許洪軍黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院

智能物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)研究

許洪軍
黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院

本文針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)等概念進(jìn)行了介紹。從物聯(lián)網(wǎng)、智能農(nóng)業(yè)的基本含義到兩者之間的有機(jī)聯(lián)系；從農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的作用和意義到實(shí)際研發(fā)的技術(shù)手段支持；從宏觀概念到實(shí)際舉例，系統(tǒng)全面的介紹了智能物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。

室溫控制；環(huán)境因素；物聯(lián)網(wǎng)；農(nóng)業(yè)發(fā)展

一、物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介

物聯(lián)網(wǎng)概念悄然興起。很多人對(duì)它還不十分熟悉。針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義，不同國(guó)家不同技術(shù)機(jī)構(gòu)給出了不同的答案。但是定義總體宗旨是相同的。這里重點(diǎn)介紹兩種定義。一種是我國(guó)工信委在相關(guān)文件中給出的定義，另一種是歐盟項(xiàng)目研究組給出的定義。篇幅有限這里不羅列具體的物聯(lián)網(wǎng)定義性語(yǔ)言，而是以對(duì)比的形式深入淺出的進(jìn)行介紹。前者對(duì)物聯(lián)網(wǎng)定義，側(cè)重感知性，描述為為了感知，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（宏觀網(wǎng)絡(luò)概念，包含人與物）來(lái)獲取信息，對(duì)信息進(jìn)行處理加工，提升感知能力，實(shí)現(xiàn)智能化、控制化的作用。而后者則把物聯(lián)網(wǎng)理解為全球性的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)議來(lái)規(guī)范相互之間的傳輸，通過(guò)自身?yè)碛械膶傩詠?lái)實(shí)現(xiàn)智能化。我們不難發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)定義出發(fā)的角度雖然不盡相同。但是關(guān)鍵點(diǎn)是相同的，是以網(wǎng)絡(luò)化模型來(lái)定義物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是宏觀互聯(lián)，從而完成智能化操作、控制、屬性更改等工作。

二、智能農(nóng)業(yè)簡(jiǎn)介

智能農(nóng)業(yè)應(yīng)該是為農(nóng)業(yè)系統(tǒng)服務(wù)，以智能化來(lái)服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)、農(nóng)業(yè)運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的高度融合是智能農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要標(biāo)志。智能農(nóng)業(yè)不僅僅是將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程和信息的檢測(cè)過(guò)程，而是要更加全面更加穩(wěn)定的為形成有機(jī)動(dòng)態(tài)的智能化系統(tǒng)。因此，首先要關(guān)注反饋機(jī)制。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單向控制，傳輸基本任務(wù)并控制完成是非常重要的，但實(shí)現(xiàn)雙向控制，隨時(shí)觀察反饋信息，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)制轉(zhuǎn)換任務(wù)調(diào)節(jié)，則更能體現(xiàn)“智能化”理念。其次，要發(fā)揮好物聯(lián)網(wǎng)的載體作用，實(shí)現(xiàn)感知作用。讓信息感知服務(wù)于農(nóng)業(yè)，作用于農(nóng)業(yè)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)既不停留在手工化生產(chǎn)、也不再局限于現(xiàn)代化生產(chǎn)。而是真正的進(jìn)入到智能階段。讓農(nóng)業(yè)系統(tǒng)智能化、農(nóng)業(yè)管理智能化、農(nóng)業(yè)發(fā)展智能化。最后，要融合各項(xiàng)成熟的物聯(lián)網(wǎng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)：在網(wǎng)絡(luò)控制與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)中應(yīng)用以太網(wǎng)的通訊標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)接口基于傳輸控制協(xié)議與網(wǎng)際協(xié)議。系統(tǒng)應(yīng)具備海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，使用防火墻，保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性。最為重要的是能夠?qū)ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)行關(guān)聯(lián)。對(duì)這些數(shù)據(jù)綜合處理。

三、智能農(nóng)業(yè)化系統(tǒng)中室溫控制研究

3.1 室溫控制系統(tǒng)作用簡(jiǎn)述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)融合，實(shí)現(xiàn)智能化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。在控制、檢測(cè)等多個(gè)方面得到了廣泛應(yīng)用。室溫控制就是其中之一。眾所周知，很多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要在溫室環(huán)境中進(jìn)行。溫室的室內(nèi)溫度、濕度、光照等情況直接決定了農(nóng)作物能否高效生長(zhǎng)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)室溫等因素的檢控和調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境智能化控制。幫助提升產(chǎn)能產(chǎn)效。

3.2 農(nóng)業(yè)生長(zhǎng)環(huán)境建模

構(gòu)建智能化農(nóng)業(yè)室溫系統(tǒng)，要了解農(nóng)作物生長(zhǎng)所需要的環(huán)境模型。而且環(huán)境模型不應(yīng)該是單一的，一成不變的。通過(guò)調(diào)研進(jìn)行總結(jié)。農(nóng)業(yè)生長(zhǎng)環(huán)境建模要注意以下幾點(diǎn)：

3.2.1 階段性要求不同：農(nóng)作物生長(zhǎng)分為不同周期，不同周期中對(duì)環(huán)境指標(biāo)的要求是不同的。所以智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制功能時(shí)要可以切換。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是，環(huán)境模型要根據(jù)周期進(jìn)行劃分。

3.2.2 環(huán)境綜合因素需要測(cè)試：農(nóng)作物所需要的環(huán)境因素，不僅僅是溫度。室溫控制智能系統(tǒng)，體現(xiàn)的實(shí)際是整體的環(huán)境因素。水平、氧氣、光照多種因素都需要考慮。而這些因素，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而言，需要精準(zhǔn)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)與控制工作。但綜合性的數(shù)據(jù)很難確切給出。通過(guò)實(shí)踐摸索給出兩個(gè)解決措施。一種是本系統(tǒng)中的模型化，利用公式，數(shù)學(xué)算法建立模型。固定數(shù)值范圍，實(shí)現(xiàn)工作。第二種是少量種植測(cè)試，適當(dāng)更改參數(shù)。兩種方法可以綜合使用，效果良好。

3.3 部分模塊功能舉例

環(huán)境數(shù)據(jù)控制模塊功能：實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室各環(huán)境參數(shù)的控制，采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的巡回檢測(cè)，依據(jù)四季連續(xù)工況設(shè)置受控環(huán)境參數(shù)，對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析，通過(guò)控制通風(fēng)、遮陽(yáng)、保溫、降溫、灌溉、施肥設(shè)備等，根據(jù)溫室某環(huán)境因子超出設(shè)置的適宜參數(shù)范圍時(shí)，自動(dòng)打開或關(guān)閉控制設(shè)備，調(diào)節(jié)相應(yīng)的環(huán)境。傳感器傳感測(cè)量模塊功能:壤水分傳感器。采用壓阻式土壤水勢(shì)傳感器，該傳感器由陶土頭、塑料連接管、壓阻傳感器、真空表頭4部分組成，其特點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確度高，便于和計(jì)算機(jī)連機(jī)，該傳感器輸出為電壓值，且電壓值隨土壤水勢(shì)能的升高面增大，此電壓值雖能反映出土壤水勢(shì)的狀態(tài)變化，但它不能直觀地反映上壤水勢(shì)指標(biāo)值，所以需對(duì)傳感器進(jìn)行重新標(biāo)定。光照傳感器。選用硅太陽(yáng)能電池的感應(yīng)元件及濾光系統(tǒng)構(gòu)成光照傳感器，

3.4 環(huán)境因素控制的實(shí)現(xiàn)

物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)對(duì)室溫等綜合因素的控制，是通過(guò)數(shù)據(jù)模型建立來(lái)確定數(shù)據(jù)范圍的。數(shù)據(jù)范圍后，如何真正實(shí)現(xiàn)環(huán)境因素的變換，采用物理性方法。建立暖氣分隔百葉窗，通過(guò)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)。建立室內(nèi)噴水設(shè)施，在干燥情況下，通過(guò)水輸送，控制濕度。排氣窗與排氣風(fēng)扇也必不可少。這些是環(huán)境因素控制的主要改變?cè)O(shè)施。

[1]楊一成,辛政華,胡良益,張從雪.基于CC2530的智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].宿州學(xué)院學(xué)報(bào).2013(03)

[2]陳一飛.智能農(nóng)業(yè):“十二五”期間我國(guó)農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步前瞻[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào).2010(06)

[3]張宇.江蘇省智能農(nóng)業(yè)推廣普及的合作模式研究[J].江蘇科技信息.2013(24)

[4]陳一飛,高萬(wàn)林,齊凱,劉柏成.現(xiàn)代智能農(nóng)業(yè)技術(shù)引領(lǐng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程初探[J].農(nóng)機(jī)化研究.2014(08)

本文系科研課題：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水稻育秧環(huán)境監(jiān)控中的應(yīng)用研究階段性研究成果，課題編號(hào)為：12535086