物联网技术在智慧农业中的应用_周文武.pdf
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1、2023 年 5 月下71Agricultural Machinery and Agronomy农机与农艺物联网技术在智慧农业中的应用周文武1,宋巧玲1,吴旭东2(1.衡阳技师学院,湖南 衡阳 421000;2.江西陶瓷工艺美术职业技术学院,江西 景德镇 333000)摘要:【目的】为突破农业领域数据采集困难与智能化程度低等技术发展瓶颈,建设农业物联网,制定农业物联网解决方案至关重要。【方法】本研究利用嵌入式技术、PLC技术、ZigBee组网、计算机网络技术等物联网技术,通过搭建物联网技术在智慧农业的网络链路环境,设计了物联网技术的四层结构图,包括硬件层、网关层、云平台层和应用层。设计了智慧农
2、业网络链路、大棚种植自动化管理控制系统、环境监测子系统和安防监控子系统。【结果】通过建设实时、动态的物联网信息采集系统,可以实现快速、多维、多尺度的信息实时监测,实现农牧业智能监控、智能控制以及农业的可视化、精细化管理。【结论】在智慧农业中应用物联网技术,实现农业生产的自动化控制、信息共享等功能,促进传统农业转型升级,助推我国农业的现代化发展。关键词:物联网;智慧农业;网关;ZigBee中图分类号:S126;TP391 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-3872.2023.10.0220 前言物联网技术是通过在物体表面或者内部安装探测感应装置,在网络环境下将收集的
3、数据传输到指定的云平台中,云平台通过各种技术将大量的物品连接起来,形成物品互联互通的现象1。物联网技术包括传感器技术、网络技术和应用层技术等,利用物联网云平台可以存储和传输传感器和执行器等设备的信息,形成一个智能的传感网络环境。目前,物联网技术已经被广泛应用于各行各业,在环境的监测、温度的控制等农业领域已经取得了显著的效果2。随着人们生活水平的不断提升,人们对农副产品的需求已由“量变”转为“质变”,对农副产品质量提出了更高的要求。但是传统农业大多是依靠人工经验管理,缺乏系统的科学指导,往往会出现资源利用率低、人工耗费大、管理不完善等问题。因此,制定农业物联网解决方案,建设农业物联网,学会利用物
4、联网进行管理就显得非常有必要3。通过建设实时、动态的物联网信息采集系统,实现快速、多维、多尺度的信息实时监测,并在采集的数据与专业知识系统的基础上,实现农牧业智能监控、智能控制,突破了以往数据采集困难与智能化程度低等技术发展瓶颈,可以实现农业精细化管理。1 物联网技术在智慧农业中的应用1.1 大棚种植自动化管理控制子系统物联网技术在农业设施方面的应用主要是在农业生产中,利用物联网技术建立智能温室,对温室大棚进行自动化、智能化管理,合理调整农作物生长环境,能够极大地提高农产品质量和产量。大棚种植自动化管理控制系统在提高经济效益的同时,节省了人力、物力成本,实现农民与消费者的双赢,助推了农业设施的
5、广泛应用4。1.2 环境监测子系统利用物联网技术部署各类传感器,如 CO2传感器、噪声传感器等,通过 PLC 系统控制单元进行程序修改和运行监控,再把数据信息显示在LED屏上。将远程控制模块、各类传感器通过交换机组成一个局域网,将监测到的数据通过物联网网关上传到云平台,用户可以使用手机、电脑等设备访问云平台,实时了解监测到的各种传感器数据信息,如CO2含量、噪声强度、有害气体浓度等信息。通过云平台的策略设置,可以制定一些规则,如到达某个特定的阈值就关闭某个设备。1.3 安防监控子系统农场储物仓内存放有大量牲畜所需的干饲料,为了保证饲料存储安全,储物仓内需监测是否有火焰、是否有烟雾、是否有盗贼进
6、入等。当感应到以上信息后,各种监测数据会上传到云平台,触发事先设定好的策略规则,进行现场报警或者远程报警5。2 物联网技术在智慧农业中的实践研究小组通过搭建物联网技术在智慧农业中的网络链路环境,设计了物联网技术的四层结构图,包括硬件层、网关层、云平台层和应用层6,如图1所作者简介:周文武(1969),男,湖南衡阳人,硕士研究生,讲师,研究方向为电子技术、物联网及计算机。722023 年 5 月下Agricultural Machinery and Agronomy农机与农艺示。物联网技术在智慧农业中的应用主要包括:网络链路系统、大棚种植自动化管理控制系统、环境监测子系统和安防监控子系统这4个主
7、要系统,物联网技术在智慧农业中的整体结构如图2所示。图1物联网技术的四层结构图图2物联网技术在智慧农业中的整体结构图2.1 网络链路系统在网络链路系统中安装的设备有交换机、RS485设备(数字量)、路由器、中心网关、NEWPort、协调器。网络设备连线图如图3所示,为了保证网络的稳定畅通,一般采用网线连接,路由器WAN口接外网,路由器LAN1口与NEWPort串口服务器连接,路由器LAN2口与物联网中心网关连接,路由器LAN3口与智能识别筒形网络摄像机连接,路由器LAN4口与LoRa网关连接。NEWPort串口服务器既可以把TCP/IP协议的数据包解析为串口数据流,也可以将串口数据流打成TCP
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