云計算的現代農業物聯網監控系統分析

張玉冰

蘇州工業園區工業技術學校 江蘇蘇州 215100

傳統農業主要以人力為主，憑借經驗積累進行工作，在這樣的方式下存在著較多的弊端，例如，管理粗放、工作效率較低、抵御自然災害能力較弱等。伴隨云計算技術的發展，為農業發展建設提供了技術支持，對于云計算具備著一定的特征，如可靠性和虛擬化，是智能化發展中所需要的一種技術。云計算高效率為物聯網提供了應用基礎，使得物品實時動態管理成為可能。在當前農業生產中，利用云計算技術，有效分析感知數據，作出科學化決策，加快農業發展，確保農業精細化管理。

1 物聯網與云計算概述

1.1 物聯網概述

物聯網為物和物組成的互聯網，利用紅外線感應器與掃描器信息傳感設備組成的網絡系統，對物品進行智能化識別，實現跟蹤定位與管理和傳統互聯網相比，物聯網與其存在的差異為物聯網具備終端多樣化與網絡包容性較強的優勢特征。

1.2 云計算概述

云計算概述對于云計算而言是一種用量付費的模式，在這種模式背景下，提供了便捷性。從優勢角度講，云計算具備著透明化和軟件服務化特征，是一種全新商業計算服務模式。在農業物聯網上，將云計算利用其中，不僅能提升網絡資源利用效率，還能確保應用服務具有穩定性，加快現代農業有效發展。此外，云計算為互聯網計算方式，在網絡連接下，有效整合計算資源，生成計算資源庫，依據用戶進行按需分配，這樣的資源庫叫做“云”。“云”具備一定的價值作用，對于資源利用具有較大的價值作用，實現了按需利用。從廣義角度講，云計算為資源服務利用和交付模式，利用網絡獲得需要的服務。從架構角度講，云計算主要分為以下幾點內容。第一，平臺。平臺為提供給終端運行的平臺。在一定程度上，終端在軟件開發工具包上測試平臺編寫程序。不管是設置任務，還是運行程序，終端節省了大量的時間。第二，基礎設施即服務。終端利用基礎設施獲得虛擬機資源，基礎設施管理工作可以由基礎設施完成。第三，軟件即服務。利用軟件即服務這樣的模式，終端用戶進行聯網，在Explorer下利用云端程序，不需要對軟件安裝等事情進行考慮，更為關鍵的是降低了軟硬件的投入成本。綜上所述，云計算應用利于終端用戶獲得虛擬機資源，方便對農業物聯網監控系統進行設計。

2 現代農業發展面臨的現狀

2.1 擁有相對薄弱的農業基礎

對于我國農業而言，農業基礎建設較為薄弱。近年來，相關部門加大了農業基礎建設投資，但不管是農業基礎設施，還是農業生產條件，仍不能滿足農業發展需求。據有關信息，當前40%耕地水資源短缺，有效灌溉農田面積在耕地總面積中占有率達50%。有的地區設備陳舊老化，溝渠道路建設不完善，不能完全抵御災害。

2.2 簡單的生產經營方式

當前有效耕地面積呈現出遞減的趨勢，剩余勞動力隨之減少。此外，農業土地承包流轉有困難，導致農業結構具有單一性，機械化發展沒有形成大規模化生產，效益提高緩慢。

2.3 農業生產技術水平需要提高

農業科技生產技術水平不高，需要提高農業科技示范園建設質量和規模，現有科研成果轉換緩慢，需要配備相關的科技人員。在現代農業發展中，培養高素質現代農業人才是極為必要的，對農業高質量發展具有一定的現實意義。

2.4 物聯網技術在農業發展中具有較大的需求

伴隨農業生產方式的不斷轉換，大部分人放棄了以往耕作模式，在農業生產中將現代化技術手段利用其中，成為一名“新農人”。在現代農業實際生產中，對物聯網技術加以利用，綜合產業結構方面信息。在農業經濟活動中，確保生產加工過程信息化，加之生產管理信息化。利用傳感器和控制設備，有效監測農業生產中的熱與水變量，確保農產品在良好的環境中生長，加快農產品生產發展。這也是現代農業物聯網下的一種模式，在該種模式中，利用了較多的軟硬件資源，將這部分資源加以結合，在獲取數據的基礎上，保證現代農業生產低成本運行，對加快農業現代化發展具有一定的現實意義。目前，我國擁有較多的農業物聯網產品，但這部分產品都在生產部署中，為獨立化建設，因此面臨著成本高與資源浪費的現象。基于這樣的情況，要想加以解決，利用云計算技術與物聯網技術是極為重要的。對于云計算技術而言，具備著彈性服務和資源化的特點，而物聯網系統是公共物聯網監控平臺系統，以軟件服務方式提供給用戶，這兩種方式結合，確保物聯網穩定運行。

3 現代農業中物聯網應用價值作用

第一，政策可行性。對于現代農業發展而言，面臨著資源緊缺的情況，加之生態環境的影響，造成資源高投入與粗放式經營間的矛盾。近年來，政府部門給予了一定的支持，頒布了農業物聯網應用政策對策，具體包括農業物聯網發展戰略分析與指導，加大整合資源，降低重復投資。加大政府支持，將農業物聯網發展當成重點項目。

第二，技術可行性。在當前形勢背景下，物聯網技術愈發成熟，與此同時相關配套的軟硬件設施日益完善。從農業生產角度講，對其加以利用，利于數據的收集、傳輸與儲存，不僅能全方位監測農業生態環境，還能監測農業生產精細管理。

第三，經濟可行性。物聯網發展早期，相關產品技術缺乏成熟性，我國更多依據的是政府部門的優惠政策，經濟效益不明顯。伴隨物聯網技術日益成熟，加之產業鏈的完善，物聯網產品價格不斷降低，物聯網技術在農業中具有良好的應用。從經濟可行性角度出發，大力推廣農業物聯網技術具備一定的可行性。

第四，應用可行性。和相關行業應用產品相比，在農業生產中利用物聯網產品具備簡單性，加之運行十分穩定。在云服務部署運行模式背景下，很少出現人為干預情況。在一定培訓指導下，相關農業生產人員可以了解農業物聯網產品實際利用。

4 發展現代農業對策

要想確保傳統農業向現代農業轉變，應有效改造傳統農業，實現以下幾點轉變。

4.1 資源依賴型轉化為技術密集型

以往農業給予了依賴資源過多的投入，而現代農業則更加青睞新技術投入。在一定程度上，新技術是農業發展的主要推動力，在當前形勢下，新技術包含耕作技術和信息技術等。把這部分技術有效利用，確保農業增長方式以資源外延開發方向提高資源利用率為主，在提高單位農產品質量的基礎上，對農產品品質起到改善作用，在這樣的基礎上降低勞動力強度，對改善生態環境也有很大作用。在資源短缺背景下，農業是更具有前景的產業。

4.2 自給自足轉向為市場導向型

在以往農業中，農業生產主要為了滿足自身需求。現代農業則是將農民經濟活動融入市場范圍之中。農產品具有較高的商品率，進行生產主要是為了滿足市場需求。市場取向是現代農民利用農業新技術的主要動力，縱觀一些發達國家，不管是種植經濟轉化為畜牧經濟，還是農戶經濟轉向合作化，更多的都是市場行為下的結果。

4.3 由自然征服轉向為自然和諧共處

縱觀原始農業，更多的是人對自然的一種適應，以往農業為人對自然的征服，而現代農業是人和自然間的有效相處。在當前，現代農業的發展給予了生態保護更多的關注，更重視可持續發展，利用高新技術先導性和產業多元化，更加關注資源節約綠色經濟發展，不管是生物多樣性，還是食品安全上都具備嚴格化標準。因此，在現代農業中，更強調的是生態農業，是資源節約的一種綠色產業，肩負著維護生態環境的重要責任。

4.4 由以往第一產業轉向大農業觀念

以往農業階段，農業是第一產業。但現代農業打破了以往種植業與養殖業模式，包含生產資料工業和食品加工業等。因此，現代農業和發展農業具有緊密的聯系，在市場機制作用下，慢慢延伸到其他產業中，包含生產與技術推廣系統化農業產業機制。

4.5 單一化功能形式轉向為多元化功能形式

在以往農業發展過程中，農業扮演著兩種角色，一種是農產品供給者，另一種則為提供者。在現代農業中，打破了以往角色定位。農業具有了更多的功能，例如生活休閑和生態保護等，假日農業和休閑農業多種形態并存，成為一種新型化產業。

5 現代農業物聯網監測系統軟件設計

監控系統軟件設計需要相關農業環境要素，依據植物生產需求進行智能控制，為農作物生長提供良好的環境。

5.1 物聯網體系結構

對于物聯網而言，以感知目的為主，是物和物連接的系統，包含傳感器、網絡和通信技術。通過深入研究物聯網技術，學術界對物聯網體系結構達成了共識。基于物聯網體系結構來講，是一種聚合性復雜系統，由感知層、應用服務層和網絡傳輸層組成的，一般稱之為感知層、應用層和網絡層。對于公共技術不歸屬于物聯網體系結構層面，但其與三層具有一定的聯系，包含網絡管理和安全技術等。基于物聯網而言，是一種極為復雜的綜合性信息系統，利于采集信息，進行傳輸和處理。

第一，感知層。主要由數據采集子層、協同信息處理子層和短距離通信組成的。其中數據從采集子層，在傳感器作用下獲得數據，而短距離通信與協同信息處理子層得到感知數據后，在一定范圍內做好協同處理，在短距傳感網絡下，將廣域網絡接入其中。

第二，網絡層。對于網絡層來講，在廣域網絡下，將感知數據傳入應用層中。是物聯網數據傳輸的重要設施，包含移動通信網和衛星網等。在應用物聯網中，移動通信網與互聯網主要作為傳輸網絡。

第三，應用層。應用層包含服務支撐層與應用子層，主要對感知數據進行處理，依據行業實際需求給予用戶提供服務，是物聯網在行業中的主要應用層面。

5.2 公共物聯網云服務器平臺

公共物聯網云服務器平臺對于物聯網應用而言，是一種極為復雜的系統工程，包含儲存計算、網絡傳輸和應用平臺等。以往模式需要開發人員開發各個層面，加以測試與部署，這樣的方式對物聯網應用普及具有限制性。伴隨云計算的快速化發展，物聯網具有極大的發展前景，大部分科技公司建立了物聯網云服務平臺。在一定程度上，云平臺給予感知設備提供了感知數據傳輸接口，在這樣的基礎上，用戶進行簡單化設置，在云平臺上將傳感器采集的數據傳輸其中，云平臺對其存儲和處理。此外，依據用戶自定義規則反饋信息，依據大數據技術，充分挖掘海量數據。在物聯網平臺下，開發人員節約了大量的時間，給予開發應用程序更多的關注，云服務平臺使得應用具備安全性，保持低成本運行，終端用戶也具備一定的應用體驗。

5.2.1 系統功能需求

第一，云端數據存儲，加之實時監測。云端獲得感知數據以后，對數據加以處理，依據預設觸發條件，對數據值加以決策。當溫度升為一定值，做出控制降溫設備運行決策。云端在API下，提供數據查詢接口。

第二，第三方數據支持。農業在實際生產過程中，第三方數據資訊給予必要的支持。例如，農產品實際生產前，掌握資料價格和技術等；在進行生產時，掌握天氣狀況。基于這樣的情況，在系統中設計第三方數據支持模塊，在天氣預報接口獲得天氣數據。

第三，大數據分析。對于農產品具有較長的生產周期，農產品價格具有一定的波動性，在這樣的情況背景下，農產品經常會出現滯銷的情況。在一定程度上，生產技術對農產品生產具有一定影響。如果缺乏一定的技術經驗，導致農產品出現減產的情況。在大數據分析下，獲得感知數據分析農產品生長情況，預測農產品價格，給予農產品生產控制科學化決策。

5.2.2 系統性能需求

第一，高并發。基于物聯網系統而言，面對很多傳感器數據傳輸請求。基于這樣的情況，依據實際需求按照高并發標準加以設計。第二，高時效性。應用物聯網系統，針對高并發需求，確保系統具備高時效性，尤其是獲得數據請求或是控制指令處理。系統處理過程中，確保時間精確性，如果處理時間長，會影響物聯網利用價值。

結語

總而言之，對于云計算農業物聯網監控系統而言，給予了現代農業智能化水平必要的技術支持，目的是提升現代農業自動化水平，減少資源占有率，增強農產品質量，為智能農業自動檢測與智能化管理提供依據。