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一、智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)精細(xì)農(nóng)業(yè)自控系統(tǒng)的研發(fā)背景

    基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的精確農(nóng)業(yè)是當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新潮流。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的模式已遠(yuǎn)不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要，而精確農(nóng)業(yè)為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了一條光明之路，精確農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比最大的特點(diǎn)是以高新技術(shù)和科學(xué)管理?yè)Q取對(duì)資源的最大節(jié)約。在實(shí)現(xiàn)精確農(nóng)業(yè)的道路上，現(xiàn)有的基于有線的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)依然存在著諸多問(wèn)題，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，基于無(wú)線傳感網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)精細(xì)農(nóng)業(yè)自控系統(tǒng)將精確農(nóng)業(yè)從概念化轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)化，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有較高的傳輸帶寬、抗干擾能力強(qiáng)、安全保密性好，而且功率譜密度低。利用上述特點(diǎn)，可組建針對(duì)農(nóng)田信息采集和管理的目的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田信息的無(wú)線、實(shí)時(shí)傳輸。同時(shí)，可以給用戶提供更多的決策信息和技術(shù)支持，用戶可隨時(shí)隨地通過(guò)電腦和手機(jī)等終端進(jìn)行查詢、實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理。

    綜上所述，智能精確農(nóng)業(yè)取代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然，更是符合我國(guó)國(guó)情的選擇，智能精確農(nóng)業(yè)可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，可以實(shí)現(xiàn)高效利用各類農(nóng)業(yè)資源和改善環(huán)境這一可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，不但可以最大限度提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，而且是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的有效途徑。

二、智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)精細(xì)農(nóng)業(yè)自控系統(tǒng)的原理

    智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)精細(xì)農(nóng)業(yè)自控系統(tǒng)主要是通過(guò)溫度傳感器、土壤傳感器、濕度傳感器和溫控儀、濕控儀、空氣測(cè)試儀、自動(dòng)噴灌系統(tǒng)相連接，通過(guò)WIFI設(shè)備服務(wù)器與遠(yuǎn)端天線矩陣通訊，再通過(guò)第三代光載無(wú)線交換機(jī)，將溫度、濕度、土壤干燥度等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地送到遠(yuǎn)程智能系統(tǒng)，再將數(shù)據(jù)通過(guò)手機(jī)或手持終端發(fā)送給農(nóng)業(yè)人員、農(nóng)業(yè)專家、給農(nóng)業(yè)專家的遠(yuǎn)程指導(dǎo)、方案決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

三、智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)精細(xì)農(nóng)業(yè)自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)精細(xì)農(nóng)業(yè)自控系統(tǒng)一共包括3個(gè)層面的連接：感知層、傳輸層、應(yīng)用層。

    1.感知層

    主要負(fù)責(zé)視頻畫(huà)面與傳感數(shù)據(jù)采集，通過(guò)攝像頭、終端傳感器，對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)畫(huà)面、作物生長(zhǎng)大棚、室外空氣溫度、濕度和土壤的溫度、濕度的數(shù)據(jù)采集，采集方式視頻畫(huà)面為連續(xù)采集，傳感器數(shù)據(jù)為周期性自動(dòng)采集，采集周期可根據(jù)用戶要求設(shè)定，用戶也可臨時(shí)通過(guò)終端修改周期時(shí)間。

    2.傳輸層

    感知層數(shù)據(jù)利用WIFI設(shè)備服務(wù)器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為基于802.11b/g的2.4GHZ無(wú)線信號(hào)，發(fā)射到就近天線矩陣轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過(guò)單模光纖傳輸200-5000米距離后，到達(dá)中心機(jī)房的第三代光載無(wú)線交換機(jī)，交換機(jī)內(nèi)部經(jīng)過(guò)光/電信號(hào)轉(zhuǎn)換后、及射頻交換后，最終轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)協(xié)議，通過(guò)RJ45網(wǎng)線，接入農(nóng)場(chǎng)本地局域網(wǎng)，據(jù)此，遠(yuǎn)程信號(hào)與本地局域網(wǎng)信號(hào)交換傳輸完畢。

    3.應(yīng)用層

    利用WEB服務(wù)器，及PC終端應(yīng)用層專業(yè)控制軟件，用戶可在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻錄像、按周期采集的溫濕度、土壤成分、土壤溫度、空氣成分、光度等數(shù)據(jù)，用戶在個(gè)人PC或者手機(jī)終端上可以查看，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)圖像，在遠(yuǎn)程對(duì)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行操作。

四、智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)精細(xì)農(nóng)業(yè)自控系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)原則

    智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)精細(xì)農(nóng)業(yè)自控系統(tǒng)建設(shè)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須遵循以下原則：

    1、充分利用現(xiàn)有的資源：充分利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、信息的資源，避免重復(fù)建設(shè)。

    2、先進(jìn)性與發(fā)展性：采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和光載無(wú)線技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，既要保證當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性，又要能適應(yīng)未來(lái)技術(shù)發(fā)展的需要。

    3、實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，不僅要考慮到目前各種業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，更充分考慮到將來(lái)業(yè)務(wù)種類增長(zhǎng)的需求，從實(shí)用性出發(fā)，解決實(shí)際問(wèn)題。

    4、標(biāo)準(zhǔn)化與開(kāi)放性：采用符合國(guó)際、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的軟件和硬件設(shè)備，遵循有關(guān)技術(shù)規(guī)范體制，使系統(tǒng)具有靈活的互聯(lián)能力。

    5、可靠性與安全性：選用可靠的產(chǎn)品與技術(shù)，在系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，具有應(yīng)變能力和容錯(cuò)能力，確保系統(tǒng)安全可靠。對(duì)某些信息資源的使用要進(jìn)行一定的權(quán)限劃分，并對(duì)信息系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

    6、信息共享：對(duì)信息資源考慮有條件、分層次共享，使信息既得到充分、有效的利用，又符合內(nèi)部信息的保密要求。

    7、靈活性與擴(kuò)充性：選用符合國(guó)際發(fā)展潮流的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的軟件，使系統(tǒng)具有良好的可移植性、可擴(kuò)展性，保證在將來(lái)發(fā)展中迅速采用最新出現(xiàn)的技術(shù)，降低系統(tǒng)成本。

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