無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的特點(diǎn)與前景

馮文健　謝永盛

摘 要：現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)開始注重引進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)與智能化決策，而最佳選擇就是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。將其應(yīng)用到農(nóng)業(yè)中，不僅能夠提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率與水平，還能夠進(jìn)一步促進(jìn)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化可持續(xù)發(fā)展。據(jù)此，本文主要對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的特點(diǎn)與前景進(jìn)行了詳細(xì)分析，以期能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)自動(dòng)化發(fā)展提供更多幫助。

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 農(nóng)業(yè) 特點(diǎn) 前景

一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的特點(diǎn)

（一）智能決策能力

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具備一定的多跳性，在較大范圍內(nèi)，其使得網(wǎng)絡(luò)整體能源效率得到了顯著提升，進(jìn)而延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)壽命。利用這一功能，多項(xiàng)傳感器節(jié)點(diǎn)之間能夠互相協(xié)作，然后再做出最終決策。

（二）動(dòng)態(tài)拓?fù)渑渲?/p>

為了節(jié)約節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的電池電量，傳感器節(jié)點(diǎn)在很多時(shí)候都屬于睡眠狀態(tài)。通過拓?fù)涔芾砑夹g(shù)，傳感器節(jié)點(diǎn)能夠共同協(xié)作出睡眠決策。而想要最大程度上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)生命周期最大化，需要配置完善的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)拓?fù)洌源舜偈棺钚?shù)量節(jié)點(diǎn)控制在活動(dòng)模式。

（三）容錯(cuò)

合理布置無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最常見的問題就是節(jié)點(diǎn)容易出錯(cuò)。在此基礎(chǔ)上，在計(jì)劃外進(jìn)行節(jié)點(diǎn)布置，極有可能會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)分區(qū)，進(jìn)而對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能造成直接性影響。但是，在采取對(duì)策時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)能夠以動(dòng)態(tài)配置網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)拓?fù)涞姆绞竭M(jìn)行自我組織。

（四）情境感知

以感知為載體獲取的物理與環(huán)境等參數(shù)信息，傳感器節(jié)點(diǎn)獲取周圍情境信息，而后傳感器節(jié)點(diǎn)的決定都是以上下情境為基礎(chǔ)的。

（五）可擴(kuò)展性

一般情況下，不受無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議節(jié)點(diǎn)數(shù)量與大小的影響，協(xié)議可以在任何類型的網(wǎng)絡(luò)中得以落實(shí)。此功能在最大特點(diǎn)就是擴(kuò)展了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用于發(fā)展?jié)撡|(zhì)。

（六）節(jié)點(diǎn)異質(zhì)性

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般會(huì)被認(rèn)為是均勻傳感器連接設(shè)備所構(gòu)成，但是，實(shí)際上，設(shè)備在處理能力、計(jì)算能力、感測(cè)能力、移動(dòng)能力等各個(gè)方面上都是異構(gòu)的。

（七）惡劣環(huán)境下的通信故障容忍度

因?yàn)樵陂_放式農(nóng)業(yè)環(huán)境中的有效應(yīng)用，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)很容易受惡劣環(huán)境的影響。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中所包含的技術(shù)能夠承擔(dān)受環(huán)境變化所造成的網(wǎng)絡(luò)通信故障。

（八）自動(dòng)操作模式

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要特性就是自動(dòng)操作模式與適應(yīng)性。在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，自動(dòng)操作功能發(fā)揮著不可替代的重要作用，而且還可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單化、先進(jìn)化、自動(dòng)化操作模式。

（九）信息安全性

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)帶有現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的原始信息，為了保證信息的安全性、可靠性，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供了訪問控制機(jī)制與異常檢測(cè)，以此對(duì)未認(rèn)證用戶進(jìn)行適度限制。

二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的前景

（一）節(jié)水灌溉

由于我國(guó)水資源狀況不容樂觀，人均水資源占有量較低，而農(nóng)業(yè)用水量占據(jù)了最大比例。為了確保農(nóng)業(yè)用水不浪費(fèi)，提高農(nóng)業(yè)用水利用率，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)充分發(fā)揮作用，基于墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有效解決節(jié)水灌溉問題，系統(tǒng)能夠就農(nóng)作物類型，以及地區(qū)等進(jìn)行農(nóng)作物所需灌溉時(shí)間和水量分析、計(jì)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水的環(huán)保目標(biāo)。

（二）水產(chǎn)養(yǎng)殖

水產(chǎn)養(yǎng)殖是農(nóng)業(yè)的重要組成部分，水質(zhì)與水產(chǎn)生長(zhǎng)質(zhì)量、產(chǎn)量息息相關(guān)。傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖方式就是漁民投入大量飼料，并使用有機(jī)肥，以此實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)目標(biāo)。但是，在發(fā)現(xiàn)水產(chǎn)發(fā)病的時(shí)候，在水體中投入殺蟲藥，往往會(huì)適得其反，其不僅會(huì)造成水體污染，還會(huì)直接阻礙水產(chǎn)正常生長(zhǎng)，甚至還會(huì)導(dǎo)致水產(chǎn)大量死亡。所以，傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖方法并不適用，對(duì)此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，引進(jìn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水體溫度、PH值、溶解氧，并將所收集水體數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中，為工作人員進(jìn)行結(jié)果分析與解決問題提供有力幫助。

（三）溫室環(huán)境

通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)溫室內(nèi)部溫度、空氣濕度、陽(yáng)光照射度、二氧化碳濃度、土壤水分含量等于農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)境息息相關(guān)的信息進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)，這是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在溫室環(huán)境中應(yīng)用的本質(zhì)。另外，通過對(duì)比分析專家對(duì)農(nóng)作物設(shè)計(jì)的信息和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息，適當(dāng)調(diào)整農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境，合理調(diào)節(jié)陽(yáng)光、水利、肥料、氣體等相關(guān)要素，促使其處于最佳狀態(tài)，確保農(nóng)作物處于最好的生長(zhǎng)環(huán)境。

（四）家禽健康狀況

現(xiàn)階段，在畜牧業(yè)快速發(fā)展的趨勢(shì)下，各種家禽流行病也開始不斷衍生，給人們與社會(huì)帶來了嚴(yán)重威脅。為了及時(shí)診治患病的家禽，把經(jīng)濟(jì)損失降到最低，保證人們的身體健康，可以引用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并預(yù)警家禽的健康狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

結(jié) 語(yǔ)

總之，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新型信息獲取與處理技術(shù)，切實(shí)引用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)的智能化感知、預(yù)警、分析與決策，從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。而且，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以及時(shí)收集詳細(xì)的節(jié)點(diǎn)農(nóng)業(yè)信息，并快速、準(zhǔn)確傳輸?shù)交荆源偈罐r(nóng)業(yè)信息的無線化傳輸。因此，在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與管理中，應(yīng)適當(dāng)采取有效、科學(xué)的措施，把無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，推動(dòng)科技興農(nóng)戰(zhàn)略的貫徹落實(shí)。

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作者簡(jiǎn)介：馮文健（ 1982-） ，男，廣西容縣人，高級(jí)工程師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用；

謝永盛 通訊作者：謝永盛，男，系統(tǒng)集成項(xiàng)目管理工程師。

基金項(xiàng)目：2019年度校級(jí)教改課題“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究”，“2018年度廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目（無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用）（2018KY0698）”階段性研究成果之一。