入節(jié)點(diǎn)步驟，等待信息數(shù)據(jù)步驟以及發(fā)送信息數(shù)據(jù)步驟[5]。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所具有的顯著特征為技術(shù)所具有的體系化和綜合性，本文所提出的面向智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中開展互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，可以對(duì)農(nóng)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域上進(jìn)行干預(yù)，確保農(nóng)業(yè)可以朝著智能化和自動(dòng)化方向發(fā)展，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有較高的質(zhì)量和效率，為農(nóng)業(yè)發(fā)展保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)：

[1]王逸鵬，張激. 基于ZigBee的互聯(lián)網(wǎng)+智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2021，21（01）：76-79.

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基金項(xiàng)目：甘肅省教育廳創(chuàng)新基金項(xiàng)目，名稱：智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究，編號(hào)：2020A-271

作者簡(jiǎn)介：

劉鈺丹，職務(wù)：教師，職稱：講師，學(xué)歷：本科，研究方向：信息技術(shù)