物聯網精準農業系統在瓜果種植中的應用分析

許春

摘 要：本文主要針對物聯網精準農業系統中各組成部分的功能作用及設計特點進行著重的分析，如：專家診斷服務系統平臺、生產智能管理平臺、傳感器節點、溯源交易平臺等，并結合其在瓜果種植過程中的應用實踐，提出一些相應的意見和建議，以便相關人士參考。

關鍵詞：物聯網技術;精準農業系統;瓜果種植;應用分析

隨著物聯網技術的不斷進步與推廣，其在農業系統中的應用成效也開始逐漸的突顯出來?，F階段，大部分瓜果種植用戶所采用的精準農業系統，就是一種以物聯網技術為基礎的現代化農業系統，其不僅可以結合瓜果蔬菜的實際生長狀況和生長環境，預測其是否受到病蟲害的侵襲。而且還能對瓜果蔬菜進行定量、定位的精準田間管理，最大化提高農作物的產量和質量。因此，對該農業系統在瓜果種植中的有效應用進行深入的分析，很有必要。

一、專家系統診斷服務平臺的功能作用及設計特點

該診斷服務平臺在瓜果種植期間，可以及時的對與瓜果栽培相關的知識、技術以及各種實驗數據等進行收集和整理，并構建相應的專家知識庫，以便可以為相關種植戶提供可靠的咨詢服務和決策方案，進而使其瓜果栽培技術提升到最大化。例如，在葡萄種植專家系統中，專家系統診斷服務平臺就發揮出了其相應的應用優勢，不僅針對葡萄病蟲害分析判斷，建立了BP網絡診斷模型和基于人工神經網絡的葡萄病害智能診斷系統，如圖一所示。同時，還采用了附加動量法和自適應學習速率等來對系統中的BP算法進行全面的優化，并將診斷參數和實際病害分別作為系統的輸入和輸出信息，進而通過神經網絡樣本學習結果來對瓜果種植期間存在的病害情況進行科學分析。例如，在對葡萄種植過程中容易出現的16種常見病害進行診斷時，其要先將輸出層神經元個數設置為16，然后再將隱層神經元數N確定為BP神經網絡關鍵問題，進而利用相應的經驗公式來計算出具體隱含層神經元個數，當其個數N為22時，證明該葡萄系統完全滿足高端瓜果生產的需求。

二、生產智能管理平臺的功能作用及設計特點

該智能管理平臺具有較強的應用功能，如：視頻監控功能、農業環境監測功能、數據采集存儲功能等。其中，視頻監控功能主要表現在Web在線查看、視頻數據存儲、回放等方面，可以很好的對瓜果生長情況進行定點、定時的觀測;農業環境監測功能則是采用以物聯網傳輸技術為核心的監測系統來對瓜果生長環境進行監測，以便看其光照強度、二氧化碳濃度、溫度等是否能夠滿足瓜果的健康生長需求;數據采集存儲功能是指利用智能終端、Web瀏覽器等方式來對監控區域的詳細監測信息以及歷史信息等進行全面的收集、存儲，以便促使物聯網精準農業系統達到監測與分析為一體的智能化標準，如圖二所示，這樣才能通過自動控制策略高效、準確的完成瓜果生產自動化控制任務。例如，成熟期的葡萄種植溫度正常值應保持在28～32℃范圍內，但若是通過生產智能管理平臺監測到種植環境最低溫度小于16℃，最高溫度大于38℃時，系統就會自動發出預警信號，進而幫助相關種植戶及時采取措施進行調整，以免溫度變化大對漿果發育和成熟造成不良影響。

三、物聯網傳感器節點的功能作用及設計特點

傳感器節點是物聯網精準農業系統中最為關鍵的組成部分，其可對最未端單元信息進行全面采集，以便為瓜果的健康生長創建良好的環境，提供可靠的栽培管理方案。在對傳感器節點進行布置時，必須嚴格按照系統設計要求盡量使其覆蓋到整個系統內部，但由于傳感器節點屬于嵌入式系統，且各節點上集成了多個功能模塊，所以為了確保其應用功能，應盡量選擇帶有TICC2430芯片、RF2420射頻芯片、CC2591增益放大芯片以及89C51處理器的傳感器設備，這樣才能實現對瓜果種植大棚的全面監測。另外，還要增設配套的pH值和氨氮傳感器，并根據WSN節點的采集頻率和傳感器耗電量來選各傳感器節點供電模式，一般可以采用鋰電池和太陽能板供電模式，這樣才能提高傳感器節點的采集頻率和使用期限，使其在瓜果種植監測中發揮出最大的實效作用。

四、溯源交易平臺的功能作用及設計特點

該平臺屬于瓜果生產管理功能的延伸，從其功能作用來看，其不僅可以大大提升瓜果產品的附加值，方便交易，增強果農的經濟收益。而且還能實現物聯網精準農業系統的完善，使其可以直接對公眾開放。例如，消費者在查看瓜果種植信息和品種質量時，只需在該交易平臺上輸入瓜果外包裝箱上的編碼，就可對相關信息一目了然。而從整體架構設計來看，WindowsNTServer平臺下使用的溯源交易平臺屬于多層分布式體系結構，主要包括：表現層、業務層、數據訪問層和數據庫4個層次。其中，數據庫采用了SQLServer2005數據庫管理系統;訪問層采用了VisualC#.NET編程語言;業務層則結合不同的管理對象，布置了多個業務組件，如：用戶注冊管理組件、溯源信息采集組件等。

五、結束語

綜上所述，盡管物聯網精準農業系統在瓜果種植領域中的應用優勢十分顯著，但由于其在我國起步較晚，所以其在實際應用過程中，仍存有一定的安全威脅，且應用成本也是極為明顯。因此，還要對其整體設計及功能等做進一步的完善和優化，這樣才能隨著物聯網的廣泛應用，將其拓展到農業生產的各個環節中。

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