隨著全球信息化時代的進展, 依靠物聯(lián)網(wǎng)來完成信息交換和通信是大勢所趨。物聯(lián)網(wǎng)是通過感知、識別、傳遞信息、分析信息、測控與互聯(lián)網(wǎng)連接起來等實現(xiàn)智能化識別和管理的創(chuàng)新信息化技術(shù)。我國是農(nóng)業(yè)大國, 而非農(nóng)業(yè)強國。物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用, 是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的強大技術(shù)支撐, 同時提拱了極為廣闊的應(yīng)用市場。
1、 物聯(lián)網(wǎng)概念
當(dāng)代世界的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)非常龐大, 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)功能很豐富, 但是它并不能感知現(xiàn)實世界, 也不能滿足人們在更多領(lǐng)域中的需求。
隨著時代發(fā)展, 全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運而生。物聯(lián)網(wǎng)是一個技術(shù)的革命, 它代表了未來計算和通信, 其英文名稱是“The Internet of Things”, 顧名思義就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。
物聯(lián)網(wǎng)的概念最早在1999年由美國麻省理工學(xué)院提出, 物聯(lián)網(wǎng)是通過感知、識別、傳遞信息、分析信息、測控與互聯(lián)網(wǎng)連接起來等實現(xiàn)智能化識別和管理的創(chuàng)新信息化技術(shù), 特征集中體現(xiàn)在全面感知、可靠傳遞、設(shè)施處理3個方面。
物聯(lián)網(wǎng)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)各個領(lǐng)域, 其中設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用就是充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)成果, 設(shè)施農(nóng)業(yè)是集工程技術(shù)、信息技術(shù)、生物技術(shù)、環(huán)境技術(shù)為一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式, 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)革命對農(nóng)業(yè)產(chǎn)生了巨大影響, 逐步形成了一個新的農(nóng)業(yè)趨勢。
2、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分類
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一般分為射頻識別技術(shù)、傳感器與傳感網(wǎng)、無線通信網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)等幾類。
射頻識別(Radio Frequency Identification)技術(shù)是通過無線電信號進行對象識別并讀寫數(shù)據(jù)的一種通信技術(shù)。這種特別的通信技術(shù)不必建立機械或者光學(xué)接觸就可以進行系統(tǒng)和目標(biāo)對象的識別。其中,常用的技術(shù)主要有低頻、高頻、超高頻,微波等。射頻識別讀寫器一般還分為移動式的和固定式兩種。目前射頻識別技術(shù)已經(jīng)在各單位機構(gòu)得以應(yīng)用,如:圖書館的進出,門禁系統(tǒng),食品安全溯源等等。
相比而言,傳感器則是一種檢測系統(tǒng),它可以滿足傳輸、存儲、處理、顯示、記錄和控制等需求,它通過檢測信息對象,并將此對象按照一定的電信號或其他信息信號輸出。
無線通信主要包括微波通信和衛(wèi)星通信。
微波是一種無線電波信號,它的傳送距離約有幾十千米,但是它有很寬的頻帶和較大的通信容量。由于微波的傳輸距離較短,所以一般每隔幾十千米就要建一個微波信號中繼站。
衛(wèi)星通信則是以通信衛(wèi)星為中繼站在地球上的多個移動體之間建立微波通信。嵌入式系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物與物相連的智能化終端系統(tǒng)。它是一個存儲在存儲器中的嵌入式處理器控制板。
3、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在無土栽培中的應(yīng)用
3.1 無土栽培環(huán)境條件的感知
物聯(lián)網(wǎng)的感知層由各種信息和數(shù)據(jù)采集層以及傳感器設(shè)備組成,其中信息采集層通過溫濕度傳感器、p H感應(yīng)器、營養(yǎng)濃度感應(yīng)器、攝像頭、紅外線等傳感器來感知、采集無土栽培設(shè)備中的環(huán)境溫度、濕度、pH值以及營養(yǎng)濃度,并將采集到數(shù)據(jù)、視頻或者物理量轉(zhuǎn)化為物理世界的信息。自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)采用數(shù)字鏈路的編碼、調(diào)制和解調(diào)技術(shù)來實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)傳感器及傳感器節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸,基于網(wǎng)絡(luò)、流量管理、路由等技術(shù),實現(xiàn)各節(jié)點間的自組織與協(xié)調(diào)互通。
通過安裝的各類傳感器對無土栽培設(shè)施中相關(guān)指標(biāo)的變化進行感知、采集，經(jīng)過3G、4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線網(wǎng)、藍牙等進行信息的傳輸。
3.2 無土栽培環(huán)境信息的處理
由感知層采集到的相關(guān)指標(biāo)信息,通過自組織傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層是傳遞感知層發(fā)出或接收的數(shù)據(jù),通過獲得物理量自身攜帶的電子信息,進行識別和信息格式的轉(zhuǎn)換,然后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中間層將感知層采集到信息傳入過應(yīng)用層,實現(xiàn)整個物聯(lián)網(wǎng)三個結(jié)構(gòu)層次的連接。
3.3 無土栽培環(huán)境的調(diào)控
根據(jù)無土栽培設(shè)施植物對環(huán)境條件的要求,提前設(shè)定栽培環(huán)境指標(biāo),如無土栽培設(shè)施中溫度、濕度、p H值、二氧化碳濃度、養(yǎng)分濃度、光照,以及栽培室外氣候條件等相關(guān)指標(biāo)進行監(jiān)測、記錄。
通過感知層多種傳感器和信息采集終端及時獲取指標(biāo)參數(shù),然后經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)層傳遞和處理,輸出到相應(yīng)的操作接口,實現(xiàn)對無土栽培環(huán)境中相關(guān)指標(biāo)的實時監(jiān)控和調(diào)節(jié)。另外,用戶根據(jù)栽培植物對生長過程中,在不同時期對環(huán)境指標(biāo)的要求,設(shè)定相應(yīng)的警告閾值,網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以根據(jù)植物對相關(guān)指標(biāo)的不同需要進行智能化調(diào)節(jié)。
1、 物聯(lián)網(wǎng)概念
當(dāng)代世界的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)非常龐大, 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)功能很豐富, 但是它并不能感知現(xiàn)實世界, 也不能滿足人們在更多領(lǐng)域中的需求。
隨著時代發(fā)展, 全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運而生。物聯(lián)網(wǎng)是一個技術(shù)的革命, 它代表了未來計算和通信, 其英文名稱是“The Internet of Things”, 顧名思義就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。
物聯(lián)網(wǎng)的概念最早在1999年由美國麻省理工學(xué)院提出, 物聯(lián)網(wǎng)是通過感知、識別、傳遞信息、分析信息、測控與互聯(lián)網(wǎng)連接起來等實現(xiàn)智能化識別和管理的創(chuàng)新信息化技術(shù), 特征集中體現(xiàn)在全面感知、可靠傳遞、設(shè)施處理3個方面。
物聯(lián)網(wǎng)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)各個領(lǐng)域, 其中設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用就是充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)成果, 設(shè)施農(nóng)業(yè)是集工程技術(shù)、信息技術(shù)、生物技術(shù)、環(huán)境技術(shù)為一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式, 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)革命對農(nóng)業(yè)產(chǎn)生了巨大影響, 逐步形成了一個新的農(nóng)業(yè)趨勢。
2、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分類
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一般分為射頻識別技術(shù)、傳感器與傳感網(wǎng)、無線通信網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)等幾類。
射頻識別(Radio Frequency Identification)技術(shù)是通過無線電信號進行對象識別并讀寫數(shù)據(jù)的一種通信技術(shù)。這種特別的通信技術(shù)不必建立機械或者光學(xué)接觸就可以進行系統(tǒng)和目標(biāo)對象的識別。其中,常用的技術(shù)主要有低頻、高頻、超高頻,微波等。射頻識別讀寫器一般還分為移動式的和固定式兩種。目前射頻識別技術(shù)已經(jīng)在各單位機構(gòu)得以應(yīng)用,如:圖書館的進出,門禁系統(tǒng),食品安全溯源等等。
相比而言,傳感器則是一種檢測系統(tǒng),它可以滿足傳輸、存儲、處理、顯示、記錄和控制等需求,它通過檢測信息對象,并將此對象按照一定的電信號或其他信息信號輸出。
無線通信主要包括微波通信和衛(wèi)星通信。
微波是一種無線電波信號,它的傳送距離約有幾十千米,但是它有很寬的頻帶和較大的通信容量。由于微波的傳輸距離較短,所以一般每隔幾十千米就要建一個微波信號中繼站。
衛(wèi)星通信則是以通信衛(wèi)星為中繼站在地球上的多個移動體之間建立微波通信。嵌入式系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物與物相連的智能化終端系統(tǒng)。它是一個存儲在存儲器中的嵌入式處理器控制板。
3、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在無土栽培中的應(yīng)用
3.1 無土栽培環(huán)境條件的感知
物聯(lián)網(wǎng)的感知層由各種信息和數(shù)據(jù)采集層以及傳感器設(shè)備組成,其中信息采集層通過溫濕度傳感器、p H感應(yīng)器、營養(yǎng)濃度感應(yīng)器、攝像頭、紅外線等傳感器來感知、采集無土栽培設(shè)備中的環(huán)境溫度、濕度、pH值以及營養(yǎng)濃度,并將采集到數(shù)據(jù)、視頻或者物理量轉(zhuǎn)化為物理世界的信息。自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)采用數(shù)字鏈路的編碼、調(diào)制和解調(diào)技術(shù)來實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)傳感器及傳感器節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸,基于網(wǎng)絡(luò)、流量管理、路由等技術(shù),實現(xiàn)各節(jié)點間的自組織與協(xié)調(diào)互通。
通過安裝的各類傳感器對無土栽培設(shè)施中相關(guān)指標(biāo)的變化進行感知、采集，經(jīng)過3G、4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線網(wǎng)、藍牙等進行信息的傳輸。
3.2 無土栽培環(huán)境信息的處理
由感知層采集到的相關(guān)指標(biāo)信息,通過自組織傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層是傳遞感知層發(fā)出或接收的數(shù)據(jù),通過獲得物理量自身攜帶的電子信息,進行識別和信息格式的轉(zhuǎn)換,然后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中間層將感知層采集到信息傳入過應(yīng)用層,實現(xiàn)整個物聯(lián)網(wǎng)三個結(jié)構(gòu)層次的連接。
3.3 無土栽培環(huán)境的調(diào)控
根據(jù)無土栽培設(shè)施植物對環(huán)境條件的要求,提前設(shè)定栽培環(huán)境指標(biāo),如無土栽培設(shè)施中溫度、濕度、p H值、二氧化碳濃度、養(yǎng)分濃度、光照,以及栽培室外氣候條件等相關(guān)指標(biāo)進行監(jiān)測、記錄。
通過感知層多種傳感器和信息采集終端及時獲取指標(biāo)參數(shù),然后經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)層傳遞和處理,輸出到相應(yīng)的操作接口,實現(xiàn)對無土栽培環(huán)境中相關(guān)指標(biāo)的實時監(jiān)控和調(diào)節(jié)。另外,用戶根據(jù)栽培植物對生長過程中,在不同時期對環(huán)境指標(biāo)的要求,設(shè)定相應(yīng)的警告閾值,網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以根據(jù)植物對相關(guān)指標(biāo)的不同需要進行智能化調(diào)節(jié)。
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