序论：在您撰写农业物联网论文时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的1篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
1总体方案
2物联网智能农业大棚系统
2.1系统总体设计本系统的主要功能如图1所示，系统大致包括传感器数据查询、视频与图片查看、数据报表统计、远程设备参数设置、设备远程控制、专家知识库、后台管理等模块。
2.2数据库设计数据是整个温室大棚管理系统的基础，各种传感器采集的数据、视频摄像数据、照片图像数据，经过采集、处理、标准化、传输后，装载到系统平台的数据库和文件系统中。根据我校温室大棚实际情况分析出平台系统应包含空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照度、二氧化碳浓度值、氮磷钾营养值、酸碱度pH值等基本数据，视频图像、照片图像等视频图像数据；设备及设备类型、编号、参数、运行情况等维护数据；设备控制命令、电机控制命令等控制数据；专家知识库等专业知识数据；系统用户、角色等系统基础数据。
2.5系统实现系统运行后的部分效果如图3和图4所示。在图3的首页中，上边为Log、视频播放器、Android客户端；左侧为系统功能目录，右侧为大棚环境参数值、现场图像、传感器趋势图、设备状态表；图4是大棚现场传感器传回的实时监控数据，数据中包含传感器名称、传感器编号、传感器地址、最新传感器数据等现场信息。
3结语
本文简单地总结了基于物联网智能农业系统（温室大棚控制系统）的设计思路及具体实现，目前，本系统正在我校温室大棚中进行番茄种植的试运行，从现有的效果看，在PC机上能实现对大棚的自动化控制和检测。后续我们将进行多种农作物的实验，并丰富智能农业系统中的基础数据，下一步，我们希望创建真正意义上的专家系统，集统计、分析、检测混合型农作物数据为一体，为农业专家提供更丰富、方便、快捷的服务支持。
作者：任华邹承俊单位：成都农业科技职业学院电子信息分院
1WSN应用现状
2WSN应用研究难点
3研究意义
通过对基于物联网技术的WSN在新疆特色农业中的应用，可以对新疆地方农业生产提供有效信息化技术支撑，加强物联网技术的应用，提升农业科技化、现代化水平，实现农作物的精准化作业。并为农作物精准调控提供技术支持，达到增加农产品产量、改善品质、科学调节生长周期、提高农民经济效益的目的。通过无线传感网的科学有效部署，还可以比较方便地建立农业节水灌溉平台，有效实现对新疆水资源的严格管理，确保对“三条红线”政策的执行。
作者：胡春玲叶峰吴霞单位：石河子大学新疆维吾尔自治区风能研究新疆警官学院
我国是一个农业大国，农业是安天下、稳民心的战略产业。从1982年起，中共中央多次以农业、农村和农民为主题的中央一号文件，对农村改革和农业发展作出具体部署，强调“三农”问题在中国社会主义现代化建设时期“重中之重”的地位。《国家农业中长期发展规划》要求发展特色农业、生态农业、节水农业和观光农业。“智慧农业”是智能农业专家系统，是“感知中国”理念在农业发展中的具体应用，指利用物联网技术、云计算技术等信息化技术实现“三农”产业的数字化、智能化、低碳化、生态化、集约化，从空间、组织、管理整合现有农业基础设施、通信设备和信息化设施，使农业和谐发展实现“高效、聪明、智慧、精细”。是两化融合在农业发展领域中的具体实践和应用［1－3］。物联网技术是实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术，是智慧农业智能化和精细化生产、管理、决策的技术支撑，是发展“智慧农业”的核心。通过对我国“智慧农业”发展中物联网技术、现状、分析、技术要求、难点、应用分析，提出了“智慧农业”中物联网应用的可行性及发展策略。
1现状及存在问题
1．1物联网技术及应用现状
物联网技术是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。我国物联网技术的研究、开发、生产已经初具规模，标准、通信协议、网络管理、协同处理、智能计算等技术取得显著进展，目前在安防、电力、交通、医疗、环保、物流、食品溯源、农业等领域推广应用初见成效。
1．2智慧农业中的物联网技术应用现状
近年来，在政府、科研机构及农业生产企业等的共同推动下，部分地区在农业物联网技术应用方面进行了积极的探索，已取得初步成效。
（1）大棚温控技术的应用甘肃、河南、辽宁、陕西等不少地方利用温度、湿度、气敏、光照等多种传感器对蔬菜生长过程进行全程数据化管控，保证蔬菜生长过程绿色环保、有机生产。实现蔬菜反季节生产，充分保证市场供应，缓解我国季节性蔬菜供应紧张局面。
（2）大田种植信息化建设应用黑龙江、河南通过物联网技术，对农作物生长、土壤等进行监测，实时准确实现农田施药、施肥，作物远程诊断管理等。
（3）农业用水灌溉应用北京、天津等地从2008年起就开展农业都市农业走廊综合节水示范工程以及农业用水远程计费收费管理，共安装上千套农业用水智能计量管理系统，平均每亩地节水50％，节约了农民用水成本和避免水资源的浪费。另外新疆、河南等地均建设了农业用水示范区，提升灌溉效益，加大节水力度。
（4）农资监管应用2008年，农业部推行农药标签采集管理系统，2010年由实行农药行政审批服务系统，加大农资监管力度和提升农资准入门槛，充分保证农民利益。
1．3存在问题
（1）农业信息化基本设施建设进展缓慢
区域不同，产业不同，资金问题等困扰着农业生产的信息化建设步伐，原始的纸质载体信息资源已无法满足农业生产发展对信息资源的需求。这就使得农业的数字化、智慧化程度较低，农业信息的时效性、准确性、综合性达不到广大农民的要求。
（2）农业应用缺乏统一的物联网技术标准
在农业应用中没有统一的物联网技术标准，制约着共享平台的应用和开发。农业信息资源杂乱、随意的方式制约着农业生产、科研、服务。规范化、标准化、科学化不能满足农业标准化生产对资源的需求，不能满足农业科研工作对信息全面、广泛的获取。
（3）无法满足农民科学技术培训、应用需求
我国农业从业者目前受教育程度普遍较低，应用和接受现代信息化技术能力较弱，加强对从业者的各类知识培训、教育是解决农民的科学使用现代农业技术的必要前提。
（4）规模化农业生产力度不够
我国大部分地区农业种植集约化程度不高，规模化农业生产力度不够。目前大多数地区的农业生产经营主要以单农户家庭为单位，不能形成集中管理、科学种植、按需种植，靠天吃饭的现象普遍存在。
（5）取得广泛应用的技术条件还不成熟
目前物联网技术发展势头良好，但仍处于起步阶段，技术研发和标准均需突破。虽然随着宽带技术、3G技术、智能终端的普及，突破了物联网应用瓶颈，物联网技术已在安防、电力、交通、物流、医疗、食品药品溯源、环境监控、大棚农业等方面得到应用。但真正实现物联网技术在智慧农业中的广泛应用还有差距。
1．4问题分析
农村综合信息服务平台建设，重点要以现代化新农村信息化服务体系、建设开放式信息服务平台为基本功能，在技术上重点解决农民便捷获取信息问题。开展多元拓展协同信息服务，积极搭建基于物联网的公共服务共享平台，在国家和政府的政策引导和资金扶持下，积极解决物联网在智慧农业应用中的以下技术问题。
（1）借鉴电子商务的设计理念和构建框架，建立农产品供应链物流模型，构建现代管理理念，最终实现“产、供、销”的农业电子商务平台，突破“智慧农业”物联网应用和实现的技术难点。
（2）实行物联网产业发展的骨干企业培养工程，这种解决基于无线传感器网络的数据采集，无线多媒体传感网络节点的硬件结构及工作原理；基于物联网基础标准自主研发，无线视频传感器网络传输标准；信息质量分析及增强、实时数据解析、多元异构数据的统一建模与描述、存储与管理；节点低功耗、运行稳定性、土壤养分、作物生长状况监测等方面的问题。
（3）推进实施“智慧农业”中“农业精细化生产”信息采集方法和技术、物联网多媒体信息传输质量和效率、多源信息解析、表达与存储、病虫害识别预测、单株健康状况评价理论、方法和技术等方面的技术攻关，重点解决“智慧农业”的中物联网应用的重点和难点。
（4）探求统一、符合规范的农业生产流程、流通信息的行业服务标准、农业信息的标准化体系、物联网的基础标准，是实现“智慧农业”标准统一化、规范化的难点。
（5）积极协调和推进“智慧农业”中物联网应用机制建设，加强政府部门、从业者之间的合作，加强农业人才队伍建设，建立人才配套服务体系，最大限度的发挥制度、机制、人才的协作精神。
（6）拓展和营造“智慧农业”中物联网应用氛围，积极调动涉及“三农”行业的从业者的积极性，为实现农业生产经营活动更上一层楼打下良好的基础。
2可行性分析
工信部规［2011］552号《关于印发〈物联网“十二五”发展规划〉的通知》文件中指出：加大物联网技术的标准化推进工程体系建设，积极推进关键技术创新工程，重点领域内建立应用示范工程。应用示范工程中包括智慧农业建设，要求在农业资源利用、农业生产精细化管理、生产养殖环境监测、农产品质量安全管理和产品溯源上积极推进物联网技术的应用和建设。“智慧农业”是以高产增效带动农民增收、农村富裕为目标，以提高农村信息服务质量和效果为抓手，以现代化新农村信息化服务和地区特色农业生产、经营、管理信息化为载体，大力发展和构建特色农业、生态农业、节水农业、观光农业的物联信息服务平台。
（1）提升农村信息化基础设施建设，积极推进信息的“村村通”，积极整合通信运营商、现代农业技术供应商、农资生产商的各个环节，疏通现代化新农村信息化服务内容和农民便捷获取信息的渠道，建设农业公共信息数据库，搭建公共信息服务平台。
（2）积极依靠国家政策，农业部、工信部已经紧靠农业产业特点，初步制订适合我国农业物联网技术发展的新标准，促进了工业化、信息化、“智慧农业”的融合发展，真正实现农业生产的生产、供应、销售的“三方融合”。整合基于物联网农业信息与标准，分析数字农业的实施标准、开发标准、接口标准、信息采集标准、数据标准和共享标准；使“智慧农业”发展科学规范。
（3）积极推进对农民的技术培训，不仅要对农民进行基本生产技能培训，而且需加大对农民的信息化技术、管理理念、经营信息等方面的培训，探索对农民进行基于物联网技术多媒体三农信息平台技术，传感器技术、信息技术和通信技术、数据采集构架技术、实时信息解析、信息处理，实现智能化灌溉与精准化施肥、病虫害预报及防治、单株的健康状况快速无损监测技术等方面的培训方式，最终使农民成为“设施农业精准化生产”实现者、管理者、应用者。
（4）大力推行集约化、规模化农业生产，使分散农业生产形成团体化，以典型案例为对象，开发大田作物、设施农业以及家畜养殖等标准化示范平台，积极推进农民创收、增收。
（5）实现“农村综合信息服务平台”、“农业电子商务平台”、“设施农业精准化生产”和“农业信息与标准化”平台的集成与无缝融合。
（6）构建以农业信息为基础的各种涉农数据库、数据平台或涉农网站，及时、全面地为农业生产者和农业科研、政府部门提供翔实而全面的农业信息服务。
（7）创建适合农业生产、经营活动的生产资料保障体系，品种错时、错地耕种体系，作物个体生长监控体系，土壤分析体系，灌溉监控体系、生态、气象监控体系，市场风险监控预报体系，市场销售需求体系，运输体系等为一体的物联网应用体系。随着宽带技术、3G技术、智能终端技术等在物联网中的推广将逐步解决物联网技术的瓶颈问题［7］，从技术上将保证“智慧农业”的发展，保证农业在智慧化、科学化、信息化、规范化生产经营上实现质的突破，为解决我国粮食安全问题提供有力保障。
3发展策略
发展“智慧农业”，推广物联网技术在农业中的应用，加快转变农业发展方式，优先在农业生产经营管理、农产品质量安全、农业资源与生态环境监测等领域的农业物联网应用示范工程，推动物联网技术在现代农业中的集成应用，全面提高农业生产综合生产能力和可持续发展能力，推进农业技术和生产方式创新，提高农业产业综合竞争力［6］。
3．3制定政策、加快人才培养、提高创新能力加强农业物联网发展战略和政策研究，将支持农业物联网应用发展纳入到国家强农惠农政策中。制定农业物联网技术人才培养与培训计划，联合高等院校和科研院所和企业，加快对农业物联网专业技术人才的培养、培训，提高农业物联网技术创新能力、应用能力；建立人才激励机制，稳定和扩大人员队伍，满足农业物联网发展的人才需求。集聚、研发科技成果，展示新品种、新技术，探索新模式、新平台。建立健全技术创新支撑、标准化生产、生态农业循环、科技信息服务和农产品销售市场等支撑体系。逐步实行农业标准化生产、土地流转、多元化投融资、产业链延伸、农民与龙头企业建立利益联结机制等，为干旱半干旱地区现代农业发展探索经验、创造模式、提供服务。
3．4合理布局，平衡发展、生态发展完善和提升现代农业企业孵化园、种苗产业园、标准化生产示范园、农产品加工园、物流园等，合理布局，平衡发展。提倡生态发展，绿色发展，节约发展。智慧农业物联网技术工作涉及面广，资源整合和共享问题突出，为了减少重复投资，必须强化顶层设计，大力推进农业物联网技术研发、转化、推广和应用过程中的重大问题研究，应做到协调统一，地域优势平衡发展。
4结束语
通过“智慧农业”的中物联网技术的现状、存在问题以及应用前景和发展策略的研究，认为大力推进我国智慧农业中物联网技术的应用切实可行，符合我国现代农业发展规律，经过我国“十二五”的物联网技术的发展，将极大地推进我国“智慧农业”经营、生产、运输、加工等行业的发展；将促进我国物联网技术在各个领域中的推广和应用；将带动我国IT产业，通信产业，自动化识别产业链的再次飞跃；将促进国家实施农业生产和管理的科学化、持续化、标准化、国际化发展。
泰州将建“智能农业”物联网应用项目
在泰州，正在建设的高港区农业生态园将实现智能化农业管理。近日，中国电信泰州分公司和高港区农业生态园签订全业务合作协议，双方将携手共同打造信息化农业生态园，建成全市首家“智能农业”物联网应用项目。
泰州分公司将为农业生态园区提供虚拟网、光纤宽带、ITV和天翼工作手机等基础通信服务以及园区内综合布线、视频监控等ICT应用，实现园区内安防监控和网上实景视频展示。通过农业生态园的实时视频监控，实现基于互联网的园区网上信息和园区视频展示。
泰州分公司还将和高港区农业生态园共同推进物联网在现代农业项目中的应用，打造“智能农业”样板工程。通过传感技术、定位技术和移动互联网等技术的整合，实时采集温度、湿度、光照等环境参数，对农业综合生态信息进行自动监测和远程控制。
(南京市物联网产业联盟供稿)
重庆两江新区开建物联网“云计算”基地
重庆市经济工作会指出，要尽快启动、全力争取打造国内最大的数据处理基地，最终要做成上百万台服务器、上千亿美元规模的“云计算”基地，成为全球数据开发和处理中心。目前，重庆正在启动打造“云计算”产业试验区。
发展“云计算”产业不受物流等运输方面的限制。因此，重庆可扬长避短，利用丰富的人力资源、人力和土地成本低等优势，提高特有的核心竞争力。重庆市每年大学毕业生达15万人，其中IT专业为5万～6万人，人才数量居全国前列。同时，与沿海比较，重庆人工和土地成本要低三分之一左右。
(成都物联网产业发展联盟供稿)
无锡举办市政物联网防雪抗冻演练
近日，由无锡市市政设施管理处组织、8家市政设施养护单位共同举办的市政防雪抗冻演练，在人民东路紧张有序地展开。与往年演练不同的是，今年市政设施管理处首次在110联动车上安装了物联网探头。
通过几辆联动车顶部的白色摄像头，整个街道上的工作开展状况被实时传输到指挥现场，整个过程中，系统运行连贯稳定，工作井然有序。
摘要介绍了基于物联网的设施农业环境监控服务平台设计的总体思路，并提出物联网远程专家诊断指导系统的技术方案，包括系统实现的目标、功能和硬件构成。系统通过各种传感器采集日光温室种植过程中的关键要素数据，并利用网络通信技术将其及时传送到控制计算机和数据中心，以实现用户对作物生长环境的实时监控和预警，有效预防病虫害、提高生产质量、提升劳动效率、节约成本、提高农产品的产量和品质。
关键词设施农业；物联网；环境监控；数据挖掘；专家诊断系统
传统农业以人力为中心、依赖于孤立机械，而农业物联网系统工程在农业服务业中开展应用后，通过基于物联网的设施农业环境监控系统服务平台可以有效改变生产模式，使农业生产转向以信息和软件为中心，提升农业生产效能[1-3]。通过建立物联网远程专家诊断指导系统，利用物联网技术、通信技术和传感技术，将日光温室种植过程中关键的要素（空气的温度、湿度及土壤的温度、湿度等）数据通过各种传感器的采集，并利用网络通信技术如以太网WEB、GPRS、3G等，将数据及时传送到本地的设施农业物联网控制室以及远端的设施农业物联网数据中心，使设施农业管理人员及时掌握农作物的生长环境，并及时采取控制措施，从而达到预防病虫害、提高生产质量、提升劳动效率的目的。通过农业专家预警系统，调节适宜作物的设施内小环境，提高农产品的产量和品质，提高水肥利用率，降低人力消耗。通过实时监测数据，可以有效预测和预防风灾、雪等自然灾害，防止设施损害、农产品减产。在作物的不同生长阶段，种养殖户实时定量监控各环境因子，如光、温、水、气等，科学管理设施内作物的水、肥、气等环境因子，降低人力消耗，实现了真正的精耕细作[4-5]。
1总体思路
依靠无线网络，对区域内分散的农业设施实行精细化管理，实时监控光、温、水、气、湿及病虫等对作物生长有重要影响的因素，掌握其变化情况。此模式可以应用于畜禽养殖、大棚果蔬生产等。农民可以使用手机或电脑在该系统平台上查询自己的种、养情况，例如大棚和鸡猪舍超过或达不到正常状况随时有短信提示。在了解种养过程中各项关键要素的实时变化情况后，可以通过专家系统进行关键因素的定时、定量分析，对病虫害的发生和发展进行预测预警，以便农户及时采取应对措施，为农业生产提供保障[6]。
2技术方案
2.1物联网远程专家诊断指导系统的目标
一是信息采集采用智能测控系统，依托物联网监测农作物生产；二是对农业生产信息进行实时监控，应用智能产品检测、控制作物；三是实现农业生产管理的科学化与智能化，通过智能产品中的专家知识和技术支持，保障农业生产，为农户提供及时有效的服务。
2.2物联网远程专家诊断指导系统的功能
2.2.1环境监测。主要包括各项环境数据的采集，如温度、光照、土壤水分、湿度等，监测范围包括大棚及作物生产区域。通过单传感节点独立采集和多传感节点汇集采集的数据先传输到主机，再转至服务器（GPRS网络），以此实现可视化展现、实时监测、历史数据查询，并对实时数据和日数据形成直观曲线。
2.2.3智能预警、报警。一是报警。对任意监测指标或者在此基础上计算得到的二级指标设置警戒阈值，满足一个或者多个报警条件时，系统通过短信、电子邮件等方式向农户、管理员等发出警报，通知其及时采取应对和处理措施。二是预警。设置一定的条件，对监测数据进行计算更新，当监测指标以及二级指标被预测到未来将达到某一阈值，系统发出预先警报。以多种形式通知用户，提醒其提前做好防范准备。
2.2.4基地管理。主要包括基地（园区、片区）管理、大棚管理、设备（监测、控制设备，网关，设备参数）管理等。同时，可按以生产企业、合作社分布图的方式进行查询、统计。系统通过提供直观的页面为用户查询和控制提供便利。
2.3物联网远程专家诊断指导系统的构成
系统硬件通过RF组网技术，完成各个传感器的数据采集和设备控制，通过检测各项参数实现生长环境数据的实时获取。
2.3.1工业控制专用计算机。专门为工业控制设计的计算机，在生产过程中监测与控制各个机器设备、生产流程以及数据参数。
2.3.2传感器。①光照传感器。采用
2.3.3物联网网关。数据传输单元（DTU）主要用于汇集、打包多个采集节点的数据，发送至上位机及市级数据中心。网关与采集控制器组成基于RF射频的无线传输W，传输距离≥1000m，1个温室大棚部署1套采集控制器，则通过1个网关控制32个大棚的采集器。具有设备入网功能，与周围无线采集器、无线控制组成网络；不同的网关与周围采集控制节点具有构成互不干扰的网络。
2.3.4采集器。1个采集控制器负责1个环境监测节点，负责收集温室的各种数据，通常1个大棚部署1个采集节点（较大规模温室可设置多套）。采集控制器具有LED显示屏功能（图1），可循环显示采集到的温度、湿度、土壤水分、二氧化碳等数据信息；采集控制器通过RF射频向数据网管发送数据。
2.3.5气象哨。气象哨可以采集露地和温室外相应的环境参数，包括空气温度、湿度、风速、风向等，为种植管理者提供环境依据，为农业生产活动和决策提供帮助。
2.3.6LED显示终端。LED（0.35m×1.00m）阵列显示屏，放置于安装物联网监测设备的温室缓冲间外壁，可实时显示该温室的环境参数，方便生产管理者及时采取措施，确保温室环境稳定。
3主要技术创新点
通过对冀东半地下式棚室内多个传感器大量数据的采集与分析，挖掘出本地设施内的温、湿、水、气等多种作物生长因子的变化规律，结合设施内当地的主栽品种，编制出相应作物的物联网控制参数阈值（针对冀东地区半地下温室，黄瓜顶风口单独放风温度阈值为25.5℃，西红柿顶风口单独放风温度阈值为27℃，双风口同时放风温度阈值提高2℃），形成标准化的作业流程。
利用物联网技术、手机移动应用APP技术，通过专家知识库服务器远程自佑Υ穑实现对冀东地区设施农业种植中的核心要素及畜牧养殖环境中的关键指标（如温度、湿度、NH4浓度、CO2浓度、土壤水分）的远程监测与控制能力。
整合多种资源，形成气象+市场+物流=农产品生产，改善系统处理异常数据的容错能力，实现物联网系统对农业基础设施的预判性控制。推广微灌肥水一体化技术，利用控制器精准控制施肥量，可使肥料利用率提高40%～50%，春季黄瓜结果盛期，黄瓜棚每4d随水浇施纯N19.5kg/hm2、P2O57.5kg/hm2、K2O37.5kg/hm2。
4效益分析
4.1直接经济效益
一是通过物联网专家系统的精确温湿度控制，保证适宜的水、肥、气、热等作物生长因子管理，做到科学种养，平均年增收2.1万元/hm2。以种植温室黄瓜为例，温室黄瓜平均产量为105t/hm2，平均增产8%（8.4t/hm2），按平均价格2.4元/kg计算，实现增收2.016万元/hm2。二是通过物联网的自动化控制，使每个棚室每年减少用工时数18个，节省农药、水肥成本90元，温室平均可节约成本28350元/hm2。
4.2社会效益和生态效益
一是有效保护生态环境；二是节约了水肥资源；三是实现了农业生产管理的远程化和自动化，减少了人工投入，从而使社会资源得到更合理的分配。可以直接促进当地经济的发展，并为农业信息化发展积累经验。
摘要：物联网技术在农业生产的示范应用，实现了农业生产精准化、集约化、信息化管理，大大减少了劳动强度和用工费用，节约了水资源，提高了农产品的质量和产量，提高了农业科技含量。
关键词：农业；物联网；应用
1物联网技术在缙云农业各产业中的示范应用
1.1在花卉产业中的示范应用
缙云县春芳花木园艺有限责任公司投资5000多万元建设了种苗组培基地，建有0.03km2花卉连栋温室大棚，主要种植多肉、红掌、凤梨等盆花，公司投入Y金安装控温设备，采用物联网技术进行生产管理，取得了显著的经济效益。
1.2在中药材产业中的示范应用
缙云县双峰绿园家庭农场建设铁皮石斛物联网示范基地0.01km2，安装德国进口的全套喷滴灌设备，采用浙大床架栽培模式，应用肥水一体化灌溉、松皮基质育苗等高效生产技术，推广废弃物循环利用、标准化生产、病虫绿色防控等多样化增效技术，生产高标准、高科技含量的铁皮石斛，初步建成一个生态循环节约集约型农业生产示范种植场。
缙云县地缘家庭农场从事西红花的种植和研发。农场引进物联网平台，通过物联网及无线网络，进行远程监控、远程生产管理，人在外地，也可以用手机控制温室内的喷雾，控制温度、湿度。
1.3在食用菌产业中的示范应用
双溪口食用菌精品园秀珍菇连栋大棚是目前最为先进的设计，整个大棚遮阳系统可以电控自动闭合，通风系统可以自由调节，菇架国内首个采用镀锌钢质材料，移动式制冷出菇工艺设计，自动加湿喷滴灌系统等制作的。购置了4台套液体菌种生产罐，使杏鲍菇生产能够全面应用液体菌种先进技术，生产效率大大提高，走在了全国同行的前列。添置了高压灭菌设备，具有当前食用菌生产领域最为先进的脉冲高压灭菌系统，该设备全自动智能化控制，可100%保证菌棒灭菌彻底，成品率、工作效率大大提高。生产主要环节的机械化率接近100%的水平。
1.4在设施蔬菜上的示范应用
在设施蔬菜生产中通过在温室内布置光照、温度、湿度等无线传感器、摄像头和控制器，使得管理者可以随时随地通过3G手机或电脑，进行远程监测、远程控制浇灌和开关卷帘等设备，并可实时查看到农业大棚内的温度、湿度等信息。实现对农业大棚的自动化管理，提高工作效率。
对农产品的各个生产阶段把关，农产品质量追溯系统可以实现对农作物品种、生长环境、喷药施肥、病虫害状况等农事做出详细记录，蔬菜的采收、施肥、用药、灌溉、农药检测等信息都被记录在电子标签中，消费者只需要扫描包装上的二维码，就能了解到蔬菜生产的所有信息。
蔬菜智能育苗中心，在种植蔬菜玻璃大棚、连栋大棚内进行了智能化应用试点，以传感器、无线网、监视器、大棚设备、操控平台架构大棚自动化智能控制管理系统，实现光照、温度、湿度、灌溉的自动化控制，在棚内设置自动养分测试仪、各种传感器，实时自动获取环境数据，通过平台分析数据，操控大棚通风、控温、施肥设施。
2物联网技术在农业生产中示范应用效益
经济效益，缙云县推广农业物联网试验示范基地8个，实现总产值2493.28万元，新增产值120.68万元，降低劳动生产成本150.42万元，总增效益213.6万元，实现了显著的增产节本增收效果。物联网技术在缙云农业生产的示范应用，涉及花卉、中药材、食用菌、生猪养殖、蔬菜、葡萄等，已建立起了一系列农业物联网应用基地，研究总结出了一套适合本地不同产业应用的物联网技术，实现了农业生产精准化、集约化、信息化管理，大大减少了劳动强度和用工费用，节约了水资源，提高了农产品的质量和产量，提高了农业科技含量。生态效益，物联网技术在种植业、养殖业、设施农业等领域实现了应用示范，节肥、节药、节水效果明显，有利于提高产品质量和减少农业面源污染。社会效益，发展农业物联网，具有生态环境保护、食品安全保障、能源资源节约及节省人工实现“机器换人”等社会效益。
3结论
发展农业物联网，开展精准施肥、智能灌溉、温湿调控、设施种养农业等方面的信息化、提高农业生产管理的精准化、智能化和自动化水平。减少流通环节，促进产销对接，增加农民收入，倒逼农业生产标准化，实现了专业合作社、龙头企业、种养大户与市场对接。可加快农业产业升级和转型，最终实现农业现代化。
关键词：物联网技术；农业气象观测；软件设计
一、基于物联网的农业气象观测系统的总体设计
二、气象观测无线传感器网络设计与实现
1、气象观测无线传感器系统设计
软件控制系统部分具有灵活性，可以根据使用需求进行设计调整，软件控制是对硬件进行指令传输的，能够帮助气象监测系统适应不同区域的环境特征，并将气候所带来的干扰影响降至最低。在传输信道的设计中，要确保信号传输是独立进行的，彼此之间不存在干扰，这样在信息传输过程中也能提升最大控制能力，使气象观测系统能够独立运行，并达到最理想的控制效果，当前一些比较常见的设计问题，在系统控制中也均能够得到更新。控制系统设计属于软件设计，需要建立一个基础的信息传输框架，这样才能够帮助提升传输效果，提升数据信息的处理能力，达到一个更理想的管理效果。综合气象监测过程中所遇到的变化，作为数据库建立的参照依据，更快速的完成设计任务。
2、气象观测无线传感器的网络设计
网络设计是其中比较重要的内容，也是信息传输的基本框架，在对其进行设计时，首先需要根据所需要传输的信息需求量来建立接入点，为后续所开展的信息传输建立一个稳定的基础环境，并观察是否能够帮助提升信息的传输效率，发现问题后及时的调整，帮助提升系统运行以及最终的控制质量，对农业生产种植区域内的气象变化进行全面监管控制。对于设计方案中需要优化的部分，充分采取这种方法，也能帮助更好的解决，实现管理控制效果的提升，对于气象观测中的传输网络设计，更要体现出信息传输的高效，在软件中对网络信息进行防护处理，将网络病毒的影响降至最低，避免网络病毒对数据库攻击影响到信息的安全使用。网络设计是与软件结合进行的，对于设计过程中的多个项目探讨，应该充分采取这种预防方法，提升网络信息传输的高效性，同时更应该确保其中的质量安全，发现问题后及时的采取解决方案，避免类似问题再次出现。
三、气象观测数据服务中心软件架构及关键程序设计与实现
1、软件架构设计与实现
2、关键程序模块的设计
关键程序模块的设计，包括气象变化探测系统，对这一部分的控制软件的设计，需要进行一个控制参数之间的联系体系建立，并对所设计的控制软件进行试验检测，技术人员模拟出网络环境中存在的攻击，并通过这种方法来帮助完善当前的设计方案，发现数据库受到破坏的现象，及时建立起联系，继而实现整体管理效果的提升，模块设计可以从关联性建立层面来进行，构建各个功能层之间的软件联系，这样在运行使用中能够将信息共同传输到总控制中心中，避免受到参数误差的影响，导致气象观测结果不理想，影响到农业生产。设计过程中主要完成的软件模块包括Zigbee网络数据交换、气象数据纠正和融合处理、市级气象服务器数据交换和web及应用服务器4个部分的设计。
3、气象数据纠正及融合处理程序设计实现
4、web及应用服务程序设计实现
结语：农业气象应用系统的智能化精准化还处于起步阶段，仍有很大的发展空间，很多地方还有待完善。对于操作界面来说，可以融入心理学方面的知识来制作更符合人们心里需求的、更为美观方便的操作界面；对于前端采集系统来说，可以增加更多的采集要素，并加强精度，从广度和深度上使采集的数据更为准确全面；对于后端管理软件来说，可以将气象大数据融入进来，使其提供更深层的气象服务功能。
摘要：物联网智慧农业实训平台选取具有典型意义的智慧农业设备为基础，结合可灵活部署的移动实训台。通过网关、安卓工控平板和物联网云平台之间不同的搭配、组合，为学生提供云平台接入、网关直连、平板直连，PC直连四种不同的数据采集、流转、处理模式。本实训平台很好地帮助了学生从物联网理论学习过渡到实际动手操作，培养学生在物联网综合应用方面的动手实践能力，软件编程以及项目设计能力，为后续的行业实训打下坚实基础。
关键词：物联网；智慧农业；实训平台；行业实训
0引言
物联网是我国战略性新兴产业的重要组成部分，《物联网“十二五”发展规划》[1]圈定了10大领域重点示范工程，智能农业便是其中之一。据工信部统计，智能农业在其领域五年内需要的人才约为1000万。从产业需求看，物联网人才[2]总体可分为研究型人才和工程应用型人才两类。
研究型人才主要为研究生层次或研究型高校所培养的毕业生，是各类“研究型企业”或“高新企业”的研发部、研究院所急需的人才。在高等院校和科研院所物联网研究型人才培养方面，偏重于研究型和创新型，具有跨学科复合型特点。工程应用型人才主要为各类高职学校或信息类本科学院毕业生，以从事物联网系统设计、产品开发、物联网项目实施等为主，以系统设计、产品开发、工程项目策划与实施为主的企业，更应注重工程应用技术能力的培养，加强工程实践的实际训练，突出技术应用能力、培养创新能力。
随着近几年大量物联网应用系统开发完成，开始转向系统的实施与维护过程，物联网应用型人才的占比已赶上甚至超过了研发型人才需求。巨大的市场潜力，广阔的行业发展前景，急待提高的人员素质，为职业学校办好此朝阳专业建立信心和决心。很多高职院校抓住此良好环境和契机，建设好该新兴专业，物联网实训室应用平台是保障此专业能较好完成教学效果的前提和必要条件。
1物联网智慧农业实训室平台的需求分析
1.1实训室建设意义
从教学方面来说，应培养从事物联网领域的系统设计、系统分析与系统开发的高技能人才。培养合理的知识结构，具备扎实的物联网理论与实践知识，并具备在物联网领域跟踪新知识、新技术的能力及较强的物联网应用能力。通过理论课程的教学并结合实训室的实验，让学生、学员亲自动手，接触各种实训室设备。最终实现能让学生独立构架各种物联网应用系统的目的。通过理论与实践相结合，感知体验与动手结合、方案设计与实际验证结合来提高动手能力，积累实践经验，进一步提高学生水平。
从科研方面[3]来说，物联网技术是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域，包含RFID射频技术、有线传感技术、无线传感技术、数据交换与网络异构、终端管理等关键技术。实训室物联网设备通过射频识别等设备与互联网连接，实现智能化识别和管理，通过建设物联网实训室为教师提供物联网应用研究的科研平台，通过实训室设备促进教师与科研人员进行更好的科研研究。
1.2实训室的建设特点
物联网实训室设计以技术全面化、业务典型化、应用教学化三个方面为指导思想进行建设。
1.2.1技术全面化
主要解决技术知识层面的问题，实训室引入物联网龙头企业工业化产品体系，融合产业发展趋势，设计模式吻合教学实训体系。实训室不仅可以全面支持物联网培训认证所要求掌握的技术，还全面涵盖了物联网专业的基础课和专业课[4]，如物联网概论、信号与系统、计算机网络、现代通信网、传感器原理、嵌入式系统设计、无线通信原理、无线传感器网络、近距无线传输技术、二维条码技术、数据采集与处理、物联网安全技术、物联网组网技术等均可在此完成并创新拓展。
1.2.2业务典型化
主要解决应用和就业层面的问题。众多教育集团公司将多年成功的商业模式及成熟的行业应用如车联网系统、智能家居、智慧农业等转化为典型的业务场景以用于支撑物联网行业应用实训，使学生在实训的同时了解、融入真实的行业产业应用。
1.2.3应用教学化
应用数字化的主要目的在于解决培养和定位问题，通过物联网实训平台、行业应用实验箱、实训墙、行业应用实训场景等多种形态、多种应用的实验实训设备以及物联网技术体验中心实现理论与实践的结合，感知体验与动手的结合、方案设计与实际验证的结合。
1.3实训室的建设目标
物联网专业实训室的建设，应在物联网的识别、感知、通讯传输、组网技术以及数据分析方面，衍生至物联网整个产业链，以专业建设、人才培养、物联网核心课程教学、提高学生实训水平为目标，建立一个完整的、基础的实训架构体系。实训室的建设需满足以下基本要求：
（1）满足农业院校物联网专业的人才培养规范和教学基本要求；
（3）能够支撑学校物联网教学实训，实现物联网各知识点的实训；
（4）能够满足物联网产业综合创新的实训，如智慧城市、智能家居等。
2智慧农业实训室应用平台
典型物联网应用实训平台[5]（智慧农业套件）以选取具有典型意义的物联网智慧农业设备为基础，结合可灵活部署的移动实训台。学生可通过应用平台实训产品的训练进一步了解各种农业物联网技术典型应用，进行模拟训练；从实训产品中学习传感器、WSN及嵌入式知识。通过丰富多彩的智慧农业物联网实验案例及体验，激发学生的想象力，充分调动学生的积极性，并提供多样化的集知识性和趣味性于一体的超强用户体验。让学生可以在实训室中看到农业物联网行业的现状，培养学生的动手设计能力，帮助他们成为具有特色能力的专业技术人才。
2.1实训室平面图
物联网智慧农业实训室平面设计图如图1所示。具体位置可按实地重新规划，根据教室实地情况，使用20+1套典型物联网应用实训平台进行教学，可以满足对20～40学生进行教学。此外，结合农业院校特色，新建一个农产品温室大棚，充分体现了智慧农业套件由浅入深，由理论到实践的循序渐进过程，丰富实训课程设计，并将其应用于实践生活中。
2.2系统结构
物联网智慧农业实训平台属于移动实训系列产品，主要由物联网网关、工控平板、数/模采集器等11个物联网典型部件构成。其中移动实训台、物联网网关、安卓工控平板是核心部件，采集器使用四输入模拟采集器和数字量采集器，有继电器I和继电器II，传感器包括光照传感器、温湿度传感器、人体红外开关，通过风扇I和风扇II完成。
2.3平台实现流程
智慧农业套件实训平台通过网关连接到公共网云平台，构成了基于感知层基础的物联网云平台。具体数据流转流程[6]如下所示：
（1）通过四模输入量采集器采集光照、温湿度传感器数据，通过ADAM-4150采集人体红外传感器数据；
（2）模拟输入量采集器通过ZigBee传输协议将数据传到网关，ADAM-4150通过串口将数据传至网关；
（3）网关通过TCP/IP协议将数据传输至云平台或者工控平板进行数据逻辑处理；
（4）云平台或工控平板形成控制指令，并通过TCP/IP协议传给网关；
（5）网关通过串口将指令传给ADAM-4150；
（6）ADAM-4150给继电器输出指令，控制风扇的开闭。
3核心部件功能介绍
3.1网关功能介绍
物联网网关作为系统设备域的重要部件[7]，集成物联网核心采集器、控制器，通过ZigBee协议、Modbus协议等采集、解析数据，具有透传、控制命令下发等功能，可将数据实时显示于网关显示屏。网管功能截图如图2所示。具有采集光照传感器、温湿度传感器、人体红外传感器数据的功能并进行显示，还可手动下发指令，打开风扇，将采集的数据传输给工控平板或云平台，同时工控平板或云平台通过网关可下达对继电器的开关指令。基于这些功能，农业套件平台网关具有以下特点：
（1）LCD显示功能，可同时显示6路传感器数据；
（2）本地声光报警功能，具备超温、断电报警功能；
（3）通过WiFi/GPRS/以太网传输可将温湿度数据实时传送至后台；
（4）内置后备电池，断电后可继续工作2小时；
（5）支持断线储存功能，最大支持5000条记录。
3.2工控平板功能介绍
工控平板是智慧农业套件的数据处理核心，通过对网关传输数据的逻辑处理，可自动下发控制指令。对光照传感器、温湿度传感器、人体红外传感器的数据进行逻辑处理，自动生成控制指令；对光照传感器、温湿度传感器、人体红外传感器的数据案例进行开发并展示；对网关下达继电器开关指令，或通过串口对ADAM-4150下达控制指令。基于这些功能，工控平板具有以下特点：
（1）支持通过网关连接和通过串口与采集器直接连接两种数据采集方式；
（2）显示内容丰富，界面友好；
（3）多通道数据传输，支持WiFi、串口、RJ45等多种数据传输方式；
（4）可旋转支架。
3.3云平_功能介绍
物联网云服务平台[8]以云计算架构实现系统的云平台管理，包含用户管理、数据存储、逻辑处理，设备管理、配置，资源管理、配置等功能，如图3所示。支持多个网关、传感器、执行器等物联网设备动态接入和管理；对光照传感器、温湿度传感器、人体红外传感器的数据进行存储；可远程手动或自动下达控制指令；BS架构可实现远程管理、监控；提供了丰富灵活的API接口，可通过API接口获取数据，组建具有逻辑功能的各种应用场景。
4结语
摘要：针对传统农业中有线网络成本高、布线繁琐、劳动成本高等问题，文中基于TLink物联网云平台、网关控制中心以及无线传感网络节点设计了一种方便、准确、高效的智慧农业系统。该系统可实现手机客户端及网页客户端对农业现场传感器设备数据的采集和控制开关，当农场中的某项采集数据发生异常时，通过网关中心对用户手机发送短信报警信息。实验结果表明，该系统可以实现预期效果且成本低廉，适宜广泛推广。
关键词：智慧农业；TLink；网关；物联网云平台
本设计采用国内流行的TLink物联网云平台，基于意法半导体STM32最小系统，ZigBee无线传感网络芯片、WiFi芯片、GSM模块以及农业数据采集传感器，实现用户通过手机客户端或网页客户端实时查询农业现场传感器信息以及对农业现场的通风、加湿等设备进行控制[2]。
1系统整体设计
该系统由客户端、TLink物联网云平台、网关、节点组成。系统整体框图如图1所示。
客户端分为手机端和网页端，可以实时查看传感器信息，TLink物联网云平台作为一个开放的公共物联网接入平台[3]，通过给用户提供开放的API接口使传感器数据的接入、存储和展现更加方便简单。网关基于STM32嵌入式最小系统可实现多种网络协议的转换[4]，主要有无线传感网络ZigBee协议、无线局域网WiFi协议和第二代全球移动通信GSM协议。节点同样基于STM32嵌入式最小系统搭建ZigBee无线传感网络，实时采集传感器信息并上传[5]。
2系统硬件设计
节点以STM32F103RBT6为主控芯片，最小系统搭载DHT11温湿度传感器、BH1750光强度传感器、土壤湿度传感器模块、松乐SRD-05VDC-SL-C继电器、CC2530ZigBee芯片。底层构建一个基于ZigBee协议的无线传感网络[7]。该无线传感网络涵盖灯光控制、通风控制、环境温湿度的采集、升温、加湿控制。硬件供电电源部分电路图如图2所示。
电源通过AMS1117-3.3V芯片实现5V转3.3V输出，电源接口为PWR2.5，可接220V转5V/2A的电源适配器获得。C7、C8、C9为滤波电容，保证电源电压稳定可靠。继电器电路图如图3所示。
节点板继电器部分采用PC817光耦隔离芯片，实现信号地和电源地之间的有效隔离。继电器触点容量为250V/10A（AC）或30V/10A（DC）。继电器输出为公共端和常闭端。
3系统软件设计
3.1软件功能描述
基于STM32嵌入式软件编程，实现通过一个串口服务器将芯片的三个串口USART1、USART2、USART3分别接到ZigBee协调器节点、SIM900AGSM模块、HLK-RM04WiFi模块，波特率分别设置为115200，9600，115200（Bd/s）。节点板在主循环中完成对温湿度、光照度、土壤湿度传感器数据的采集，并将数据定时发送至串口1，再由与串口1相连接的ZigBee终端节点向上层网关板发送数据，并实时监听接收网关板下达的控制命令[8]。
3.2数据帧格式
节点板与网关板数据交互帧格式（节点上传网关）见表1所列。
节点上传网关数据帧数据总长度为11字节，帧首和帧尾固定为0XFE和0XFF，数据长度占1字节，数据总长度-帧首长度-帧尾长度-1字节=0X08。源端口号标示ZigBee终端节点用于发送数据所占用的端口。
目的端口耸ZigBee协调器节点用于接收数据所占用的端口。
网关地址标示ZigBee协调器节点的网络地址，用2个字节表示，低字节在前，高字节在后。
网关下发节点的数据帧格式见表2所列。网关下发节点数据帧格式数据总长度为8字节，帧首和帧尾固定为0XFE和0XFF。
数据长度占1字节，数据总长度-帧首长度-帧尾长度-1字节=0X05。
源端口号为上传数据帧中的目的端口号，目的端口号为上传数据的源端口号。
节点地址标示在ZigBee网终端节点的网络地址，2个字节表示，低字节在前，高字节在后，控制命令占1字节。
控制命令为0X00表示开第一路继电器，控制命令为0X01则表示关第一路继电器。
控制命令为0X02，表示开第二路继电器，控制命令为0X03，表示关第二路继电器。
网关板与云平台数据交互帧格式（网关板上传云平台）见表3所列。
帧首、帧尾固定为0X4C和0XFF，分隔符固定为0X2C（对应ASCII码为“，”逗号）。
数据依次为温度、湿度、光照度、土壤湿度。
云平台与网关板建立的是一个TCP长连接，云平台控制命令下发至网关板则发送JSON格式数据：{“sensorDatas”：[{“sensorId”：“xxxxxxx”，“value”：“xx”}]}。其中，sensorID是云平台中每个开关型设备的编号，value是相应设备的状态，每个设备的开关状态分别用00和01表示。
3.3软件流程图
节点软件流程图如图4所示，网关软件流程图如图5所示。
4TLink物联网云平台
4.1TLink简介
平台的主要功能如下：
（1）接入传感器设备能够支持用户使用Http，MQTT或Socket等方式连入平台，支持以JSON，XML等标准格式上传传感器数据，在Socket模式下，能提供传感器设备实时反向控制功能（即由Web或App远程控制接入设备），所有数据存入和取回等API手册完全开放，并支持客户进行二次开发。
（2）RESTful的交互接口设计使得TLink与开发者之间的交互非常简洁、透明，轻松完成数据的添加、存储、设置状态或更新状态等操作，能够很容易的与移动App或企业管理系统进行整合。
（3）虚拟仪表功能在一个交互页面上，以网关为单位整合和展现多个数值型传感器的历史数据和曲线图，并能够完成对传感器的事件触发配置。
4.2TLink开发流程
TLink开发流程如下：
（2）创建设备，在此处编辑设备名称，并追加传感器设备，设置连接协议，定义数据上报周期。
（3）编辑设备，定义协议标签。数据头标签：[H：数据][HE：数据]，分隔符标签：[S：数据][SE：数据][SN长度]，数据标签：[D？][D[长度]][DE[长度]|数据][DEC[长度]|数据][DF[长度]|数据][GPS]，结束符标签：[T：数据][TE：数据][CRC16][CRC8]。其中H代表字符型数据，HE代表16进制数据，D代表字符型的十进制数，DE代表16进制整型数据，DEC代表16进制整型字符串数据，DF代表16进制浮点型数据，GPS代表定位数据，CRC16和CRC8分别代表CRC16位和8位校验值。
（4）设置连接协议。平台支持的协议类型有TCP透传：数据透传，自定义解析协议；MQTT：协议规范严谨，开发者集成协议；HTTP：HTTPRESTfulAPI，开放接口，支持快速扩展；ModbusRTU：工业协议标准，外接联网模块可直接使用。
（5）等待客户端连接。
4.3云端配置
本系统设计采用了TCP透传链接协议。协议标签格式为：[H：@][S：，][D？][S：，][D？][S：，][D？][S：，][D？][S：，][D？][S：，][D？][S：，][D？][S：，][D？][T：#]
实际数据示例：@，xx，xx，xx，xx，xx，xx，xx，xx#，一次上传8个数据，分别对应节点1的温度、湿度、光照度、土壤湿度和节点2的温度、湿度、光照度和土壤湿度。
4.4客户端
5测试与分析
5.1系统丢包率测试
本系统采用无线GSM、ZigBee、WiFi三种无线通信技术。GSM的工作频段为900MHz，主要频率范围为890～915MHz和935～960MHz，ZigBee和WiFi的工作频段均为ISM2.4GHz，因此可能会出现ZigBee与WiFi信号冲突的问题。针对此问题做如下测试：
ZigBee模K和WiFi模块采用随机信道，4个ZigBee模块分为2组，1组发送数据，1组接收数据，2个WiFi模块同时向云平台建立TCP连接。测试结果见表4所列。
5.2丢包测试分析
基于IEEE802.15.4的无线传感器网络协议ZigBee标准定义了16个信道，每个信道宽为2MHz，然而基于IEEE802.11协议的WLAN标准定义了14个信道，每个信道宽为22MHz。以上两种标准物理层都基于2.4GHzISM频段，信道存在相互重叠的可能[10]。
ZigBee信道分布图如图6所示，WiFi信道无重叠分布图如图7所示。
对ZigBee与WiFi协议信道进行不重叠筛选，可有3信道不发生重叠，当ZigBee与WiFi设备同时开启时，通过干预各自的随机动态信道分配方式，即WiFi信道选用不重叠1，7，13信道，ZigBee选用15，16，21，22信道，可有效避免不同通讯方式占用同一信道的情况，从而降低系统丢包率。
5.3系统功能性测试
6结语
本设计保证了数据的准确可靠通信，达到了预期对系统实时性、稳定性的要求。测试结果表明，系统可以稳定运行在温室环境中，实现了对温室的智能监控。
摘要：将物联网实际应用于现代农业，可有效实现农业的高效安全生产，而节水又是农业高效生产的核心内容之一，如何开展精细化灌溉成为了农业灌溉的研究重点，即解决何时灌溉以及灌溉多少的问题。本文，结合当前物联网灌溉发展的基本现状，深入地分析了物联网节水灌溉系统实现过程。
关键词：物联网技术；农业灌溉；数据感知
物联网是近年来新兴的一种信息技术，它被认为是继计算机互联网技术后一次新的技术革命，然而在农业节水灌溉方面的应用还不是很多[1]。目前，在农业节水灌溉方面的主要新技术有：1）与生物技术相结合的作物调控灌溉技术；2）应用3S技术的精细灌溉技术。即：全球卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）；三是智能化节水灌溉装备技术。就是把生物学、自动控制、微电子、人工智能、信息科学等高新技术集成节水灌溉机械与设备。
1物联网灌溉基本情况
2基于物联网的节水灌溉体系
3结束语
物联网技术作为新一代信息化技术的高度集成与综合性应用，已经成为了当前科技界发展的战略发展方向之一。通过物联网与农业的相结合，为农业信息化技术与农业产业的发展，提供了新的机遇，同时农业也为互联网技术的发展提供了一个广阔的应用平台，尤其是节水灌溉技术的应用，可以直接有效地解决当前农业发展遇到的问题，为农业的现代化进程提供强劲的动力，实现高效的精准化灌溉，全面提高农业生产效率。
（作者单位：湖北职业技术学院）
关键词：智慧农业；监控系统；物联网；ZigBee
中国的农业生产一直以来都依靠传统的生产模式，浪费了大量的人力物力，而且对环境造成了污染与破坏，不利于农业的可持续发展。因此，如何顺应新时期和谐社会对农业生产的要求，利用现有技术和平台来设计一个满足要求的新系统，成为迫切需要解决的问题。智慧农业利用物联网、云储存、ZigBee等技术实现农业的精准化监控与管理。
1系统总体方案
监控系统是基于现有技术特点，由嵌入式网关，RFID，ZigBee及各种传感器模块组成，在遵循物联网三层架构的基础上设计实现的，包含安卓客户端和Web客户端的智慧农业监测系统。通过各传感器来采集相应的数据，然后利用ZigBee无线技术完成数据从传感器到嵌入式网关的传输，再依据TCP协议使数据从嵌入式网关传输到Web服务器，将数据进行分析形成信息在安卓客户端和Web客户端显示，实现将农业大棚里的环境参数在相应客户端与移动端显示的功能。同时依据传感器反馈的信息对大棚里的控制设备进行简单控制，以保证环境参数的稳定。此外，系统还为Web用户和移动用户提供了友好的显示界面，管理和控制界面，给予用户良好的体验。监控系统总体结构如图1所示。
2现场监控系统
现场监控系统由Android手机客户端、嵌入式网关和ZigBee模块组成。
Android手机客户端主要用以实现人性化的人机交互界面。进入智慧农业监测系统界面后可以一览大棚内多种环境参数，如大棚内的厥度信息、是否存在有毒气体、是否有人闯入大棚，大棚内的光照强度等。
四个ZigBee模块上的传感器会对大棚内的环境参数进行采集，其中温湿度传感器用以实时采集大棚内的温度和湿度信息；广谱气体传感器用以感应室内有害气体（CO、SO2等）是否超标；人体检测主要对大棚内的作物起保护作用，当有人私自闯入大棚时，会感应到并及时报警；传感器将采集到的数据发送到各ZigBee模块，然后通过ZigBee的自组织网络传递给整个网路中的ZigBee协调器，此外，基于CC2530的风扇起到了排气效果，协调器通过RS232串口将数据传送给嵌入式网关进行相应的处理。
嵌入式网关将接收到的由ZigBee协调器传送过来的数据进行处理并通过局域网传送给手机客户端，对于手机客户端发送过来的数据进行处理并对相应的传感器、生长灯、风扇进行控制。现场监控子系统需要满足实时数据存储分析、数据采集、网络连接等功能。
2.1短距离ZigBee网络设计
ZigBee技术作为一种低速率、低复杂度、低损耗、低成本的无线网络技术，逐渐成为近距离通信应用的首选。从农业大棚的要求来看，一般大棚所需要传输的数据类型对通信速率要求并不高，所以使用ZigBee方式取代传统的布线方式可行性极大。考虑到一般农业基地均具有控制距离较短，测点多、设备多等特点，采用ZigBee的Mesh组网方式。Mesh网络由路由器、协调节点、多个终端节点组成，属于多跳的网络系统。在网络中节点之间可以直接通信，每次通信都由一条或多条路由节点进行中继，最后传给目的节点。ZigBee终端节点工作流程如图2所示。
2.2嵌入式操作平台设计
采用ARM-Linux控制器模式，硬件的部分选取ARMCortex-A9系列作为嵌入式控制器的微处理器，该系列处理器具有性能高、处理能力强、低功耗等特点；软件部分采用Linux操作系统，它具有多任务、多用户、兼容性高、界面操作简单、支持多种平台、安全性好等优点。嵌入式系统结构如图3所示。
2.3视频监控设计
视频监控采用云台高清网络摄像头，它不仅可以通过手动控制摄像头旋转，还可以通过Web或者手机App来控制，拥有标准的H.264算法，同时能够支持CIF、D1两种分辨率，适合无线网络；支持摄像头360度旋转；可通过WiFi，蓝牙传输数据，适用于不便布线的场合。
摄像头将采集到的视频数据通过内置编码器编码，经无线网络传输到管理中心，同时解码器会将接收到的数据解码后播放视频。
3远程监控管理中心
远程管理中心主要由介入设备和计算机组成，用以完成大棚内环境参数的采集、传输和显示，还能实现对基地环境参数和视频的远程控制或者联动控制。
（1）具有设备监控、设备管理、视频监控、系统设置、报警记录功能；
（2）对各基地的空气温湿度、有害气体、土壤温湿度、光照强度等参数实时显示，拥有风扇、灯光、水泵等装置，用户只需点击开关装置便可实现对远程装置的开关操作；
智慧农业监控的系统参数如图4所示。
该系统通过各传感器来采集相应的数据，利用ZigBee无线技术将数据从传感器传输到嵌入式网关，再依据TCP协议，完成数据从嵌入式网关到Web服务器的传输，之后将数据分析形成的信息在安卓客户端和Web客户端显示。系统可以实现对农业大棚里环境参数的实时显示（包括相应的移动端显示），同时可以依据传感器反馈的信息对大棚里的控制设备进行简单操作，以保证环境参数的稳定。
摘要：针对农业物联网应用区域分布广、电源接入困难、电压不稳定的问题，对农业物联网中各子系统的供电技术进行深入研究，并以南阳镇高密度环保鱼类养殖项目为例，探索出可靠的农业物联网电源系统解决方案，阐述农业物联网电源系统的具体运作。旨为农业物联网技术的推广应用和可持续性发展提供参考。
关键词：物联网；电源系统；无线传感器；网络；供电
1概述
我国农业正处于传统农业向现代农业转型的时期，物联网产业兴起，物联网与农业的深度结合，为现代农业提供了前所未有的发展机遇。农业物联网是将传感器加入到土地、水体、灌溉系统、农业机械等各类农业生产、流通的工具和环境中去，然后通过网络把这些事物连接起来，进行智能化分析运算，实施精细、动态、全面的管理及控制，推动生产力水平的提升，促进现代农业可持续性发展。
2物联网技术在农业中的应用范围
物联网在现代农业中的应用主要有以下几个方面：
（1）应用传感器网络建立精准的农业生产控制系统，收集温室、田间的环境数据，监测作物的生长情况，以实现生产作业规划、自动生产控制等。
（2）应用RFID（射频识别，RadioFrequencyIdentification）技术实现现代养殖业生产、加工、批发以及零售等各个环节的有效管理，构建食品供应链跟踪与可追溯体系。
（3）随着物联网的技术进步和推广应用，物联网与农业的融合不断加深，除农业生产环节外，还将在农产品电子商务、农村社会管理、农业信息服务、农业规模化发展等方面大显身手。
3农业物联网电源系统分类与解决方案
农业物联网应用技术离不开电源供应，由于农业物联网应用的多样性，对电源供应方式的要求也相应多种多样。在农业物联网中，供电系统根据模块功能可分为：数据处理与控制中心供电、无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）供电、指令执行机构供电等三个部分。
3.1数据处理与控制中心供电解决方案
3.2无线传感器网络供电解决方案
无线传感器网络是由大量低廉的微型传感器组成的负责感知、采集和处理检测区域中信息的网络系统，其通过无线方式进行通信，采用多跳、自组织的方式组成一个网络体系。通常一个无线传感器网络由终端传感器节点、汇聚节点、管理节点组成。
无线传感器网络节点的能耗决定整个网络的生命周期。无线传感器网络节点比较分散，从硬件结构看，节点的能耗主要是在微处理器模块和无线通信模块。这为设计供电方式时提供了思路，以实现网络的低功耗及可持续性供电。
采用太阳能电池及无线充电方式充电改变了传统节点能量单向递减的过程，实现了节点能量自给，无须为节点更换电池。
3.2.2汇聚结点供电方案在无线传感器网络中，汇聚节点负责协调节点间通信，处理数据。汇聚节点包括处理器、射频芯片、GPRS模块和电源模块，是终端节点通往控制中心的一个枢纽，其能否持续正常工作，关系到所管辖区域的农业生产成败。汇聚结点的功耗往往比终端节点大很多，因此其供电部分，主要采用以固定电源供电为主，太阳能充电为补充的供电方式。为确保万无一失，当以上供电方式失效且电池剩余电量低于设置值时，汇聚结点将向控制中心发出供电异常警报，以便管理人员及时排除供电故障。汇聚节点供电原理见图4所示。
3.3执行机构供电解决方案
数据处理中心把各节点收集上来的数据进行综合分析，并根据运算结果，控制执行机构进行相应的操作（如水泵、风扇、卷帘机、加热器、增氧机等），以实现灌溉、温湿度控制、光照控制等农业自动化的目的。这些设备多为大功率设备，因此，执行机构的电源必须由大功率的电源提供。在实际应用中，其供电方式可参考控制中心供电方式。
4农业物联网电源解决方案应用实例―南阳镇高密度环保鱼类养殖项目
在农业物联网电源系统应用解决方案研究过程中，根据广西南宁市南阳镇水产养殖农户的要求，设计实施了高密度环保鱼类养殖物联网系统，现结合此系统，对前述电源解决方案进行应用阐述。
4.1南阳镇高密度环保鱼类养殖项目简介
采用农业物联网系统的南阳镇高密度环保鱼类养殖项目，取得了显著的养殖成效，其养鱼密度可以达到一般状况下的8倍，带来的经济效益明显，同时减少污染，具备较强的推广应用价值。项目包括控制中心和养殖基地两个组成区域，控制中心设在农户居住区，养殖基地位于野外。养殖基地根据养鱼生态链划分为养鱼系统、沉淀物处理系统、微生物水处理系统、微生物利用系统、水体消毒与循环再造系统、安保系统等几个子系统，每个子系统都包括传感器及控制部件。这些子系统都由相应的电源模块进行支持。
4.2高密度环保鱼类养殖项目的电源系统
4.2.1电源系统分类结合实际情况，项目电源系统分为数据中心供、传感器网络供电、执行机构供电等三个部分。
4.2.2供电方案数据中心供电：数据中心建设在控制室内，架设有数据处理服务器。供电系统以市电为主，在供电回路中串联一台在线式UPS，当市电供应中断时，UPS为服务器提供24小时不间断的电源供应，保证数据处理服务器能够连续正常运转。
执行机构供电：执行机构主要由水泵、紫外线消毒装置、增氧泵、LED照明灯、电磁阀等构成，总功耗约为200W。执行机构供电方式与汇聚结点相同。
太阳能控制器主要功能是将太阳能发电板发出来的连续但电压不稳定的直流电转换成稳定的直流电，对锂电池组进行充电。
磷酸铁锂电池组主要是将太阳能板发出来的电能进行存储。由于养殖基地无市电供应，因此对电池组各方面的要求较高，须能在0-60摄氏度范围内工作，且电池组连续工作5年容量不能少于80%，所以磷酸铁锂电池组为最佳选择（磷酸铁锂电池充放2000次循环，容量不低于80%；工作温度范围：0-80摄氏度）。
电源逆变器主要功能是将储存在电池组中的12V直流电转化为220V交流电，供给基地内所有220V用电设备使用。逆变器的最大功率为500W，可满足基地内所有用电设备同时使用。
4.3实施情况小结
在电源系统解决方案有效实施的情况下，此项采用物联网技术的高密度环保鱼类养殖项目得到顺利开展，除经济效益明显外，其应用解决方案对于我国广泛分布的山间、野外的农业生产系统都具有一定的借鉴价值。
5结论与展望
摘要农业物联网作为新一代的信息技术在农业领域的综合应用，在很大程度上促进了我国的农业信息化的发展。通过改变传统的农业生产方式，进而促进我国农业向精细化以及智能化的方向转变。本文从农业物联网的概念着手，对农业物联网与传感仪器的发展进行研究。
【关键词】农业物联网传感仪器研究进展
1农业物联网的概念分析
在二十世纪末期，物联网概念被提出，农业物联网主要是通过各种传感器来对信息进行采集，帮助农民及时的发现农业生产问题，并且对发生问题的位置进行准确的定位。这样农民就能通过机械生产的模式对农业实现智能化以及自动化的生产。物联网是继计算机、互联网以及移动通信网之后的被世界公认的信息产业。物联网是以感知为前提，实现人与人、人与物以及物与物的全面互联的网络。通过传感器对物理世界的各种信息进行获取，再通过局部的互联网、无线网络以及移动通信网等各种通信网络进行交互传递，进而实现对世界的感知。
2农业物联网技术的研究进展
2.1农业物联网的技术组成分析
农业物联网主要由感知层、传输层以及应用层三个方面构成，感知层主要是由各种感知器以及传感节点组成，主要是对土壤水分以及苗情的长势等农业信息进行获取。传输层主要是通过有线或者无线的方式将感知层获取的各类数据信息传输到应用层上。应用层再对收集的信息进行有效的处理和决策，进而实现对农业生产过程的管理与控制。
2.2农业物联网的感知技术
在农业物联网中，感知技术一项关键性的技术，传感器则是感知技术的核心。近些年来，我国的农业传感器技术的发展步伐比较快，主要有农业信息传感器以及农业环境传感器。当前，光、水等常规的环境传感器发展已经比较成熟，土壤传感器是目前农业传感器研究的重点。采用电子以及电磁学等方法对土壤的电阻以及电容等参数进行测量，很容易受土壤组成的影响。利用电磁波对土壤进行测量可以对土壤的结构以及物理化学性质等进行测量。电化学方法可以对土壤中的某些离子等进行测量，土壤的组成具有一定的复杂性，因而，原位测量传感器在国际范围中都是研究的难点。信息传感器同样也是研究的难点，主要采用光学以及电磁学等物理学原理，根据被测对象的性质来对动植物生命体进行检测，然而动植物生命过程具有一定的复杂性，想要对其信息进行精准的探测，就必须在其计量模型上有一定程度上的突破。
2.3农业物联网通讯技术分析
农业环境具有一定的复杂性，因而想要实现农业物联网信息的传输对通讯技术进行简单的搬用是不行的，要根据实际情况选择适宜的通讯方式。农业设施中不仅要考虑墙体的厚度，同时还要考虑材质对传感器节点之间的信息通讯的影响。比如，大田的作物要考虑农作物的高度以及地形地貌特征对通讯的影响，基于此种情况的考虑，节点布设以及节能机制就成为研究的重点。果园中树冠的形状以及与天线的相对高度直接影响着信息的传输。
2.4农业物联网应用分析
农业物联网应用是一个闭环控制的过程，在农业物联网应用中其关键性的技术有云计算以及云服务。因为，农业具有一定的生命特性以及生态区域性特征，因而农业的物联网应用很难通过一种技术以及模式来对问题进行解决。在实践中，一般都是按照实际的情况来对物联网进行应用。就其应用模式而言，可以是WEB服务应用也可以是智能的单体应用。
伴随着科学技术的不断进步，很多欧美发达国家都对农业物联网应用开展了示范性的研究。在农业生产中实现了物联网技术的实践与推广。我国在此基础上也开展了一系列的应用研究，为我农业的发展奠定了技术基础。
3农业物联网发展趋势分析
在农业生产的过程中，应用农业物联网技术对于农业的生产管理具有很大的积极作用。以下分别从几个方便对农业物联网的发展前景进行阐述：
3.1农业传感器的新研究
农业传感器是农业信息获取的“眼睛”在农业物联网信息感知系统中发挥着积极的作用。全新的农业传感器的研究在农业物联网产业中也是不可忽略的关键环节。伴随着科学技术的进步，微机电系统农业传感器也将成为重要的研究领域。
3.2农产品的生产更加精细化
伴随着农业物联网技术的不断发展，对于农产品的精细化的管理将会成为农业物联网发展的方向。通过物联网技术对农作物进行精准化的播种、育秧以及对其生产环境进行精确的控制等，都在很大层面上节省了人力资源，提高了农业生产的附加值，进而更好的促进我国农业精细化的发展。
综上所述，虽然物联网在农业实践中的应用依旧面临着很大的挑战，但是随着物联网产业的标准化的逐步建立与完善，以及农业物联网技术的不断进步，将会更快的促进我国农业现代化的发展。
摘要：铜山区农业物联网技术经过近十年的推广，取得了一定成绩，示范点数据采集、传输、储存运行良好，但同时也存在不少问题。该文介绍了铜山区应用农业物联网技术的主要措施，针对存在的问题提出了相应的对策建议。
关键词：农业物联网；主要做法；问题；应用；铜山区
按照国家关于“互联网+农业”工作要求，贯彻落实农业物联网技术发展规划和措施，铜山农委结合实际情况，积极推进物联网、云计算和虚拟化在农业领域的应用，截至2016年年底，农业物联网技术应用面积比例达24.5%。
1主要做法
1.1因地制宜，制定2016―2018年农业物联网发展规划根据农业部关于“互联网+农业”工作部署，按照区委、区政府农村工作要求，区农委制定《铜山农业物联网技术应用三年发展规划》。其中2016年建设智能园区1个，智能温室23.33hm2，自动化养殖场3个，新增渔业智能养殖面积6.67hm2，物联网应用面积占比达到24.5%。2017年建设智能温室6.67hm2，自动化养殖场5个，新增渔业智能养殖面积10hm2，物联网应用面积占比达到27.2%。2018年新增渔业智能养殖面积13.33hm2，智能温室33.33hm2，自动化养殖场5个，物联网应用面积占比达到29%。
1.2深入农村调查研究，督促农业物联网工作进展区农委高度重视农业物联网技术应用发展工作，要求必须抓住机遇，因地制宜，做出铜山特色。研究制订《铜山区“互联网+农业”发展工作实施方案》，成立了由农委主任任组长，分管业务工作副主任任副组长，信息科科长及各镇（办事处）农技中心主任任组员的全区农业物联网工作领导小组，负责该项工作的督查推进、考核奖惩等。工作组深入到农村田头地边、养殖圈舍和林场鱼塘等地方，同老百姓亲切交谈，了解他们在种养殖方面面临的困难，研究制定解决方案。另外，依托农业信息化工程，完成植保物联网技术管理平台建设，运用植保决策系统、移动工作系统及数据资料库管理系统，实现农田病虫情况的及时发现和预警，有利于广大农户提前做好病虫害的防范工作。
1.3组织各类培训，为农业物联网发展积蓄人才区农委科教科和信息科积极配合，邀请各大院校教授、物联网技术及系统集成专业人才，加强对大学生村官、复员军人、农村创业青年、合作社负责人、回乡毕业生等人员的物联网技术及农业智能化方面培训，为有效解决农业信息化发展积蓄人才，2016年累计培训600多人次。通过培训，铜山久久生态园技术人员熟练掌握蔬菜种植物联网技术，并安装了大棚物联网设备，通过温室传感器获取大棚的环境信息，然后将信息通过网络传到中央处理器，经系统自动分析后确定温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等指标是否在正常范围内，基本实现了蔬菜种植自动化、智能化。
1.4引导社会投资，推动农业物联网技术应用铜山区农委大力宣传农业物联网技术的作用，鼓励社会资金用于物联网技术方面的投资。徐州嘉祥草莓专业合作社位于徐州市南郊的台上村，全村草莓种植面积约400hm2，合作社成员2800多人，通过区农委牵线搭桥，与南京农科院合作建立草莓组培室，利用自有资金为智能温室添置一套物联网应用系统，根据草莓物联网管理系统提供数据资源，研发草莓新品种获得成功。而且将草莓新品种在全村统一种植，统一追肥以及防治病虫害，节约了劳动成本，提高了收益。
2存在的主要问题
2.1农业物联网投入成本大，运维技术要求高国家对于农业各项建设给予财政支出力度逐渐加大，铜山区级财政支出也随之水涨船高，但目前还远不够，要建设农业物联网需要下大力气支持，尤其是农业物联网是高技术、高产业、高市场化的a业，要达到发达国家农业的程度没有财政支持是不行的。
2.2现阶段农业物联网技术不成熟，产品存在缺陷，集成运用不够目前我国农用传感器种类不到世界的10%，国产化率低，性能不够稳定，使得监测数据不够准确，需要经常校正，而且器材寿命短。
2.3物联网应用技术人才缺乏，在农业上运用程度不高农业物联网在我国尚处于起步和转型阶段，一些人认识还不深，对于建设农业物联网的做法更是有待进一步探讨。
3解决途径
3.1争取财政项目支持，引导社会各方投资要紧紧围绕推进农业供给侧结构性改革，按“政府引导、市场主体、多元投入、协调发展”总体思路，大力实施“互联网+”现代农业行动。从生产、经营、服务方面入手，加快补齐生产信息化这一农业农村信息化首要任务的短板，利用互联网、物联网、大数据等发展精准农业、智慧农业，推行“专家+推广单位+示范户”模式，大胆探索租赁合作、政府购买服务、设备入股等应用机制。加大物联网项目工作推进，整合社会投资，加强农业物联网基础设施建设，打通为农服务“最后一公里”。
3.3加强农业物联网技术培训，建设典型示范基地农业物联网需要新型的知识农民作为基础，因此需要加大对农民的科技文化培训，建设物联网技术应用示范基地，通过现场参观和教学，不断提高其对农业物联网技术的认知能力，逐步把他们培养成为懂科技、懂电脑、懂网络、懂市场、懂管理、懂运营的新型知识农民。
4发展方向
从发展规律上看，智慧农业是现代先进的生产方式，农业进入掌握包括土壤、环境、植物生长全过程的时代，而智慧时代就要更加智能化地管理农作物生长过程等。最新的《全国农业农村信息化发展“十三五规划”》透露，物联网技术有望在农业部确定的200个国家级现代农业示范园区获得农业部和财政部的补贴，重点开展先行先试，让农村信息化总体水平在今后5年提高到35%。因此，铜山区要利用好国家给予农业物联网发展机遇，加大物联网技术推广的精准覆盖，推进物联网技术同种植、养殖和水产的深度融合。