物联网技术在玫瑰基地种植中的应用

2017-03-30张仁蜜黄海军

物联网技术 2017年3期

张仁蜜+黄海军

摘要：随着以“互联网+现代农业”的物联网技术的持续推广，4G网络己基本覆盖全国绝大多数农村地区，为我国农业物联网的快速发展提供了较好的基础设施。文中结合物联网技术和玫瑰种植基地的特点，围绕RFID射频技术、感知技术、云服务技术、数据传输技术、环境监测技术等提出玫瑰基地现代化种植的技术特点和具体实施方案。

关键词：物联网；现代农业；传感；4G

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）03-00-01

0 引言

物联网（The Internet of Things，IoT）即万物互联。据有关专家预计，未来互联网有可能会消失，取而代之的是物联网，其包含了计算机技术、传感网技术、3G/4G无线通信技术、RFID射频识别技术等，己逐渐渗透到各个领域，如现代农业、智能家居、智慧城市等。中国是农业大国，如何让农民使用先进的现代化高科技技术对农作物进行管理是摆在农民面前的一大难题，随着国家对农业的大力发展和支持，未来农民对农作物的种植管理一定会摆脱现有的方式方法，使用先进的物联网技术。本文从物联网技术的角度出发，提出依靠物联网技术对玫瑰种植基地的科学管理。

1 农业物联网技术的特点

传统农业完全依靠农民的经验进行种植管理，无法检测农作物的湿度、湿度、土壤水分浓度、CO2浓度。而物联网技术的出现则彻底改变了靠天种植的概念，种植变得科学化、集约化、效率化。依靠网络技术+传感技术+视频技术，农民或种植户能根据手持终端随时查看田间作物的生长情况。当土壤养分不足或缺少某种肥料时，系统会自动告知农户该补充哪种物质；当湿度和温度不利于作物生长时，系统会即时警示，同时作物的生长状态也能被时时监测。原有靠感觉来种植的方法完全被弃用，信息化智能监控系统会帮助农民精准把关，保障大棚的科学管理。种植户可以通过带有4G功能的手机接入信息数据库，根据专家（系统）开好的科学种田“处方”，用计算机对温度、湿度、灌溉和施肥等进行合理有效的控制和管理。

农业物联网的出现对推动“互联网+”背景下的农业与信息化全方位融合至关重要。为此，本文围绕农业物联网的技术实现、系统构建、智能农业关键技术以及感知技术、信息传输技术、信息处理技术等进行研究，并对相关技术实施面对的困难提出解决方案。

2 玫瑰种植基地物联网技术应用详细设计

2.1 智能玫瑰大棚的系统架构

智能玫瑰大棚系统架构如图1所示。

该方案利用物联网技术、感知技术和通信技术，将玫瑰大棚中的室内温度、土壤温度和湿度、CO2浓度、光照、露点温度和叶面湿度等关键要素通过各传感器不断采集，将信息及时传送到监控系统平台，使种植户通过电脑、手持终端和手机实时监测，远程控制管理，提高玫瑰品质，增加种植效益和收益。同时把不同领域的农业专家整合起来，提高产品质量和管理效益，精确测量设施环境，利用实用、先进的技术手段帮助花农提高玫瑰产品质量，提高对病虫害的监控水平、预测水平，并减少农药使用量。建立科学、规范的生产环境数据库，以帮助种植户、专业生产企业、研究机构等单位强化管理手段。

2.2 系统总体设计

智能玫瑰大棚系统主要分为大棚现场、采集传输、业务平台和终端展现4层架构。

玫瑰大棚现场主要负责大棚内部环境参数的采集和节点控制设备的运行，采集的数据包括土壤温度、土壤水分、二氧化碳浓度、空气湿度、空气温度及农业生产所需的光照等数据。

采集传输主要负责相关数据的采集，包括湿度、温度、水氧分含量等数据和图片视频等。采集由终端探测仪和摄像头组成，传输工作主要依靠ZigBee技术实现。

业务平台主要负责数据的处理及反馈。业务平台包括数据库、前端和后台，是数据的处理中心，可以实现业务流和数据流的收集、分析和决策。

终端展现主要负责向手持终端推送数据的结果以及实施意见。向种植户提供有效的“处方”和决策意见。最终实现用户的精准化管理。

3 智能玫瑰大棚系统的关键技术

3.1 基于ZigBee和4G网络的连接问题

ZigBee是一种短距离无线通信协议，以其近距离、短时延、低功耗、低成本、低速率、高容量、高安全、免执照频段等特点著称。因此能实现与传统网络的有效结合，其强大的组网能力可以将数据快速传输到各个节点，适合传感与控制。

3.2 基于ZigBee和4G网络的数据融合问题

由于ZigBee工作在2.4 GHz频段，传输数据的大小受到一定限制，有效速率达不到100 Kb/s，因此不适合传输大量数据，如图片、视频等信息。但传输温度、湿度、土壤数据等监测值数据则完全没有压力。

3.3 手机客户端访问的速度、可靠性、界面友好性等问题