云计算的现代农业物联网监控系统分析

2022-08-12张玉冰

科技风 2022年19期

张玉冰

苏州工业园区工业技术学校江苏苏州 215100

传统农业主要以人力为主，凭借经验积累进行工作，在这样的方式下存在着较多的弊端，例如，管理粗放、工作效率较低、抵御自然灾害能力较弱等。伴随云计算技术的发展，为农业发展建设提供了技术支持，对于云计算具备着一定的特征，如可靠性和虚拟化，是智能化发展中所需要的一种技术。云计算高效率为物联网提供了应用基础，使得物品实时动态管理成为可能。在当前农业生产中，利用云计算技术，有效分析感知数据，作出科学化决策，加快农业发展，确保农业精细化管理。

1 物联网与云计算概述

1.1 物联网概述

物联网为物和物组成的互联网，利用红外线感应器与扫描器信息传感设备组成的网络系统，对物品进行智能化识别，实现跟踪定位与管理和传统互联网相比，物联网与其存在的差异为物联网具备终端多样化与网络包容性较强的优势特征。

1.2 云计算概述

云计算概述对于云计算而言是一种用量付费的模式，在这种模式背景下，提供了便捷性。从优势角度讲，云计算具备着透明化和软件服务化特征，是一种全新商业计算服务模式。在农业物联网上，将云计算利用其中，不仅能提升网络资源利用效率，还能确保应用服务具有稳定性，加快现代农业有效发展。此外，云计算为互联网计算方式，在网络连接下，有效整合计算资源，生成计算资源库，依据用户进行按需分配，这样的资源库叫做“云”。“云”具备一定的价值作用，对于资源利用具有较大的价值作用，实现了按需利用。从广义角度讲，云计算为资源服务利用和交付模式，利用网络获得需要的服务。从架构角度讲，云计算主要分为以下几点内容。第一，平台。平台为提供给终端运行的平台。在一定程度上，终端在软件开发工具包上测试平台编写程序。不管是设置任务，还是运行程序，终端节省了大量的时间。第二，基础设施即服务。终端利用基础设施获得虚拟机资源，基础设施管理工作可以由基础设施完成。第三，软件即服务。利用软件即服务这样的模式，终端用户进行联网，在Explorer下利用云端程序，不需要对软件安装等事情进行考虑，更为关键的是降低了软硬件的投入成本。综上所述，云计算应用利于终端用户获得虚拟机资源，方便对农业物联网监控系统进行设计。

2 现代农业发展面临的现状

2.1 拥有相对薄弱的农业基础

对于我国农业而言，农业基础建设较为薄弱。近年来，相关部门加大了农业基础建设投资，但不管是农业基础设施，还是农业生产条件，仍不能满足农业发展需求。据有关信息，当前40%耕地水资源短缺，有效灌溉农田面积在耕地总面积中占有率达50%。有的地区设备陈旧老化，沟渠道路建设不完善，不能完全抵御灾害。

2.2 简单的生产经营方式

当前有效耕地面积呈现出递减的趋势，剩余劳动力随之减少。此外，农业土地承包流转有困难，导致农业结构具有单一性，机械化发展没有形成大规模化生产，效益提高缓慢。

2.3 农业生产技术水平需要提高

农业科技生产技术水平不高，需要提高农业科技示范园建设质量和规模，现有科研成果转换缓慢，需要配备相关的科技人员。在现代农业发展中，培养高素质现代农业人才是极为必要的，对农业高质量发展具有一定的现实意义。

2.4 物联网技术在农业发展中具有较大的需求

伴随农业生产方式的不断转换，大部分人放弃了以往耕作模式，在农业生产中将现代化技术手段利用其中，成为一名“新农人”。在现代农业实际生产中，对物联网技术加以利用，综合产业结构方面信息。在农业经济活动中，确保生产加工过程信息化，加之生产管理信息化。利用传感器和控制设备，有效监测农业生产中的热与水变量，确保农产品在良好的环境中生长，加快农产品生产发展。这也是现代农业物联网下的一种模式，在该种模式中，利用了较多的软硬件资源，将这部分资源加以结合，在获取数据的基础上，保证现代农业生产低成本运行，对加快农业现代化发展具有一定的现实意义。目前，我国拥有较多的农业物联网产品，但这部分产品都在生产部署中，为独立化建设，因此面临着成本高与资源浪费的现象。基于这样的情况，要想加以解决，利用云计算技术与物联网技术是极为重要的。对于云计算技术而言，具备着弹性服务和资源化的特点，而物联网系统是公共物联网监控平台系统，以软件服务方式提供给用户，这两种方式结合，确保物联网稳定运行。

3 现代农业中物联网应用价值作用

第一，政策可行性。对于现代农业发展而言，面临着资源紧缺的情况，加之生态环境的影响，造成资源高投入与粗放式经营间的矛盾。近年来，政府部门给予了一定的支持，颁布了农业物联网应用政策对策，具体包括农业物联网发展战略分析与指导，加大整合资源，降低重复投资。加大政府支持，将农业物联网发展当成重点项目。

第二，技术可行性。在当前形势背景下，物联网技术愈发成熟，与此同时相关配套的软硬件设施日益完善。从农业生产角度讲，对其加以利用，利于数据的收集、传输与储存，不仅能全方位监测农业生态环境，还能监测农业生产精细管理。

第三，经济可行性。物联网发展早期，相关产品技术缺乏成熟性，我国更多依据的是政府部门的优惠政策，经济效益不明显。伴随物联网技术日益成熟，加之产业链的完善，物联网产品价格不断降低，物联网技术在农业中具有良好的应用。从经济可行性角度出发，大力推广农业物联网技术具备一定的可行性。

第四，应用可行性。和相关行业应用产品相比，在农业生产中利用物联网产品具备简单性，加之运行十分稳定。在云服务部署运行模式背景下，很少出现人为干预情况。在一定培训指导下，相关农业生产人员可以了解农业物联网产品实际利用。

4 发展现代农业对策

要想确保传统农业向现代农业转变，应有效改造传统农业，实现以下几点转变。

4.1 资源依赖型转化为技术密集型

以往农业给予了依赖资源过多的投入，而现代农业则更加青睐新技术投入。在一定程度上，新技术是农业发展的主要推动力，在当前形势下，新技术包含耕作技术和信息技术等。把这部分技术有效利用，确保农业增长方式以资源外延开发方向提高资源利用率为主，在提高单位农产品质量的基础上，对农产品品质起到改善作用，在这样的基础上降低劳动力强度，对改善生态环境也有很大作用。在资源短缺背景下，农业是更具有前景的产业。

4.2 自给自足转向为市场导向型

在以往农业中，农业生产主要为了满足自身需求。现代农业则是将农民经济活动融入市场范围之中。农产品具有较高的商品率，进行生产主要是为了满足市场需求。市场取向是现代农民利用农业新技术的主要动力，纵观一些发达国家，不管是种植经济转化为畜牧经济，还是农户经济转向合作化，更多的都是市场行为下的结果。

4.3 由自然征服转向为自然和谐共处

纵观原始农业，更多的是人对自然的一种适应，以往农业为人对自然的征服，而现代农业是人和自然间的有效相处。在当前，现代农业的发展给予了生态保护更多的关注，更重视可持续发展，利用高新技术先导性和产业多元化，更加关注资源节约绿色经济发展，不管是生物多样性，还是食品安全上都具备严格化标准。因此，在现代农业中，更强调的是生态农业，是资源节约的一种绿色产业，肩负着维护生态环境的重要责任。

4.4 由以往第一产业转向大农业观念

以往农业阶段，农业是第一产业。但现代农业打破了以往种植业与养殖业模式，包含生产资料工业和食品加工业等。因此，现代农业和发展农业具有紧密的联系，在市场机制作用下，慢慢延伸到其他产业中，包含生产与技术推广系统化农业产业机制。

4.5 单一化功能形式转向为多元化功能形式

在以往农业发展过程中，农业扮演着两种角色，一种是农产品供给者，另一种则为提供者。在现代农业中，打破了以往角色定位。农业具有了更多的功能，例如生活休闲和生态保护等，假日农业和休闲农业多种形态并存，成为一种新型化产业。

5 现代农业物联网监测系统软件设计

监控系统软件设计需要相关农业环境要素，依据植物生产需求进行智能控制，为农作物生长提供良好的环境。

5.1 物联网体系结构

对于物联网而言，以感知目的为主，是物和物连接的系统，包含传感器、网络和通信技术。通过深入研究物联网技术，学术界对物联网体系结构达成了共识。基于物联网体系结构来讲，是一种聚合性复杂系统，由感知层、应用服务层和网络传输层组成的，一般称之为感知层、应用层和网络层。对于公共技术不归属于物联网体系结构层面，但其与三层具有一定的联系，包含网络管理和安全技术等。基于物联网而言，是一种极为复杂的综合性信息系统，利于采集信息，进行传输和处理。

第一，感知层。主要由数据采集子层、协同信息处理子层和短距离通信组成的。其中数据从采集子层，在传感器作用下获得数据，而短距离通信与协同信息处理子层得到感知数据后，在一定范围内做好协同处理，在短距传感网络下，将广域网络接入其中。

第二，网络层。对于网络层来讲，在广域网络下，将感知数据传入应用层中。是物联网数据传输的重要设施，包含移动通信网和卫星网等。在应用物联网中，移动通信网与互联网主要作为传输网络。

第三，应用层。应用层包含服务支撑层与应用子层，主要对感知数据进行处理，依据行业实际需求给予用户提供服务，是物联网在行业中的主要应用层面。

5.2 公共物联网云服务器平台

公共物联网云服务器平台对于物联网应用而言，是一种极为复杂的系统工程，包含储存计算、网络传输和应用平台等。以往模式需要开发人员开发各个层面，加以测试与部署，这样的方式对物联网应用普及具有限制性。伴随云计算的快速化发展，物联网具有极大的发展前景，大部分科技公司建立了物联网云服务平台。在一定程度上，云平台给予感知设备提供了感知数据传输接口，在这样的基础上，用户进行简单化设置，在云平台上将传感器采集的数据传输其中，云平台对其存储和处理。此外，依据用户自定义规则反馈信息，依据大数据技术，充分挖掘海量数据。在物联网平台下，开发人员节约了大量的时间，给予开发应用程序更多的关注，云服务平台使得应用具备安全性，保持低成本运行，终端用户也具备一定的应用体验。

5.2.1 系统功能需求

第一，云端数据存储，加之实时监测。云端获得感知数据以后，对数据加以处理，依据预设触发条件，对数据值加以决策。当温度升为一定值，做出控制降温设备运行决策。云端在API下，提供数据查询接口。

第二，第三方数据支持。农业在实际生产过程中，第三方数据资讯给予必要的支持。例如，农产品实际生产前，掌握资料价格和技术等；在进行生产时，掌握天气状况。基于这样的情况，在系统中设计第三方数据支持模块，在天气预报接口获得天气数据。

第三，大数据分析。对于农产品具有较长的生产周期，农产品价格具有一定的波动性，在这样的情况背景下，农产品经常会出现滞销的情况。在一定程度上，生产技术对农产品生产具有一定影响。如果缺乏一定的技术经验，导致农产品出现减产的情况。在大数据分析下，获得感知数据分析农产品生长情况，预测农产品价格，给予农产品生产控制科学化决策。

5.2.2 系统性能需求

第一，高并发。基于物联网系统而言，面对很多传感器数据传输请求。基于这样的情况，依据实际需求按照高并发标准加以设计。第二，高时效性。应用物联网系统，针对高并发需求，确保系统具备高时效性，尤其是获得数据请求或是控制指令处理。系统处理过程中，确保时间精确性，如果处理时间长，会影响物联网利用价值。