基于物聯網技術的農業信息智能監測系統研究與設計

江武志

中山職業技術學院，廣東中山，528404

基于物聯網技術的農業信息智能監測系統研究與設計

江武志

中山職業技術學院，廣東中山，528404

隨著社會的發展，我國對農業的重視程度逐漸的增加，不僅在各種政策上給予了農民于鼓勵，而且還在技術上給予其支持。在這種情況下，智能化機械、農業信息智能檢測系統就應運而出，使農業生產工作更加的智能化、信息化，更好地促進了農業生產得發展，為農業的發展提供了有效的依據。而這項技術在剛剛起步的階段中，人們對其了解的程度還不是很高。因此，為了使其在農業中發揮出更大的作用，本文就對基于物聯網技術的農業信息智能監測系統進行了研究，首先對農業信息智能檢測系統總體設計進行了闡述，然后分析了農產品的生長環境監測系統，之后介紹了服務器平臺數據及管理系統以及用戶實時分析和管理系統，最后，對該項技術的應用效果進行了概述，以使人們對其的了解程度更加的深刻。

物聯網技術；農業；信心智能檢測系統；研究

1 引言

隨著我國改革開放政策的實施，逐漸加強了與世界的接軌；加強了對科研事業重視程度，不斷地對科學技術進行研究，使計算機網絡技術、物聯網技術、通信技術、傳感技術等得到了大力發展，這些技術被廣泛應用到了各個行業當中，推動了各個行業的發展。而到了當前階段中，國家對農業的重視程度也在逐漸地加重，對農業生產進行監測的過程中也逐漸的加入了這些技術，使農業生產向著信息化的方向邁進了一大步。但是，我國的這項技術才剛剛起步，對于西方發達國家來說，我國研究的成果相對較為落后，該項研究方面的人才比較缺失，使這項技術還有很大的提升空間。因此，在當前階段中，加強對基于物聯網技術的農業信息智能監測系統進行研究具有重要的意義，更好地促進農業生產行業的發展。

2 農業信息智能檢測系統總體設計

2.1 系統的整體設計

隨著社會的不斷發展，促進了科學技術的不斷提升，使計算機技術、通信技術、物聯網技術等等各項技術都在不斷的前進，各行各業都對其進行了廣泛的使用，促進了社會更加快速、穩定的發展。在農業生產中也對這些技術進行了使用，形成了農業信息智能檢測系統，該系統的出現使生產環境更好的滿足農業生產的需求，有效的促進了農業生產的發展。在該系統中，是對農業生產的特點進行了分析，根據分析的結果，可以將其分成兩個部分，第一個部分為數據采集端，這一部分中主要是以傳感器技術為基礎上建立的，將相應的傳感設備安裝到指定的位置，通過傳感器對環境數據的收集來完成監控任務，使生產人員能夠了解生產環境任何時期的狀況。第二個部分為數據管理端，將上一部分收集到的數據進行統計、分析與管理，根據分析出來的結果，通過互聯網技術、計算機技術等向用戶數據進行反饋，對用戶的農業生產工作進行控制，使用戶能夠更好地進行農業生產工作，有效的增加了用戶的經濟效益，為社會的發展做出貢獻。農業信息智能檢測系統總體設計流程圖如圖1所示。

圖1 農業信息智能檢測系統總體設計流程圖

2.2 系統拓撲

在該系統中，可以對農業生產的各個時期進行監控，通過不同的設備對不同的環境進行監控，有效地了解農作物以及養殖物的生長環節。如對溫度進行監控就需要使用溫度傳感器設備；對環境中的含氧量進行檢測時就要使用氧氣輸送系統；對環境中的光照能源進行監控，就需要使用太陽能設備系統對其進行供電，使農業生產的環境得到了實時的監控。在這些設備運行的過程中，就會不斷地采集其所需要的數據，并通過通信技術，將這些數據數字化，通過4G或WiFi無線網絡、以太網、衛星通信系統等多種形式傳輸至網絡系統中，用戶以及系統的管理人員就可以通過手機短信、計算機網絡等對這些信息進行觀看以及使用，能夠及時、準確地獲取農業生產的相關信息，不僅加強了其對農業生產各個方面的正向追蹤，同時還可以使用戶以及管理者根據收集到的信息，對農業生產工作進行逆向追溯，使用戶不論是在任何地點與環境中，都能夠對農業生產的環境、作物以及養殖物的生長情況進行了解，根據了解的內容對農業生產工作進行實時管理；并且，在農產品銷售的過程中，用戶還可以向企業提供監測的數據，根據數據對生產進行分析與管理，使政府部門與企業更好地對產品進行掌握，做出準確的評價。農業信息智能檢測系統拓撲圖如圖2所示。

圖2 農業信息智能檢測系統拓撲圖

3 農產品的生長環境監測系統

在我國的發展過程中，農業一直處于重要的地位，不僅為我國龐大的人口提供了充足的食物，而且為我國的發展提供了重要的依據。對農業生產過程進行研究可以發現，能夠對其產生影響的因素有很多，如土地的營養成分、種植過程中使用的種子的好壞程度、農作物以及養殖物的生長環境等。而在該檢測系統中，就是主要對生長環境進行監控的，包括了生長對溫度、含氧量、光照等的需求。

3.1 溫度的監測系統

不論是在農作物生長的過程中，還是養殖物生長的過程中，溫度都在其中起到了關鍵的作用，溫度較高或較低都會對生長帶來一定的影響。因此就要對農業生產過程中的環境溫度進行控制。在對溫度控制的過程中，通常使用的是溫度傳感器，根據其在實際中應用的效果，其在檢測過程中的作用可以分為兩種。首先是對溫度進行監控，將生產環境的溫度進行收集，將收集到的數據傳遞到數據中心中，為數據中心的分析、處理工作提供了保障，可以使相關人員及時的了解農業生產環境的溫度信息。在實際的溫度傳感器使用中，選用的是熱電偶溫度傳感器，該種傳感器感應的時間極短，測量溫度的時間較快，滿足作物生成過程中的實時溫度檢測，在傳感器使用的過程中，根據不同的農業生產環境，將傳感器安裝到合理位置，使傳感器可以對作物生長環境進行更加標準的測定，同時利用傳感器內的通用分組無線服務設備以及電纜等，將收集到的信息傳遞給服務平臺。并且可以根據不同的農作物與養殖物對溫度的要求不同，可以實行每個4小時便進行一次測量溫度情況的發送，從而保證用戶以及系統的管理人員能夠及時的了解到準確的溫度信息，根據該信息對生產工作進行調整。

3.2 含氧量的監測系統

在農作物以及養殖物的生長過程中，氧氣起到了重要的作用，如果氧氣濃度不足的話，就會使生長變得緩慢，甚至出現死亡的現象。因此，就需要對農業生產環境進行含氧量的監控，在該項工作中使用的是氧氣輸送系統。這一系統與其他系統有明顯的差異，就是其內部存在一個接收器，用戶以及系統的管理人員在對含氧量進行控制的過程中，就不需要通過服務器的平臺發布命令，直接在相應的設備上對氧氣排輸送統進行設定，對環境的含氧量進行控制，以使環境中的含氧量得到保證。

在該系統中，主要包括了3個部分，第一部分是相應的傳感器設備，對環境內的氧氣含量進行監測；第二部分為類手機設備，該設備的樣式與普通手機基本一致，可以直接的接收到傳感器傳回來的信息，根據信息相關人員可以對其進行操作，使氧氣排送設備的輸送效率滿足農業生產的要求；最后一部分就是氧氣輸送設備，該設備受到類手機設備的控制，對相應的農業生產環境提供氧氣量。并且，在該系統中，向人們日常中使用手機一樣，一個系統有一個號碼，通過號碼的設定，可以將類手機設備與氧氣輸送設備意義對應，以使生產環境的含氧量得到保證，部分氧氣排送設備如圖3所示。

圖3 部分氧氣排放設備

3.3 光照能源管理系統

在農業生產過程中，除了上述的兩項對生產具有較大的影響外，光照能源對農作物以及養殖物的影響也是非常巨大的。如果光照不足的話，農作物或者是養殖物的生長就會緩慢，到了收獲的季節時，往往達不到生產的要求，在氣候的響應下，就會使農業人員提前收獲，使收獲的產品數量大大的減少了。因此，在農業生產中對光照能源進行控制也至關的重要。在對光照能源進行控制時，包括了兩個部分，其一為電路部分，該部分根據產品對光照的需求量，并結合生活中實際的光照時間，將每天所需要的光照計算出來，當陰雨天氣或者是冬季時，根據計算出的結果對電路進行設定，以使農業生產環境的光照能源達到要求；第二個部分就為太陽能設備，該設備是對太陽光進行收集，將其轉化成為相應的電能，并儲存起來，當電路啟動時，向電路提供電力能源。而且根據相關的報告調查，1小時收集的太陽能轉化為電力能源后，可以使100W的燈持續工作7個小時，而一般情況下太陽能設備每天能夠收集9小時以上的太陽能。因此，就會使電力能源出現了富余，可以為其他系統的用電提供了有效的幫助。

4 服務器平臺數據及管理系統

在該系統中監控系統起到了數據收集的作用，而為了使這些數據體現在用戶以及管理人員面前，就還需要相應的服務器平臺。在服務器平臺中。當溫度傳感器將農業生產環境的溫度傳遞回數據中心后，數據中心就將其傳遞到服務平臺中，該平臺就會對數據進行分析以及整理，使農業生產環境的溫度數據上傳至網絡中，用戶利用手機或計算機等工具，登陸到相應的網頁中，就會對這些數據進行了解，然后與相關的農業生產資料以及生產經驗進行比較，將生產環境中的問題尋找出來，并使用相應的設備對其進行控制，以使農業生產能夠更好地進行。根據系統功能的不同，可以將其分為三個模塊，分別為管理員模塊、客戶模塊以及供應商模塊。根據業務處理的順序可以將其分成4個層次，第一個層次為表示層，即為瀏覽器頁面，通過CSS模塊來對網頁進行控制，完成對超文本標記語言的控制等，并且該層還會對傳感器傳遞回的信息進行收集與檢驗，之后將數據繼續向下傳遞；第二層為業務邏輯層，該層具有承上啟下的作用，主要是針對具體問題的操作，也可以理解成對數據層的操作，對數據業務邏輯處理；第三層為數據訪問層，該成是對原始數據進行操作，最后一層為數據層，該層會將數據進行儲存，為今后的使用與分析提供了幫助。該系統的結構如圖4所示。

圖4 服務器平臺數據及管理系統的結構

5 用戶實時分析和管理系統

該系統主要的作用就是為了加強對農業生產而研究出來的，不論是環境監測系統還是服務器平臺數據及管理系統只是對數據進行收據以及處理，用戶的使用價值尚低，因此就還需要用戶實時分析和管理系統。農業生產用戶作為一個單獨的主體，可以使用當前的先進技術，如計算機、手機等工具，登錄到相應的系統軟件中，通過網絡對監測到的數據進行查看，使用戶能夠及時、準確地了解到生產環境的信息，根據相關的材料進行分析，制定出合理的決策，使生產環境得到有效的控制。用戶通過對瀏覽器網頁的登錄，可以對全部農業歷史數據以及最新數據進行查看，這有利于農戶對農場數據加以分析同時可以學習有關知識以及經驗的總結。此外，也有利于政府監管、用戶間的互相監督以及客戶溯源等。該系統可以依照用戶申請的順序將用戶的農場進行相應的排序，這樣用戶可以依照相應的序號進行對自己的全部農場加以管理與控制。

6 基于物聯網技術的農業信息智能監測系統的實際應用效果

隨著社會的發展，人們的生活質量不斷地提高，對各種食品的要求也在不斷地提升，在這種情況下，就對各種先進的技術進行分析與研究，結合農業生產的特點，研制了基于物聯網技術的農業信息智能監測系。該系統在實際的應用過程中，可以有效地對農業生產的環境進行監控，將農業生產過程中的智能化進一步的提高，使農業生產人員能夠及時、準確地了解環境的狀況，為農業生產的進行提供了良好的幫助。該系統使用的設備較為普通，均是日常生產生活中使用的設備，如各類傳感器、手機、計算機等，使得其制造的成本不是很高，很容易在實際的農業生產中實現；同時，該系統的結構較為簡單、穩定性能良好，不論是在建設中的農場中還是已經建立完善的農場中，都可以直接的將該系統嵌入進去，快速的進行使用。而且，該系統可以和很多的系統進行結合，諸如當地的農業信息系統，從而形成更加廣闊、穩定的農業平臺，更好地促進了農業生產的發展。

7 總結

綜上所述，基于物聯網技術的農業信息智能監測系統中包括了很多項科學技術，如計算機技術、傳感技術、物聯網技術、通信技術等，這些技術的使用，使檢測系統的使用性能提高了很多，更好地對農業生產進行監控，加強了農業生產監控的效果，更好地促進了農業生產的發展。由于這項研究在我國剛剛的起步，發展的還不是很完善，其中還存在著一些缺陷，使其在實際應用中存在一定的抑制作用；并且，隨著科研項目的不斷研究、科學技術的不斷發展，還會促使計算機技術、通信技術的等逐漸的前行，因此，對基于物聯網技術的農業信息智能監測系統的研究步伐就要持續的進行，使各種先進的科學技術不斷地加入到該系統中，不斷地將其進行完善，使其在農業生產發展的各個階段中都能夠起到重要的作用。

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江武志/1984年生/男/廣東河源人/碩士/講師/研究方向為信號與信息處理、物聯網技術應用、檢測與控制