物聯網農產品智能銷售系統

何 艷

（1.黑龍江省科學院高技術研究院，黑龍江哈爾濱150090；2.黑龍江省科學院自動化所，黑龍江哈爾濱150090）

科技的突飛猛進，科技網絡也應用到了農業領域。近十年來，智能農業，精準農業的發展帶動了通信網絡、智能感知芯片、移動嵌入式系統等技術在農業中的應用逐步成為研究的熱點。目前無線技術在農業中的應用比較廣泛將大量的傳感器節點構成監控網絡，通過各種傳感器采集信息，來幫助農民及時發現問題，并準確地確定發生問題的位置。這樣農業將有可能逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機械的生產模式轉向以信息和軟件為中心的生產模式，從而大量使用各種自動化、智能化、遠程控制的生產設備。

物聯網是通過現代信息傳感設備，把物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的網絡。近年來，食品質量安全問題頻發，危及人民群眾生命安全。因此，物聯網應用于農產品監測，對于提高農產品質量安全水平，加快農業增長方式轉變，保障廣大城鄉居民消費安全，構建和諧社會具有重要意義。

1 系統總體設計

基于物聯網農產品智能銷售系統結構劃分可分為五個部份，即電子商務預定系統，生態終端感知管理系統、數據傳輸系統、數字管理控制中心系統和智能倉庫物流管理系統，整個系統的構成如圖1所示。

圖1 基于物聯網農產品智能銷售系統架構框圖Fig.1 Diagram of smart marketing system of agricultural products based on the Internet of things

2 電子商務預訂系統

本系統是開放的電子商務系統,通過注冊會員的形式，進行相應權限操作，主要通過團購的形式，使用戶可以進行菜品等農產品的訂購。并且通過監控系統，全程進行跟蹤，使產品從生產，到物流配送的各個環節都在客戶的掌握之中，對食品安全、供需分析、價格、等信息為用戶提供詳細的數字、及視頻信息保障。使用戶可以在網上“種菜”。本系統主要分以下幾個模塊：

（1）訂單生產和采購：在產區規模出產的所有時令蔬菜、水果，收購站提前將信息發布上網，用戶可自由集約訂購（團購）。通過物聯網進行產地和出貨狀況的條碼管理。

（2）安全監控：在田間設立高桿多視角攝像頭，通過無線方式連接至種植戶和駐點收購站，監控全程的無公害生產。由收購站上傳監控視頻圖像至平臺網站上實時發布，外地消費會員可隨時監督。

（3）有機生產：由系統邀請行業專家，依據國家標準（有機產品 GB/T19630.1--2005），結合各產區的實際，制訂各大種植品種的有機種植的具體標準，下發到產區種植戶。在安全生產監控下，遵規執行。農藥和商品肥料，由系統指定或配送。

3 生態終端感知管理系統

該系統的主要任務是將大范圍內的現實世界農業生產等的各種物理量通過各種傳感器，實時并自動化地轉化為虛擬世界可處理的數字化信息或者數據。

通過無線傳感器進行信息采集主要有如下種類：

（1）農業傳感信息：如溫度、濕度、壓力、氣體濃度、生命體征等；

（2）農業物品屬性信息：如物品名稱、型號、特性、價格等；

（3）農業工作狀態信息：如儀器、設備的工作參數等；

（4）農業地理位置信息：如物品所處的地理位置等；

信息采集系統的主要任務是對各種信息進行標記，并通過傳感等手段，將這些標記的信息和現實世界的物理信息進行采集，將其轉化為可供處理的數字化信息。信息采集層涉及的技術有：二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器、終端、傳感器網絡等。

3G（CDMA1X）具有覆蓋面廣和“永遠在線,傳輸穩定，帶寬暢通”的特點，可在田間安裝監控系統。監控系統采用了先進的3G模塊和嵌入式網絡處理模塊以及先進的圖像處理芯片。能夠實現Internet的自動接入，并采集一路視頻圖像，通過JPEG算法壓縮后利用GPRS無線網絡傳送至Internet網上的主機，以此實現GPRS無線網絡遠程圖像的傳輸。系統可提供快速、實時的圖像信息。

4 數據傳輸系統

該系統的主要任務是將農業信息采集層采集到的信息，通過各種3G及GPRS等感知網進行匯總，將大范圍內的農業信息整合到一起，以供處理。數據傳輸系統是本平臺的神經中樞和大腦信息傳遞和處理。網絡層包括通信與互聯網的融合網絡、網絡管理中心、信息中心和智能處理中心等。信息匯總層涉及的技術有：有線網絡、無線網絡等。拓撲圖參照系統信息交互流程圖如圖2所示。

圖2 系統信息交互流程圖Fig.2 Flowchart of system information exchange

5 數字管理控制中心系統

數字管理控制中心系統存放整個系統全部數據，系統建立在GIS之上，中心管理系統的通訊服務器將終端系統發送過來的數據按照統一格式輸入中心數據庫，各系統根據需要從數據庫提取數據并加工處理，通過相應網關向外發布。中心管理系統采用B/S三層結構，客戶端采用標準IE瀏覽器，可通過局域網及Internet連路實現對中間應用層的訪問，訪問受嚴格權限控制，不受時間空間限制。中間應用層運行業務邏輯程序直接與數據庫交互。主要功能如下：

（1）檢測和警告：對溫室大棚實時監測和告警時基于物聯網的設施農業智能專家系統的基本功能，使用無線傳感器可以實時采集大棚內環境因子，包括：溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤水分、光照強度等數據信息及視頻圖像信息，再通過GPRS網絡傳輸到生態終端感知管理系統，為數據統計分析提供依據。對不適合作物生長的環境條件自動告警。

（2）病蟲害預警：監測影響病蟲害發生的關鍵因子，建立設施農業病蟲害發生模型，利用智能算法，實現對病蟲害預測預報，并進行有針對性的防治指導。

（3）植物成熟狀況預報：根據農作物生長積溫模型預測植物各個生長期發育成熟程度，可收獲程度。

（4）遠程設施控制系統：通過網站，遠程控制農業設施，可以對加熱器、卷膜機、通風機、滴灌等設備遠程控制，實現農業設施的遠程手動/自動控制。

（5）遠程生產指導系統：根據農作物生長模型庫，對大棚實時環境監測數據對比分析，高于作物生長的上限或低于作物生長下限系統自動告警。

（6）綜合管理活動評比：通過植物生長適宜時間累積，病蟲害適宜時間累積，及生產活動跟蹤狀況對大棚管理情況進行排名。

（7）遠程生產活動跟蹤：系統根據現場活動監測終端的報告，跟蹤特定生產活動完成的情況。

（8）產品跟蹤服務系統：通過FRID卡對農產品進行標識，以便可以支持對溫室生產的農業產品進行跟蹤，提供產品溯源服務。

6 智能倉庫物流管理系統

RFID倉儲物流管理系統的目標是在倉庫體系中建立一條基于RFID技術的快速通道，實現庫房高效管理，收發貨高速自動記錄。系統以RFID中間件為支撐平臺，由收貨、入庫、盤點、出庫等多個流程組成，各功能可獨立運行也可平滑連接，形成一個完整的基于RFID自動識別技術的倉庫物流管理系統。

在商品入庫的之前，先錄入商品入庫收貨單信息，并制作RFID對每批(或箱或件)產品都建立RED電子標簽來標譏該電子標簽產生唯一的碼序列號，每個電子標簽對應產品的相關信息 (具體由用戶自定義)，如：產品的品名、規格、數量、入庫日期、出庫日期及保質期等；通過這個步驟來完成商品初始信息的采集，系統的電子入庫收貨單必須與RFID標簽相對應，當此電子商品入庫收貨單被保存的時候，系統在相應產品的庫存中自動增加。

商品在出倉庫出口時，需通過設置在倉庫出口的門式讀寫器讀入出庫商品的RFID標簽編碼，凡是經過門式讀寫器讀記錄的商品，會自動在電腦數據庫里產生出庫記錄，并生成出庫單。當商品出庫時，系統庫存自動減少，因此庫存只能通過重新入庫或者出庫更改，否則無法改變。

7 結束語

隨著經濟的快速發展，國民生產總值的提高，城市化進程加快。中國作為人口密集的東南亞主要國家之一，13億人口的基數，農業的現代化建設，食品安全一直是人們關注的焦點。如何保障從農田到餐桌整個鏈條的安全，一直困擾著農民、涉農企業和政府監管部門。可喜的是，物聯網技術已成為食品安全的保護傘，而食品安全僅僅是物聯網在農村市場的一個典型應用。物聯網在農村市場潛力巨大。因此中國必將成為全球最大的物聯網市場，而物聯網農業應用也必將成為世界國家普遍關注的問題。

[1]郎為民.射頻識別(FRID)技術原理與應用[M］.北京∶機械工業出版社，2006.

[2]孫忠富,杜克明,尹首一.物聯網發展趨勢與農業應用展望[J］.農業網絡信息，2006,5∶45～49.

[3]葉群輝.物聯網資源尋址關鍵技術研究[J］.南昌教育學院學報，2010，25（5）：183～184.

[4]楊帆,廖桂平,李錦衛,等.無線傳感器網絡在農作物環境信息監測中的應用[J］.農業網絡信息,2008,3∶84～87.

[5]朱虹，史凌云，張勇.多級安全數據庫系統推理問題研究[J］.計算機工程與應用，2008,4∶1927～1933.