物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在玫瑰基地種植中的應(yīng)用

張仁蜜+黃海軍

摘 要：隨著以“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)推廣，4G網(wǎng)絡(luò)己基本覆蓋全國(guó)絕大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)，為我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展提供了較好的基礎(chǔ)設(shè)施。文中結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和玫瑰種植基地的特點(diǎn)，圍繞RFID射頻技術(shù)、感知技術(shù)、云服務(wù)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)等提出玫瑰基地現(xiàn)代化種植的技術(shù)特點(diǎn)和具體實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)；傳感；4G

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2017）03-00-01

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things，IoT）即萬物互聯(lián)。據(jù)有關(guān)專家預(yù)計(jì)，未來互聯(lián)網(wǎng)有可能會(huì)消失，取而代之的是物聯(lián)網(wǎng)，其包含了計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感網(wǎng)技術(shù)、3G/4G無線通信技術(shù)、RFID射頻識(shí)別技術(shù)等，己逐漸滲透到各個(gè)領(lǐng)域，如現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、智能家居、智慧城市等。中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，如何讓農(nóng)民使用先進(jìn)的現(xiàn)代化高科技技術(shù)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行管理是擺在農(nóng)民面前的一大難題，隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)的大力發(fā)展和支持，未來農(nóng)民對(duì)農(nóng)作物的種植管理一定會(huì)擺脫現(xiàn)有的方式方法，使用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。本文從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的角度出發(fā)，提出依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)玫瑰種植基地的科學(xué)管理。

1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)完全依靠農(nóng)民的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行種植管理，無法檢測(cè)農(nóng)作物的濕度、濕度、土壤水分濃度、CO2濃度。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)則徹底改變了靠天種植的概念，種植變得科學(xué)化、集約化、效率化。依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)+傳感技術(shù)+視頻技術(shù)，農(nóng)民或種植戶能根據(jù)手持終端隨時(shí)查看田間作物的生長(zhǎng)情況。當(dāng)土壤養(yǎng)分不足或缺少某種肥料時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)告知農(nóng)戶該補(bǔ)充哪種物質(zhì)；當(dāng)濕度和溫度不利于作物生長(zhǎng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)即時(shí)警示，同時(shí)作物的生長(zhǎng)狀態(tài)也能被時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。原有靠感覺來種植的方法完全被棄用，信息化智能監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)幫助農(nóng)民精準(zhǔn)把關(guān)，保障大棚的科學(xué)管理。種植戶可以通過帶有4G功能的手機(jī)接入信息數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)專家（系統(tǒng)）開好的科學(xué)種田“處方”，用計(jì)算機(jī)對(duì)溫度、濕度、灌溉和施肥等進(jìn)行合理有效的控制和管理。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)對(duì)推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的農(nóng)業(yè)與信息化全方位融合至關(guān)重要。為此，本文圍繞農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)構(gòu)建、智能農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)以及感知技術(shù)、信息傳輸技術(shù)、信息處理技術(shù)等進(jìn)行研究，并對(duì)相關(guān)技術(shù)實(shí)施面對(duì)的困難提出解決方案。

2 玫瑰種植基地物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1 智能玫瑰大棚的系統(tǒng)架構(gòu)

智能玫瑰大棚系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

該方案利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、感知技術(shù)和通信技術(shù)，將玫瑰大棚中的室內(nèi)溫度、土壤溫度和濕度、CO2濃度、光照、露點(diǎn)溫度和葉面濕度等關(guān)鍵要素通過各傳感器不斷采集，將信息及時(shí)傳送到監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，使種植戶通過電腦、手持終端和手機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，遠(yuǎn)程控制管理，提高玫瑰品質(zhì)，增加種植效益和收益。同時(shí)把不同領(lǐng)域的農(nóng)業(yè)專家整合起來，提高產(chǎn)品質(zhì)量和管理效益，精確測(cè)量設(shè)施環(huán)境，利用實(shí)用、先進(jìn)的技術(shù)手段幫助花農(nóng)提高玫瑰產(chǎn)品質(zhì)量，提高對(duì)病蟲害的監(jiān)控水平、預(yù)測(cè)水平，并減少農(nóng)藥使用量。建立科學(xué)、規(guī)范的生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)，以幫助種植戶、專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)等單位強(qiáng)化管理手段。

2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

智能玫瑰大棚系統(tǒng)主要分為大棚現(xiàn)場(chǎng)、采集傳輸、業(yè)務(wù)平臺(tái)和終端展現(xiàn)4層架構(gòu)。

玫瑰大棚現(xiàn)場(chǎng)主要負(fù)責(zé)大棚內(nèi)部環(huán)境參數(shù)的采集和節(jié)點(diǎn)控制設(shè)備的運(yùn)行，采集的數(shù)據(jù)包括土壤溫度、土壤水分、二氧化碳濃度、空氣濕度、空氣溫度及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的光照等數(shù)據(jù)。

采集傳輸主要負(fù)責(zé)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，包括濕度、溫度、水氧分含量等數(shù)據(jù)和圖片視頻等。采集由終端探測(cè)儀和攝像頭組成，傳輸工作主要依靠ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

業(yè)務(wù)平臺(tái)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理及反饋。業(yè)務(wù)平臺(tái)包括數(shù)據(jù)庫(kù)、前端和后臺(tái)，是數(shù)據(jù)的處理中心，可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流和數(shù)據(jù)流的收集、分析和決策。

終端展現(xiàn)主要負(fù)責(zé)向手持終端推送數(shù)據(jù)的結(jié)果以及實(shí)施意見。向種植戶提供有效的“處方”和決策意見。最終實(shí)現(xiàn)用戶的精準(zhǔn)化管理。

3 智能玫瑰大棚系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 基于ZigBee和4G網(wǎng)絡(luò)的連接問題

ZigBee是一種短距離無線通信協(xié)議，以其近距離、短時(shí)延、低功耗、低成本、低速率、高容量、高安全、免執(zhí)照頻段等特點(diǎn)著稱。因此能實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的有效結(jié)合，其強(qiáng)大的組網(wǎng)能力可以將數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)礁鱾€(gè)節(jié)點(diǎn)，適合傳感與控制。

3.2 基于ZigBee和4G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合問題

由于ZigBee工作在2.4 GHz頻段，傳輸數(shù)據(jù)的大小受到一定限制，有效速率達(dá)不到100 Kb/s，因此不適合傳輸大量數(shù)據(jù)，如圖片、視頻等信息。但傳輸溫度、濕度、土壤數(shù)據(jù)等監(jiān)測(cè)值數(shù)據(jù)則完全沒有壓力。

3.3 手機(jī)客戶端訪問的速度、可靠性、界面友好性等問題

手機(jī)客戶端的可靠性、速度、界面易操作性等問題取決于手機(jī)連接網(wǎng)絡(luò)的速度，是否有4G網(wǎng)絡(luò)可用；系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否簡(jiǎn)單易操作，功能模塊不要太復(fù)雜，能即時(shí)獲取一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

4 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可大大減少勞動(dòng)成本，同時(shí)對(duì)規(guī)模化鮮花種植能實(shí)現(xiàn)集約化規(guī)模經(jīng)營(yíng)，集科研、生產(chǎn)、加工、銷售于一體，大大提高了農(nóng)業(yè)的附加值。對(duì)于大數(shù)據(jù)的收集大有益處，是我國(guó)農(nóng)業(yè)新技術(shù)革命的偉大工程。

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