無線傳感器網絡在農業應用中的特點與前景

馮文健　謝永盛

摘 要：現代化農業開始注重引進自動化技術與智能化決策，而最佳選擇就是無線傳感器網絡。將其應用到農業中，不僅能夠提高農業生產效率與水平，還能夠進一步促進農業實現智能化可持續發展。據此，本文主要對無線傳感器網絡在農業應用中的特點與前景進行了詳細分析，以期能夠為農業自動化發展提供更多幫助。

關鍵詞：無線傳感器網絡 農業 特點 前景

一、無線傳感器網絡在農業應用中的特點

（一）智能決策能力

無線傳感器網絡具備一定的多跳性，在較大范圍內，其使得網絡整體能源效率得到了顯著提升，進而延長了網絡壽命。利用這一功能，多項傳感器節點之間能夠互相協作，然后再做出最終決策。

（二）動態拓撲配置

為了節約節點內部的電池電量，傳感器節點在很多時候都屬于睡眠狀態。通過拓撲管理技術，傳感器節點能夠共同協作出睡眠決策。而想要最大程度上實現網絡生命周期最大化，需要配置完善的網絡動態拓撲，以此促使最小數量節點控制在活動模式。

（三）容錯

合理布置無線傳感器網絡中最常見的問題就是節點容易出錯。在此基礎上，在計劃外進行節點布置，極有可能會造成網絡分區，進而對網絡性能造成直接性影響。但是，在采取對策時，傳感器節點能夠以動態配置網絡動態拓撲的方式進行自我組織。

（四）情境感知

以感知為載體獲取的物理與環境等參數信息，傳感器節點獲取周圍情境信息，而后傳感器節點的決定都是以上下情境為基礎的。

（五）可擴展性

一般情況下，不受無線傳感器網絡協議節點數量與大小的影響，協議可以在任何類型的網絡中得以落實。此功能在最大特點就是擴展了無線傳感器網絡在各個領域中的應用于發展潛質。

（六）節點異質性

無線傳感器網絡一般會被認為是均勻傳感器連接設備所構成，但是，實際上，設備在處理能力、計算能力、感測能力、移動能力等各個方面上都是異構的。

（七）惡劣環境下的通信故障容忍度

因為在開放式農業環境中的有效應用，無線傳感器網絡很容易受惡劣環境的影響。無線傳感器網絡協議中所包含的技術能夠承擔受環境變化所造成的網絡通信故障。

（八）自動操作模式

無線傳感器網絡的主要特性就是自動操作模式與適應性。在農業中的應用，自動操作功能發揮著不可替代的重要作用，而且還可以實現簡單化、先進化、自動化操作模式。

（九）信息安全性

無線傳感器網絡帶有現場參數的原始信息，為了保證信息的安全性、可靠性，無線傳感器網絡提供了訪問控制機制與異常檢測，以此對未認證用戶進行適度限制。

二、無線傳感器網絡在農業應用中的前景

（一）節水灌溉

由于我國水資源狀況不容樂觀，人均水資源占有量較低，而農業用水量占據了最大比例。為了確保農業用水不浪費，提高農業用水利用率，無線傳感器網絡應充分發揮作用，基于墑情監測系統，有效解決節水灌溉問題，系統能夠就農作物類型，以及地區等進行農作物所需灌溉時間和水量分析、計算，進而實現節約用水的環保目標。

（二）水產養殖

水產養殖是農業的重要組成部分，水質與水產生長質量、產量息息相關。傳統水產養殖方式就是漁民投入大量飼料，并使用有機肥，以此實現增產目標。但是，在發現水產發病的時候，在水體中投入殺蟲藥，往往會適得其反，其不僅會造成水體污染，還會直接阻礙水產正常生長，甚至還會導致水產大量死亡。所以，傳統水產養殖方法并不適用，對此應根據實際情況，引進無線傳感器網絡，實時監測水體溫度、PH值、溶解氧，并將所收集水體數據信息傳輸到網絡中，為工作人員進行結果分析與解決問題提供有力幫助。

（三）溫室環境

通過無線傳感器網絡對溫室內部溫度、空氣濕度、陽光照射度、二氧化碳濃度、土壤水分含量等于農作物生產環境息息相關的信息進行全程監測，這是無線傳感器網絡在溫室環境中應用的本質。另外，通過對比分析專家對農作物設計的信息和無線傳感器網絡監測的數據信息，適當調整農作物的生長環境，合理調節陽光、水利、肥料、氣體等相關要素，促使其處于最佳狀態，確保農作物處于最好的生長環境。

（四）家禽健康狀況

現階段，在畜牧業快速發展的趨勢下，各種家禽流行病也開始不斷衍生，給人們與社會帶來了嚴重威脅。為了及時診治患病的家禽，把經濟損失降到最低，保證人們的身體健康，可以引用無線傳感器網絡，實時監測并預警家禽的健康狀態相關數據信息。

結 語

總之，無線傳感器網絡是一種新型信息獲取與處理技術，切實引用到農業領域，能夠實現對農業的智能化感知、預警、分析與決策，從而促進農業產業的健康可持續發展。而且，無線傳感器網絡可以及時收集詳細的節點農業信息，并快速、準確傳輸到基站，以促使農業信息的無線化傳輸。因此，在實際農業生產與管理中，應適當采取有效、科學的措施，把無線傳感器網絡應用到農業領域，推動科技興農戰略的貫徹落實。

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作者簡介：馮文健（ 1982-） ，男，廣西容縣人，高級工程師，研究方向：計算機應用；

謝永盛 通訊作者：謝永盛，男，系統集成項目管理工程師。

基金項目：2019年度校級教改課題“無線傳感器網絡在農業中的應用研究”，“2018年度廣西高校中青年教師基礎能力提升項目（無線傳感器網絡在農業中的應用）（2018KY0698）”階段性研究成果之一。