【正文】 ，監(jiān)測育種環(huán)境還需要溫度傳感器、濕度傳感器、光傳感器等； 測量土壤狀況需用水分傳感器， 吸力傳感器、氫離子傳感器、溫度傳感器等；測量氮磷、鉀各種養(yǎng)分需要用各種離子敏傳感器 [7]。 在動物飼養(yǎng)中也有傳感 器應(yīng)用，如有可用來測定畜、禽肉鮮度的傳感器。它可以高精度地測定出雞、魚、肉等食品變質(zhì)時發(fā)出的臭味成分二甲基胺 ( DMA ) 的濃度，其測量的最小濃度可以達到 1ppm，利用這種傳感器可以準(zhǔn)確地掌握肉類的鮮度，防止腐敗變質(zhì)。也有用來檢測雞蛋質(zhì)量的傳感器。 四 、 研究內(nèi)容 (一 )精確農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測平臺 研究智能農(nóng)業(yè)大棚中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺。密集的網(wǎng)絡(luò)是一種無中心節(jié)點的全分布系統(tǒng)。通過隨機投放的方式，眾多傳感器節(jié)點被密集部署于監(jiān)控區(qū)域。這些傳感器節(jié)點集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元、通信模塊和能源單元 ，它們通過無線信道相連，自組織地構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被監(jiān)測對象的信息并發(fā)送給觀察者。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)集傳感器技術(shù)、微機電系統(tǒng) (MEMS) 技術(shù)、無線通信技術(shù)、計算技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)于一體，因其廣闊的應(yīng)用前景而成為當(dāng)今世界上備受關(guān)注的、多學(xué)科高度交叉的熱點研究領(lǐng)域。 在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中。人們獲取農(nóng)田信息的方式都很有限，主要是通過人工測量，獲取過程需要消耗大量的人力，而通過使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以有效降低人力消耗和對農(nóng)田環(huán)境的影響，獲取精確的作物環(huán)境和作物信息。 目前無線技術(shù)在 農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用比較廣泛，但大都是具有基站星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用，并不是真正意義上的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。農(nóng)業(yè)一般應(yīng)用是將大量的傳感器節(jié)點構(gòu)成， 通過各種傳感器采集信息，以幫助農(nóng)民及時發(fā)現(xiàn)問題，并且準(zhǔn)確地確定發(fā)生問題的位置，這樣農(nóng)業(yè)將有可能逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機械的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式 , 從而大量使用各種自動化、智能化、遠(yuǎn)程控制的生產(chǎn)設(shè)備。 圖 2 所示為該控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖。其主控系統(tǒng)為嵌入式系統(tǒng)，采用 ARM9 S3C2410處理器與 Linux 操作系統(tǒng)，具有通信網(wǎng)絡(luò)、通用外設(shè)接口，能對其中設(shè) 備進行控制管理。該嵌入式網(wǎng)關(guān)連接內(nèi)、外信息傳輸通道皆采用無線的方式，外部網(wǎng)絡(luò)以基于 IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、提供通用分組無線業(yè)務(wù)的 GPRS 通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)采用短距離、低功率 ZigBee 無線通信技術(shù)，結(jié)合農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)Ｓ孟盗袀鞲衅鲗r(nóng)產(chǎn)品生長環(huán)境中的溫濕度、 PH 值、光照以及土壤養(yǎng)分等數(shù)據(jù)進行采集和傳輸。 信息學(xué)院本科學(xué)年論文 物聯(lián)網(wǎng)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究 7 圖 2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖 (二 )精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的數(shù)字化管理系統(tǒng) 數(shù)字化管理技術(shù)主要研究溫度、化學(xué)等多種傳感器對農(nóng)產(chǎn)品的生長過程全程監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理；結(jié)合 RFID 電子 標(biāo)簽在培育、生產(chǎn)、質(zhì)檢、運輸?shù)冗^程中，進行可識別的實時數(shù)據(jù)存儲和管理，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化。 數(shù)字化農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)。生態(tài)農(nóng)業(yè)數(shù)字化管理系統(tǒng)以一定物理模式和邏輯模式的形式進行架設(shè)。具體涉及：遙感影像或相關(guān)圖像的處理與分析：包括高分辨率的遙感影像及其它以圖像方式提供的各類數(shù)據(jù)；地物的空間模型：包括對象、地形、環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)和拓樸關(guān)系等；屬性信息管理：即動、靜態(tài)數(shù)據(jù)管理；空間分析：包括緩沖區(qū)、測量、等值線及地統(tǒng)計分析與圖表等；應(yīng)用程序 ：包括服務(wù)器和客戶端程序，以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理平臺的系統(tǒng)功能；其它附屬功能：統(tǒng)計分析等。 此系統(tǒng)在功能上可實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品信息查詢與發(fā)布、專家決策知識庫優(yōu)化決策與分析，達到信息、技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的高效結(jié)合，最終實現(xiàn)農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)數(shù)字化控制管理。 (三 )物聯(lián)網(wǎng)感應(yīng)的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng) 本系統(tǒng)采用混合網(wǎng)，底層為多個 ZigBee 監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集。每個 ZigBee監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)有一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點和若干的土壤溫濕度數(shù)據(jù)采集節(jié)點。監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)采用星型結(jié)構(gòu)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點作為每個監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的基站。網(wǎng)關(guān)節(jié)點具有雙重功能，一是充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的角色，負(fù) 責(zé)網(wǎng)絡(luò)的自動建立和維護、數(shù)據(jù)匯集 。二是作為監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心的接口，與監(jiān)控中心傳遞信息。此系統(tǒng)具有自動組網(wǎng)功能，無線網(wǎng)關(guān)一直處于監(jiān)聽狀態(tài)，新添加的無線傳感器節(jié)點會溫度傳感器 濕度 傳感器 CO2傳感器 光照 傳感器 。 傳感器 無線 路由節(jié)點 無線 路由節(jié)點 控制命令 監(jiān)測數(shù)據(jù) 無線網(wǎng)絡(luò) 監(jiān)控中心 信息學(xué)院本科學(xué)年論文 物聯(lián)網(wǎng)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究 8 被網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)現(xiàn)，這時無線路由會把節(jié)點的信息送給無線網(wǎng)關(guān)，有無線網(wǎng)關(guān)進行編址并計算其路由信息，更新數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表和設(shè)備關(guān)聯(lián)表等。 該系統(tǒng)由無線傳感節(jié)點、無線路由節(jié)點、無線網(wǎng)關(guān)、監(jiān)控中心心四大部分組成，通過ZigBee 自組網(wǎng)，監(jiān)控中心、無線網(wǎng)關(guān)之間通過 GPRS 進行墑情及控制信息的傳遞。每個傳感節(jié)點通過溫濕度傳感器，自動采集墑情信息，并結(jié)合預(yù)設(shè)的濕度上下限進 行分析，判斷是否需要灌溉及何時停止。每個節(jié)點通過太陽能電池供電，電池電壓被隨時監(jiān)控，一旦電壓過低，節(jié)點會發(fā)出電壓過低的報警信號，發(fā)送成功后，節(jié)點進入睡眠狀態(tài)直到電量充足。其中無線網(wǎng)關(guān)連接 ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)與 GPRS 網(wǎng)絡(luò)，是基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)無線傳感器節(jié)點的管理。傳感器節(jié)點與路由節(jié)點自主形成一個多跳的網(wǎng)絡(luò)。溫濕度傳感器分布于監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給就近的無線路由節(jié)點，路由節(jié)點根據(jù)路由算法選擇最佳路由，建立相應(yīng)的路由列表，其中列表中包括自身的信息和鄰居網(wǎng)關(guān)的信息。通過 網(wǎng)關(guān)把數(shù)據(jù)傳給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，便于用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。本文設(shè)計的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)組成框圖如下圖所示。 五 、 在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 (一 )數(shù)據(jù)采集 在溫室內(nèi)部署各種傳感器節(jié)點、采集模塊、物聯(lián)網(wǎng)中間件等，搭建無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，功能各異的傳感器采集相應(yīng)信息。采集的數(shù)據(jù)包括農(nóng)田或大棚內(nèi)的溫度、濕度、空氣中各種氣體濃度參數(shù)、土壤狀況等。當(dāng)傳感器采集的信息超出正常值時，系統(tǒng)會自動警報。另外，傳感器設(shè)備的安裝位置將直接影響著數(shù)據(jù)采集的有效性與正確性。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中具有明顯的優(yōu)勢：（ 1）通過 RFID 技術(shù)及無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)無人農(nóng)物養(yǎng)殖，避免了人員走動造成的農(nóng)作物的損害；（ 2）采用行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)感知層設(shè)備，準(zhǔn)確把握傳感器安裝位置，實現(xiàn)傳信息學(xué)院本科學(xué)年論文 物聯(lián)網(wǎng)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究 9 輸距離遠(yuǎn)、抗干擾的可靠信息傳輸；（ 3）預(yù)警提示功能，可以在異常情況發(fā)生當(dāng)時及時進行預(yù)警，提示操作人員加強