物聯網技術下智能農業管理系統設計促進農業機械化發展

農業作為中國國民經濟發展的重要組成部分，而傳統的農業自動化程度較低，需要大量的人工參與，為促使農業能在信息時代與時俱進，應將信息化技術融入其中，以此拓展農業市場空間。隨著農業產業規模的提升，加之人們對于農業生產的重視度不斷提高，需要提升農業信息化程度，構建智能化農業系統，以科學手段指導農業發展，為中國農業可持續性發展提供助推力。

1物理網與智能農業概述

1.1物聯網概述

物聯網是將各種真實對象通過無線通信技術與互聯網相結合，實現對真實對象的智能認知與管理[1]。物聯網的應用是將新一代信息技術運用于各行各業，將傳感器器件嵌入到電網、房屋建筑等各類對象之中，再與已有的互聯網相連，由中央計算機實現對人員和設備的實時管理與監控，提升資源利用與生產率，實現各個行業的智能化發展。

1.2智能農業概述

智能農業是在農業中運用人工智能技術的高科技產品，該體系涵蓋了對農作物生長過程中各種因素的獲取、運用基于知識的推斷、計算機等方法對其進行參數解析、并由其引導的決策過程[2]。其中，傳感器技術、嵌入式技術和通訊技術是實現智能農業的重要手段，可將智能農業理解為：在進行農業環境管理的過程中，通過智能化技術和產業化生產，實現農業生產方式集約、高效、可持續發展的現代化變革。智能農業是將農業的高級設施與露地相結合，具有較高的技術標準和較高的集約化、規模化的生產模式，此種生產模式的運用能有效地將信息技術將現代生物技術，農業工程，農業新材料等多個專業有機結合起來，以現代農業設備為基礎，具有科學技術運用價值和較高的附加值，提高耕地利用率、提高勞動效率，是一項跨越百年的新農業科技革命。

智能農業能夠滿足使用者的需要，無論在何時，都能對其進行實時的數據分析，從而實現對設施農業的全面環境信息的自動監測，以及對環境的自動調控與智能管理。例如，在具體運用的過程中，能通過對溫室內部溫度、土壤溫度和二氧化碳濃度的實時監測，實現對作物生長的有效控制；采用模塊化的方式對溫室內的溫、濕進行實時監測，通過濕度信號和周圍的光線、濕度、露點等因素，并通過無線通信模塊對溫室內的環境進行管理，實現對特定裝置的控制；智能糧倉也是智慧糧倉，能將糧倉內部溫度和濕度的感應信息傳輸到計算機或移動智能終端上，實現對田間溫度和濕度的監測，從而實現糧倉溫度和濕度的均衡。

2物聯網技術下的智能農業管理系統設計

2.1智能農業種植系統

從物聯網發展的大背景來看，要實現智能農業種植體系的運轉，必須在作物相對密集的地方，設置智能化的傳感裝置與智能控制裝置，獲得并了解有關的數據資料，對作物的生長需要進行嚴密的空氣、溫度和濕度的調控，讓周圍的環境滿足作物的不同成長時期的需求和規范，從而提升農業耕作的精度[3]。此外，通過智能農業種植系統的運作，可以對作物生長的內在環境進行實時監控，及時了解作物生長中出現的問題，通過實施灌溉、隔熱、補充光照等措施，改善作物生長的生態條件，保證農業產品的品質。

2.1.1精準播種技術應用

在農業播種環節，若能夠精確控制種子間的距離，將顯著提升種植效率，而精準播種技術便是通過智能化機械控制來實現播種量的精準調控，為作物提供良好的生長環境，從而有效提高土地等資源的利用率，為農作物的高產優質奠定堅實基礎。目前，中國農業機械中廣泛應用的播種機主要是純機械結構，這種播種機通過在機械中運用固定的間隔進行種子的播種，以求在排出種子時，能確保種子間距的一致性，然而，這種播種方式雖然具有一定的可行性，但是在實際運用的過程中會，還需要保障拖拉機的速度和方向，若是未能有效的進行管控，則難以保障種子的精準種植，進而常常出現無法精準播種的情況，從而影響播種效果。

為解決這一問題，可以考慮在機械設備上安裝攝像頭，通過攝像頭記錄種子的拋灑過程，并利用神經網絡進行分析，可以準確識別出播種方向和播種的位置。這種技術替代了傳統的人工識別方式，不僅降低了農業生產的勞動成本，還顯著提升了播種效率。

2.1.2進行種植管理

基于物聯網的智能農業種植系統由傳感器、無線采集系統、無線監控系統、協調系統和環境監控系統組成，整個種植管理系統包括種植環境監測、數據采集和網絡傳輸，可以利用傳感器來監控周圍的土壤溫度、濕度、光照、自動灌溉等。在系統進行信息收集的過程中，能夠在傳感器的幫助下對數據進行實時監控，并以不間斷的方式進行數據信息的傳送，傳送模塊向協調器的各個節點傳送傳感器的各種參數，并且取樣的無線通信更加靈活多樣，擴展簡單而高效。由于智能農業種植系統由多個環節組成，因此在各種農機裝備上使用繼電器進行控制，利用無線傳輸系統進行數據信息的收集，并將其實時地向服務器上載，之后，通過數據平臺對數據進行存儲，對信息進行處理，發布控制命令等，這樣方便了對使用者的支援，讓使用者沒有時間和空間的限制，只要登陸自己的移動智能終端或計算機，能查看有關的信息，并通過傳感信息采集、自動監測、人工處理、智能分析和遙控等功能組成智能農業種植管理平臺。

2.2監控農業物聯網種植環境系統

在當前的農業生產環境日益改善的背景下，有必要利用物聯網對農業環境進行實時監測，監控農業物聯網種植環境系統感知層，是對相關的信息進行采集和感知的關鍵，能保證作物周圍的環境光照、溫度、濕度和土壤濕度，并將其實時感知到的信息傳遞給協調節點[4]。同時，通過對自動化灌溉的實時監測，可以實現對相關數據信息的收集、存儲和處理，并向用戶發出決策支持，進行分析，這樣一來，用戶可以在計算機終端上查看有關的資料，而不會受限于時空的限制。構建農業種植環境監測系統，包括系統軟件和系統硬件2部分，后者所使用的功率面板，則可以將感應控制模塊，無線節點模塊與供電模塊相結合，為整個系統供電，同時其中運用的控制模塊、感應模塊，能對光強，溫度和濕度進行感應，同時還運用低功耗，低成本的射頻技術，配有傳感節點，網關協調器等，降低系統的能量消耗。

例如，在農業中運用的農業智能化灌溉系統，其在構建和設計的過程中以移動信息技術為主，有效地實現從傳統的勞動密集型到科技密集型的轉型。農業智能化灌溉系統中，水分傳感器對土壤中的水分進行測量，并對所探測到的水分進行A/D變換，將基準的電流和溫度值轉化成相應的溫度值，然后送入可編程控制器中；在自動化控制中，農業智能化灌溉系統能將50%～60%的相對濕度設置為基準濕度，將實測的濕度信號與RH50%～60%相對比，并將其劃分為：在此區間、超過此區間、低于此區間3種情形。自動化控制模塊能向變頻調速系統發送控制信息，收跌變頻調速裝置按照濕度大小對電機速度進行適當調整，電機驅動水泵從水源中抽取水，當要澆水時，電磁閥會自動打開，并經主管道及分支管路輸送給噴嘴，使噴嘴在相應的轉角內自行轉動，在灌水完成后，電磁閥會自行閉合。為防止遠離水源處的噴嘴得不到充足的壓力，在電磁閥的旁邊加壓力表，以確保各個噴嘴的水壓能夠達到所設置的噴灌范圍，防止出現由于水壓不夠而導致噴嘴范圍縮小的情況，整體協同工作，以達到對草地灌溉進行智能化調控的目的。

2.3農業種植溯源教育服務系統

農業種植溯源教育服務系統是面向農作物生產拓展的產品推廣平臺，可以為農作物生產管理延伸，提升產品附加值，其臺可以利用智能信息節點、電子標簽，全球定位系統、無線網絡和有線網絡，與可追溯系統的數據庫相連，并采集各階段的數據，利用QR碼技術產生的二維碼，實現對商品的可追蹤，用戶可以在客戶端上搜索相關的追溯資料，即可知道生產廠家和保質期等[5]。

例如，通過遙控指揮中心對其進行調度，并在車載設備上配備GPS+GPRS（DTU）模塊，當運輸車輛駛出調度中心時，裝有自主研發的DTU裝置將實時地把該車的位置反饋給調度中心，利用交通工具上的DTU裝置，將汽車目前的經緯度，車速，所在的海拔無線地傳送回來，并定時發送給遙控中心，遙控中心隨后將遙控返回的GPS資料與電子地圖進行功能映射，把運載工具映射到地圖上的某個運動點上，能夠對該點的行車路線、行車速度、行車狀態進行實時、準確的監測，達到智能化的管控效果。而在農產品的包裝箱內裝也存有傳感器，能實時監控食品在運送過程中的溫度、濕度等相關信息，并利用GSM和GPRS構成的實時話音通訊平臺，能通過中央計算機的監控程序與正在作業的交通工具進行通訊，以此提升處理突發事故或解決現實困難效能。

總而言之，基于物聯網技術的智能農業系統研究，能夠有效地提升農業自動化水平，增強其智能化發展效能。在開展智能農業管理系統設計的過程中，需要將物聯網技術的軟硬件進行科學性融合，并根據當地農業實際發展情況設計智能農業種植系統和環境監測系統，并在智能化管理和控制過程中，為農作物創造更好的生長條件，增強農作物生產管理效能，以促使農業經濟效益得以不斷提升。

參考文獻

[1]李娜，江鑫，陳永琪，等.農業物聯網工程技術智能管理系統[J].農業與技術，2021，41（10）：64-66.

[2]李軍輝，葉克，胡霞.北京地區現代農業裝備應用技術發展及人才培養分析[J].安徽農業科學，2022，50（6）：258-260，263.

[3]賀志朋.基于Android平臺的智能農業管理系統的開發及在移動互聯專業教學中的應用探索[J].中國新通信，2021，23（23）：51-52.

[4]方會敏，牛萌萌，褚幼暉，等.山東高效農業模式下田間管理裝備研究進展與對策[J].中國農機化學報，2021，42（1）：30-36.

[5]史桂紅.基于CDIO的智能農業管理系統教學實戰項目設計[J].辦公自動化，2021，26（14）：14-17.

（山東省青島市萊西市望城街道辦事處張紅英）