基于物联网的智慧农业系统研究
来源:用户上传
作者:朱亚丽
摘要：我国是农业大国，而非农业强国。信息通信技术和物联网技术的发展推动了农业、制造业等行业的变革，掀起了“智慧+”的浪潮。将信息通信技术和物联网技术运用到生产、销售过程中去显得尤为重要。文本针对发展智慧农业种植的设想，研究了基于物联网的智慧农业种植销售系统，提出了基于物联网的智慧农业种植销售系统架构。
关键词：物联网;智慧农业;系统架构
中图分类号：TP393 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）26-0240-02
今年是我国全面建成小康社会目标实现之年，也是全面打赢脱贫攻坚战收官之年。突如其来的疫情让我们措手不及，给经济带来了损失。但是在党的领导下，我们坚定信心，团结一致，没有被问题和困难吓倒。坚信疫情的冲击只是短期的，现在我们所要做的是在不放松疫情防控的同时做好经济复苏。疫情之后的经济如何复苏呢？农业是第一产业，是国民经济的基础。发展农业在复苏经济的一大举措，有着举足轻重的地位[1]。但是，现在越来越多的年轻人都奔赴城里就业，放弃传统的农业种植。在人们传统的观念中，农业种植耗时耗力而且收入低[2]。大多省市的农业种植都由留守老人维持着。随着城市的扩张，农业种植土地也逐渐缩减。因此，我们迫切需要对农业种植进行转型。
随着新一代信息通信技术的发展，全球范围内掀起了新一轮科技革命和产业变革[3-4]。以人工智能、云计算、大数据等为代表的新型信息通信技术创新活跃，发展迅猛。若能将新一代信息通信技术运用到传统农业中，必将能推动农业产业链改造升级[5-6]。而NFC作为物联网新兴的短距离通信技术，应用很广泛。本文中提出了基于NFC和物联网融合的智慧农业种植系统。
1 NFC技术
近场通信技术（NFC：Near Field Communication）是目前使用比较广泛的新型的无线通信技术，它的工作频率是13.56MHz，通信距离大约在10cm左右，具有成本低、带宽高、能耗低的特点[7]。NFC有三种工作模式，分别为点对点模式、读卡器模式和卡模拟模式。相比于RFID技术，NFC实现了读写的功能，而RFID只能实现读取;虽然传输距离短但是安全度高且能耗低。NFC应用很普遍，具备NFC功能的设备可以通过NFC技术相互连接，进行数据交换[8]。目前，NFC主要的应用为手机支付、NFC公交卡、NFC门禁卡、NFC虚拟电影票门票等。
随着近场通信技术的盛行，NFC技术已经被大多数智能终端操作系统所接收。比如，谷歌发布的安卓操作系统4.1版本、Rim公司的黑莓手机，这两款手机的操作系统上都使用了NFC技术。NFC技术逐渐成为智能手机平台应用的手段[9]。尤其随着安卓操作系统的优势越来越突出以及操作系统的盛行，安卓操作系统受到众多智能手机厂商的青睐，这就为基于近场通信技术（NFC）的应用的普及和发展提供了可能。
2 NFC技术在智慧种植系统中的优势
将NFC 技术应用于智慧农业系統中，以物联网架构为基础，搭配智能终端，可以实现农作物智能种植销售。能够全程监控和管理每一种农产品生产、加工、销售的过程，实现生产、加工、销售过程中的消息无缝对接。种植过程中专家可以通过数据实现过程指导，并将指导信息发送给农户，帮助农户事前预警，提高抗风险能力。加工企业、销售企业掌握每一个环节的信息。与此同时，客户消费者在购买农产品时能够更加了解农产品，还可以通过智能终端完成支付。
3 基于NFC技术的智慧种植系统的总体设计
本文对智慧农业种植系统进行了总体设计，总体架构图如图1所示。
基于物联网的智慧农业种植系统由农户Android智能终端应用程序、专家端智慧农业种植平台、农业种植中心服务器三个部分组成。
农户Android智能终端应用程序是农户实现智能种植的入口，农户通过使用该应用程序进行农作物信息存储、农作物信息查询、农作物种植监测、农作物种植控制、农产品买卖等功能。
专家端智慧种植平台主要用于农户将自己的种植的作物问题发送给专家，专家通过终端查看相关问题，给予系统的科学指导，并将指导意见反馈给农户并上传至种植中心服务器。
农业种植中心服务器用户存储各种农作物信息、种植方法、农产品信息等，采用云计算和大数据对内部数据进行处理，以便用户在查询时能给出合理的种植意见。
4 基于NFC技术的智慧种植系统的实现
4.1 农户Android智能终端应用程序
农户智能终端必须是嵌入有NFC芯片并且是Android操作系统的智能终端，该终端实现的功能如下。
农作物信息存储：一年有四季，每一季可以种植多种不同的农作物，每一种农作物的生产习性各不相同。农户可以将种植过农作物的生长习性信息存储在数据库中，方便查看。通过前后信息的对比改良生长方式，增加收入。
农作物信息查询：该功能主要是通过终端程序查询农业种植中心服务器中数据。用户可以根据气候条件、所处地区、土壤条件设置3个筛选条件进行查询。农业种植中心服务器会根据设置的条件向用户推送最适宜种植的农作物以及农作物的生长条件、生长环境。通过最佳推送，可以防止农户盲目种植，避免了经济损失。
农作物种植监测：该功能是通过布置多种类型的传感器来监测农作物生产环境信息，如监测土壤中的温湿度、空气中的温湿度、光照强度、植物养分含量等参数。传感器采集到的数据写入NFC标签，应用NFC读写设备将标签内的数据汇集到服务器，服务器对数据处理和解析，并且将处理后的数据发送给农户。等农作物成熟后，农户将农产品信息以及种植过程数据上传至农业种植中心，农业种植中心存储的数据可供消费者查看。
农作物种植控制：根据服务器传送的植物生长环境数据，对数据进行分析处理，将有效的数据通过直观的动态图、图表的形式展示给农户，同时根据服务器提供的数据处理结果对种植区进行自动灌溉、降温、液体肥料施肥、喷药等智能控制。 农产品买卖：农户的经济收入取决于农作物的收成。但是好的收成还得有好的销售渠道。该功能给农户提供了销售的农产品的渠道，农户可以向农作物种植中心提交需要销售的农产品，销售中心会根据其他用户的需求向客户推送合适的农产品，并且将种植过程数据发送给消费者，一旦订单达成，农户可以通过NFC完成订单支付。
4.2 专家端智慧农业种植平台
专家端智慧农业种植平台主要用于接收农户咨询信息。传统农作物种植方法落后，效率低，大部分资源没有被有效利用而随地弃置，导致资源浪费并造成环境污染，整个种植过程缺乏系统的科学指导。构建这个平台之后，农户可以向专家咨询种植过程的问题，专家给予正确的指导，并且将指导意见打包传送给农户，同时上传至农作物种植中心服务器。
4.3 农业种植中心服务器
农业种植中心服务器存储各种农作物信息、种植方法、农产品信息。农户可以根据气候条件、所处地区、土壤条件设置3个筛选条件进行查询适合种植的农作物，避免盲目种植，造成经济损失。同时种植中心服务器还会存储专家上传的指导意见，并对数据进行挖掘分析，推送给需要的客户。用户在终端买卖农产品时，一旦订单达成，种植中心服务器会解析账单，并与银行服务器交互，完成支付。
基于物联网的智慧农业系统功能齐全，打破了传统的农业种植和销售方式， 弥补了传统农业的不足。
5 结语
本文为基于物联网的智慧农业系统提供了一个切实可行的系统框架，通过该系统可以实现智慧农业种植和销售。解决了传统农业种植难、种植累、销售难的问题。隨着信息通信技术的发展，智慧农业也是未来发展的趋势。
参考文献：
[1] 戴珍蕤.促进我国智慧农业发展的对策研究[D].舟山：浙江海洋大学，2018.
[2] 李杰.大数据时代：“互联网+”智慧农业生产问题分析[J].农家参谋，2020（8）：214.
[3] 沈苏彬，范曲立，宗平，等.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2009，29（6）：1-11.
[4] 叶霄，曾静，杨晓， 张小军.“互联网+” 环境下智慧农业发展策略研究 ——以四川省为例[J].云南农业大学学报（社会科学版），2019，13（3）：12-16.
[5] 廖先莉，唐琳，刘星月， 等.互联网+背景下我国智慧农业的发展策略[J].农业与技术，2020，40（7）：29-30，35.
[6] 周汉达，李晓良，陈生庆，等.基于云平台的智能农业大棚系统[J].物联网技术，2020，10（04）：62-64.
[7] 田璇.近场通信在移动互联网中的研究及应用[D].天津：天津大学，2013.
[8] 孙旭，杨印生，郭鸿鹏.近场通信物联网技术在农产品供应链信息系统中应用[J].农业工程学报，2014，30（19）：325-331.
[9] 秦洪涛.对于NFC移动通信终端的发展研究[J].数字通信世界，2018（5）：133+117.
【通联编辑：光文玲】
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15339706.htm
