基于物联网的农业气象监测的实现研究

马瑞丽

（内蒙古自治区锡盟多伦县气象局，内蒙古自治区 锡林郭勒盟 027300）

气象预报作为中国现代化农业发展的基础，对指导农业正常生产具有重要的意义，是加大农业气象信息现代化建设的重要组成部分。物联网技术正在快速地融入到人们的生活当中，通过将其应用到农业气象监测上，可以针对性地对不同区域的农业气象参数进行收集和监控，从而实现及时且准确的预报，对现代化农业的发展具有重要的促进性作用。

1 物联网与互联网的关联

所谓物联网，就是将更多的物体连接在现有的网络当中，让数据的获取和控制变得更加简单和方便，从而实现物体和网络之间的协调发展。对于物联网来说，其最终目标就是要实现所有物品与网络的联系，让人类可以达到智能生活的目的。简单来说，就是利用网络，对物体进行控制，或是对物体中的相关数据信息进行获取。物体一般具有比较多的类别，不同的物体处在相同的网络当中，就需要对物体身份进行识别。因此，需要根据不同类别来进行区分和使用。

物联网技术的应用包括计算机的IP地址、收集的SIM卡等，它的主要目的就是对身份进行识别，从而为后续的相关工作打好基础，但是因为受到科技水平的影响，我国的物联网发展依旧局限在小型的、独立的网络当中，具有多样性的特点，不利于全局性监控工作的开展。农业气象监测工作范围比较广阔，对于物联网有着比较高的要求，因此需要与新技术进行联合，为实现农业现代化打下更好的基础。

2 物联网与农业气象结合的可行性

2.1 物联网的发展和优点

对物联网技术进行利用，可以实现对现有多级节点光纤技术的控制，使用这种方式进行组网可以获得更多的优势，具有更强的便利性。再加上5G通讯技术的高速发展，将其进行有效的利用，能够让组网跨越时间和地域，使其具有更为广泛的适应性。除此之外，电力载波通信技术也具有重要的作用，利用这种方式来进行智能组网，能够降低物联网的组建成本。对于物联网来说，它与互联网相同，都需要为网中的每个对象进行标注，让其可以拥有能够辨识的标记。在互联网中进行标记，主要是采用独立IP的方式来进行组网计算机的标记，每个IP地址中包含着计算机独有的MAC网卡地址，通过两者配合的方式，对互联网上每台计算机的位置进行精确定位。

2.2 物联网在农业气象监测中的应用可行性

气象监测工作涉及范围比较广，并且涉及到的内容也较多，具有数据量大的突出性特点。在对农业气象进行监测的时候，需要在系统平台中接入物联网技术，有效解决复杂的地理环境问题。同时还要合理解决其强度和工作时间的问题，让农业气象监测更具有可行性。引入计算机技术，能够降低人工成本，同时对工作人员的工作强度进行监督，也能有效保证数据采集的准确性。在农业气象监测中应用物联网虽然有较多的优势，但是因为物联网在组网的过程中涉及到内容很多，整体基建工作极其复杂，因此需要大量的成本作为支撑，需要结合实际的地理环境和资金投入情况，设计出科学的执行方案（如图1所示）。

3 农业气象监测系统的构建

3.1 电子标签系统

要对农业气象信息数据系统进行规范，就需要组建一个规范且明确的标识系统对其进行监督。首先，要得所有的监测节点视作是物体与现有的通信网络的连接，形成标签来实现对身份的识别和区分，形成一个有效的物联网识别系统；其次，要重视农业气象性质的分类，构建电子标识系统，对相关数据信息进行标识，为后续的终端数据统计和分析做好基础。总体来说，通过组建电子标签系统来识别每个节点的身份，做好农业气象监测数据的细化处理，从而让用户获得系统内部更为精确的信息（如图2）。

从目前的物联网系统来看，还没有一个较为统一的身份标识对其进行规范，因此就需要结合气象监测系统的具体要求，对通用的身份信息数据结构进行设计。在进行设计的过程中，要重视其要素信息与物联网的连入，让其可以对气象监测系统和系统内的监测节点进行标识。具体来说，利用RFID电子标签和固定设备数据包头结构标注设备的信息，有如下几种情况：一是对布置在固定区域的气象监测设备，内部进行数据结构的编写，并且要在开头做好设备编号的注明，然后通过利用编号的信息来获取相应的现实设备的位置；二是对可移动的气象监测设备，采用RFID+数据表单编号的方式标注电子信息，在此过程中利用无人机和3S遥感、遥测、遥控技术，对设备进行电子标注。

3.2 系统构建的要点

3.2.1 传感器的布置

只有在不同位置进行感知层的设置，才能实现对传感数据的精确性获取。在感知层对农业气象进行监测，以此对传感器技术进行利用，通过建立起嵌入式系统与气象传感器进行配合，然后经过智能化的处理，来为物联网在感知层的布设提供足够的物质基础。感知层工作的质量与传感器的布设位置、强度以及类型有着重要的影响，需要对其重点关注。

3.2.2 传感器网络的构建

在构建传感器网络时，需要合理地设置数据收集层、交换层、处理终端层。对于单片区域的传感器网络，需要充分利用局域网进行数据的收集。因为传感器节点的内容，都需要上传到终端电脑当中，然后才能进行气象物联网的管理系统区域的划分。在每片区域都要设置一个数据调节点，在汇聚层上设置ZIGBEE网络节点，这样可以节约成本，因为在节点上设置交换机，对大数据流进行吞吐处理，功能比较强且使用方便，具有较为广泛的网络协议处理适应性。

3.2.3 传感器通信协议的选择

采用无线传感器的网络技术，作为节点之间组网和通信的方式。普遍来说，使用具有广泛性的无线通信协议有红外和蓝牙等，都是根据其需求进行设计和应用的，没有实现低功耗和大规模的需求，因此在农业气象监测中，可以采用ZigBee协议来对无线传感器网络进行组建。在ZigBee协议中，一般具有两种不同类型的设备构成，一是具备完整功能的设备，二是具有简化功能的设备。具有完整功能的设备比具有简化功能的设备，在硬件上具有更多的资源，比如说内存的大小等。但是具有简化功能的设备，可以在基本功能满足的前提下，具有成本低的特点。