云計(jì)算的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)分析

張玉冰

蘇州工業(yè)園區(qū)工業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇蘇州 215100

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)主要以人力為主，憑借經(jīng)驗(yàn)積累進(jìn)行工作，在這樣的方式下存在著較多的弊端，例如，管理粗放、工作效率較低、抵御自然災(zāi)害能力較弱等。伴隨云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，為農(nóng)業(yè)發(fā)展建設(shè)提供了技術(shù)支持，對(duì)于云計(jì)算具備著一定的特征，如可靠性和虛擬化，是智能化發(fā)展中所需要的一種技術(shù)。云計(jì)算高效率為物聯(lián)網(wǎng)提供了應(yīng)用基礎(chǔ)，使得物品實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理成為可能。在當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，利用云計(jì)算技術(shù)，有效分析感知數(shù)據(jù)，作出科學(xué)化決策，加快農(nóng)業(yè)發(fā)展，確保農(nóng)業(yè)精細(xì)化管理。

1 物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)為物和物組成的互聯(lián)網(wǎng)，利用紅外線感應(yīng)器與掃描器信息傳感設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對(duì)物品進(jìn)行智能化識(shí)別，實(shí)現(xiàn)跟蹤定位與管理和傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)與其存在的差異為物聯(lián)網(wǎng)具備終端多樣化與網(wǎng)絡(luò)包容性較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)特征。

1.2 云計(jì)算概述

云計(jì)算概述對(duì)于云計(jì)算而言是一種用量付費(fèi)的模式，在這種模式背景下，提供了便捷性。從優(yōu)勢(shì)角度講，云計(jì)算具備著透明化和軟件服務(wù)化特征，是一種全新商業(yè)計(jì)算服務(wù)模式。在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)上，將云計(jì)算利用其中，不僅能提升網(wǎng)絡(luò)資源利用效率，還能確保應(yīng)用服務(wù)具有穩(wěn)定性，加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有效發(fā)展。此外，云計(jì)算為互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算方式，在網(wǎng)絡(luò)連接下，有效整合計(jì)算資源，生成計(jì)算資源庫，依據(jù)用戶進(jìn)行按需分配，這樣的資源庫叫做“云”。“云”具備一定的價(jià)值作用，對(duì)于資源利用具有較大的價(jià)值作用，實(shí)現(xiàn)了按需利用。從廣義角度講，云計(jì)算為資源服務(wù)利用和交付模式，利用網(wǎng)絡(luò)獲得需要的服務(wù)。從架構(gòu)角度講，云計(jì)算主要分為以下幾點(diǎn)內(nèi)容。第一，平臺(tái)。平臺(tái)為提供給終端運(yùn)行的平臺(tái)。在一定程度上，終端在軟件開發(fā)工具包上測(cè)試平臺(tái)編寫程序。不管是設(shè)置任務(wù)，還是運(yùn)行程序，終端節(jié)省了大量的時(shí)間。第二，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)。終端利用基礎(chǔ)設(shè)施獲得虛擬機(jī)資源，基礎(chǔ)設(shè)施管理工作可以由基礎(chǔ)設(shè)施完成。第三，軟件即服務(wù)。利用軟件即服務(wù)這樣的模式，終端用戶進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，在Explorer下利用云端程序，不需要對(duì)軟件安裝等事情進(jìn)行考慮，更為關(guān)鍵的是降低了軟硬件的投入成本。綜上所述，云計(jì)算應(yīng)用利于終端用戶獲得虛擬機(jī)資源，方便對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的現(xiàn)狀

2.1 擁有相對(duì)薄弱的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)

對(duì)于我國農(nóng)業(yè)而言，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)較為薄弱。近年來，相關(guān)部門加大了農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)投資，但不管是農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，還是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，仍不能滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展需求。據(jù)有關(guān)信息，當(dāng)前40%耕地水資源短缺，有效灌溉農(nóng)田面積在耕地總面積中占有率達(dá)50%。有的地區(qū)設(shè)備陳舊老化，溝渠道路建設(shè)不完善，不能完全抵御災(zāi)害。

2.2 簡單的生產(chǎn)經(jīng)營方式

當(dāng)前有效耕地面積呈現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)，剩余勞動(dòng)力隨之減少。此外，農(nóng)業(yè)土地承包流轉(zhuǎn)有困難，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)具有單一性，機(jī)械化發(fā)展沒有形成大規(guī)模化生產(chǎn)，效益提高緩慢。

2.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平需要提高

農(nóng)業(yè)科技生產(chǎn)技術(shù)水平不高，需要提高農(nóng)業(yè)科技示范園建設(shè)質(zhì)量和規(guī)模，現(xiàn)有科研成果轉(zhuǎn)換緩慢，需要配備相關(guān)的科技人員。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中，培養(yǎng)高素質(zhì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)人才是極為必要的，對(duì)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

2.4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中具有較大的需求

伴隨農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的不斷轉(zhuǎn)換，大部分人放棄了以往耕作模式，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中將現(xiàn)代化技術(shù)手段利用其中，成為一名“新農(nóng)人”。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加以利用，綜合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面信息。在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，確保生產(chǎn)加工過程信息化，加之生產(chǎn)管理信息化。利用傳感器和控制設(shè)備，有效監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的熱與水變量，確保農(nóng)產(chǎn)品在良好的環(huán)境中生長，加快農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)發(fā)展。這也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)下的一種模式，在該種模式中，利用了較多的軟硬件資源，將這部分資源加以結(jié)合，在獲取數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，保證現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)低成本運(yùn)行，對(duì)加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。目前，我國擁有較多的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，但這部分產(chǎn)品都在生產(chǎn)部署中，為獨(dú)立化建設(shè)，因此面臨著成本高與資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。基于這樣的情況，要想加以解決，利用云計(jì)算技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是極為重要的。對(duì)于云計(jì)算技術(shù)而言，具備著彈性服務(wù)和資源化的特點(diǎn)，而物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是公共物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)，以軟件服務(wù)方式提供給用戶，這兩種方式結(jié)合，確保物聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

3 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用價(jià)值作用

第一，政策可行性。對(duì)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展而言，面臨著資源緊缺的情況，加之生態(tài)環(huán)境的影響，造成資源高投入與粗放式經(jīng)營間的矛盾。近年來，政府部門給予了一定的支持，頒布了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用政策對(duì)策，具體包括農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略分析與指導(dǎo)，加大整合資源，降低重復(fù)投資。加大政府支持，將農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展當(dāng)成重點(diǎn)項(xiàng)目。

第二，技術(shù)可行性。在當(dāng)前形勢(shì)背景下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)愈發(fā)成熟，與此同時(shí)相關(guān)配套的軟硬件設(shè)施日益完善。從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)角度講，對(duì)其加以利用，利于數(shù)據(jù)的收集、傳輸與儲(chǔ)存，不僅能全方位監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，還能監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)管理。

第三，經(jīng)濟(jì)可行性。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展早期，相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)缺乏成熟性，我國更多依據(jù)的是政府部門的優(yōu)惠政策，經(jīng)濟(jì)效益不明顯。伴隨物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日益成熟，加之產(chǎn)業(yè)鏈的完善，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品價(jià)格不斷降低，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中具有良好的應(yīng)用。從經(jīng)濟(jì)可行性角度出發(fā)，大力推廣農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具備一定的可行性。

第四，應(yīng)用可行性。和相關(guān)行業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品相比，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中利用物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品具備簡單性，加之運(yùn)行十分穩(wěn)定。在云服務(wù)部署運(yùn)行模式背景下，很少出現(xiàn)人為干預(yù)情況。在一定培訓(xùn)指導(dǎo)下，相關(guān)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員可以了解農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品實(shí)際利用。

4 發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對(duì)策

要想確保傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，應(yīng)有效改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)轉(zhuǎn)變。

4.1 資源依賴型轉(zhuǎn)化為技術(shù)密集型

以往農(nóng)業(yè)給予了依賴資源過多的投入，而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)則更加青睞新技術(shù)投入。在一定程度上，新技術(shù)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要推動(dòng)力，在當(dāng)前形勢(shì)下，新技術(shù)包含耕作技術(shù)和信息技術(shù)等。把這部分技術(shù)有效利用，確保農(nóng)業(yè)增長方式以資源外延開發(fā)方向提高資源利用率為主，在提高單位農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)起到改善作用，在這樣的基礎(chǔ)上降低勞動(dòng)力強(qiáng)度，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境也有很大作用。在資源短缺背景下，農(nóng)業(yè)是更具有前景的產(chǎn)業(yè)。

4.2 自給自足轉(zhuǎn)向?yàn)槭袌鰧?dǎo)向型

在以往農(nóng)業(yè)中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要為了滿足自身需求。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)則是將農(nóng)民經(jīng)濟(jì)活動(dòng)融入市場范圍之中。農(nóng)產(chǎn)品具有較高的商品率，進(jìn)行生產(chǎn)主要是為了滿足市場需求。市場取向是現(xiàn)代農(nóng)民利用農(nóng)業(yè)新技術(shù)的主要?jiǎng)恿Γv觀一些發(fā)達(dá)國家，不管是種植經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)化為畜牧經(jīng)濟(jì)，還是農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)向合作化，更多的都是市場行為下的結(jié)果。

4.3 由自然征服轉(zhuǎn)向?yàn)樽匀缓椭C共處

縱觀原始農(nóng)業(yè)，更多的是人對(duì)自然的一種適應(yīng)，以往農(nóng)業(yè)為人對(duì)自然的征服，而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是人和自然間的有效相處。在當(dāng)前，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展給予了生態(tài)保護(hù)更多的關(guān)注，更重視可持續(xù)發(fā)展，利用高新技術(shù)先導(dǎo)性和產(chǎn)業(yè)多元化，更加關(guān)注資源節(jié)約綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展，不管是生物多樣性，還是食品安全上都具備嚴(yán)格化標(biāo)準(zhǔn)。因此，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，更強(qiáng)調(diào)的是生態(tài)農(nóng)業(yè)，是資源節(jié)約的一種綠色產(chǎn)業(yè)，肩負(fù)著維護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要責(zé)任。

4.4 由以往第一產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向大農(nóng)業(yè)觀念

以往農(nóng)業(yè)階段，農(nóng)業(yè)是第一產(chǎn)業(yè)。但現(xiàn)代農(nóng)業(yè)打破了以往種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)模式，包含生產(chǎn)資料工業(yè)和食品加工業(yè)等。因此，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和發(fā)展農(nóng)業(yè)具有緊密的聯(lián)系，在市場機(jī)制作用下，慢慢延伸到其他產(chǎn)業(yè)中，包含生產(chǎn)與技術(shù)推廣系統(tǒng)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)機(jī)制。

4.5 單一化功能形式轉(zhuǎn)向?yàn)槎嘣δ苄问?/h3>

在以往農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)扮演著兩種角色，一種是農(nóng)產(chǎn)品供給者，另一種則為提供者。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，打破了以往角色定位。農(nóng)業(yè)具有了更多的功能，例如生活休閑和生態(tài)保護(hù)等，假日農(nóng)業(yè)和休閑農(nóng)業(yè)多種形態(tài)并存，成為一種新型化產(chǎn)業(yè)。

5 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)需要相關(guān)農(nóng)業(yè)環(huán)境要素，依據(jù)植物生產(chǎn)需求進(jìn)行智能控制，為農(nóng)作物生長提供良好的環(huán)境。

5.1 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)而言，以感知目的為主，是物和物連接的系統(tǒng)，包含傳感器、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)。通過深入研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，學(xué)術(shù)界對(duì)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)達(dá)成了共識(shí)。基于物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)來講，是一種聚合性復(fù)雜系統(tǒng)，由感知層、應(yīng)用服務(wù)層和網(wǎng)絡(luò)傳輸層組成的，一般稱之為感知層、應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層。對(duì)于公共技術(shù)不歸屬于物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)層面，但其與三層具有一定的聯(lián)系，包含網(wǎng)絡(luò)管理和安全技術(shù)等。基于物聯(lián)網(wǎng)而言，是一種極為復(fù)雜的綜合性信息系統(tǒng)，利于采集信息，進(jìn)行傳輸和處理。

第一，感知層。主要由數(shù)據(jù)采集子層、協(xié)同信息處理子層和短距離通信組成的。其中數(shù)據(jù)從采集子層，在傳感器作用下獲得數(shù)據(jù)，而短距離通信與協(xié)同信息處理子層得到感知數(shù)據(jù)后，在一定范圍內(nèi)做好協(xié)同處理，在短距傳感網(wǎng)絡(luò)下，將廣域網(wǎng)絡(luò)接入其中。

第二，網(wǎng)絡(luò)層。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)層來講，在廣域網(wǎng)絡(luò)下，將感知數(shù)據(jù)傳入應(yīng)用層中。是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾O(shè)施，包含移動(dòng)通信網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)等。在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)中，移動(dòng)通信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)主要作為傳輸網(wǎng)絡(luò)。

第三，應(yīng)用層。應(yīng)用層包含服務(wù)支撐層與應(yīng)用子層，主要對(duì)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，依據(jù)行業(yè)實(shí)際需求給予用戶提供服務(wù)，是物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)中的主要應(yīng)用層面。

5.2 公共物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)器平臺(tái)

公共物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)器平臺(tái)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言，是一種極為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包含儲(chǔ)存計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)傳輸和應(yīng)用平臺(tái)等。以往模式需要開發(fā)人員開發(fā)各個(gè)層面，加以測(cè)試與部署，這樣的方式對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用普及具有限制性。伴隨云計(jì)算的快速化發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)具有極大的發(fā)展前景，大部分科技公司建立了物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺(tái)。在一定程度上，云平臺(tái)給予感知設(shè)備提供了感知數(shù)據(jù)傳輸接口，在這樣的基礎(chǔ)上，用戶進(jìn)行簡單化設(shè)置，在云平臺(tái)上將傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸其中，云平臺(tái)對(duì)其存儲(chǔ)和處理。此外，依據(jù)用戶自定義規(guī)則反饋信息，依據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)，充分挖掘海量數(shù)據(jù)。在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)下，開發(fā)人員節(jié)約了大量的時(shí)間，給予開發(fā)應(yīng)用程序更多的關(guān)注，云服務(wù)平臺(tái)使得應(yīng)用具備安全性，保持低成本運(yùn)行，終端用戶也具備一定的應(yīng)用體驗(yàn)。

5.2.1 系統(tǒng)功能需求

第一，云端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，加之實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。云端獲得感知數(shù)據(jù)以后，對(duì)數(shù)據(jù)加以處理，依據(jù)預(yù)設(shè)觸發(fā)條件，對(duì)數(shù)據(jù)值加以決策。當(dāng)溫度升為一定值，做出控制降溫設(shè)備運(yùn)行決策。云端在API下，提供數(shù)據(jù)查詢接口。

第二，第三方數(shù)據(jù)支持。農(nóng)業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過程中，第三方數(shù)據(jù)資訊給予必要的支持。例如，農(nóng)產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前，掌握資料價(jià)格和技術(shù)等；在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，掌握天氣狀況。基于這樣的情況，在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)第三方數(shù)據(jù)支持模塊，在天氣預(yù)報(bào)接口獲得天氣數(shù)據(jù)。

第三，大數(shù)據(jù)分析。對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品具有較長的生產(chǎn)周期，農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格具有一定的波動(dòng)性，在這樣的情況背景下，農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)滯銷的情況。在一定程度上，生產(chǎn)技術(shù)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)具有一定影響。如果缺乏一定的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品出現(xiàn)減產(chǎn)的情況。在大數(shù)據(jù)分析下，獲得感知數(shù)據(jù)分析農(nóng)產(chǎn)品生長情況，預(yù)測(cè)農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格，給予農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)控制科學(xué)化決策。

5.2.2 系統(tǒng)性能需求

第一，高并發(fā)。基于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)而言，面對(duì)很多傳感器數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求。基于這樣的情況，依據(jù)實(shí)際需求按照高并發(fā)標(biāo)準(zhǔn)加以設(shè)計(jì)。第二，高時(shí)效性。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，針對(duì)高并發(fā)需求，確保系統(tǒng)具備高時(shí)效性，尤其是獲得數(shù)據(jù)請(qǐng)求或是控制指令處理。系統(tǒng)處理過程中，確保時(shí)間精確性，如果處理時(shí)間長，會(huì)影響物聯(lián)網(wǎng)利用價(jià)值。

結(jié)語

總而言之，對(duì)于云計(jì)算農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)而言，給予了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能化水平必要的技術(shù)支持，目的是提升現(xiàn)代農(nóng)業(yè)自動(dòng)化水平，減少資源占有率，增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，為智能農(nóng)業(yè)自動(dòng)檢測(cè)與智能化管理提供依據(jù)。