史 林 李 灝

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基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測

史 林 李 灝

哈爾濱航天恒星數(shù)據(jù)系統(tǒng)科技有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，智慧農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為近年最熱門的農(nóng)業(yè)概念，是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的新方向。大棚種植作為我國農(nóng)業(yè)的重要組成部分，也是發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的重點(diǎn)。利用物聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)進(jìn)行大棚種植改革，并就此展開相應(yīng)的大數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測，是當(dāng)前智慧農(nóng)業(yè)的重要研究議題。因此，簡單介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，并探討了大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)測。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；大棚設(shè)施；農(nóng)業(yè)信息；大數(shù)據(jù)

引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在近年來得以快速發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)之中。在農(nóng)業(yè)中，大棚種植由于其自身特性，比其它農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形式能更好地適用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)測，對推動(dòng)大棚種植技術(shù)的進(jìn)一步提高很有意義。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在大棚種植中的應(yīng)用

簡單來說，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到物品上，進(jìn)而拓展出人與物、物與物進(jìn)行互動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)非常發(fā)達(dá)，更是應(yīng)用在人們生活與工作的方方面面，例如指紋識別器、門禁卡等。常見的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包括射頻識別技術(shù)、紅外感應(yīng)技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、激光掃描技術(shù)等。當(dāng)然，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化、智能化發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。就目前而言，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要用于農(nóng)業(yè)信息的感知、傳輸和處理，對農(nóng)業(yè)的研究與發(fā)展有著重要作用。在溫室大棚種植中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得以大量應(yīng)用，可以準(zhǔn)確獲取大量大棚設(shè)施的農(nóng)業(yè)信息，并對其進(jìn)行采集分析，同時(shí)還能對大棚設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，有利于大棚種植效益的提升及大棚種植技術(shù)的發(fā)展[1]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以在溫室大棚中構(gòu)建一個(gè)集數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析及生產(chǎn)操作于一體的現(xiàn)代化自動(dòng)控制系統(tǒng)。如此一來，就能對大棚實(shí)現(xiàn)智能化控制，同時(shí)能對農(nóng)業(yè)信息進(jìn)行采集和監(jiān)測，保障大棚正常、高效、安全工作的同時(shí)，對農(nóng)業(yè)信息進(jìn)行大數(shù)據(jù)采集和分析，有利于農(nóng)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以輕易構(gòu)建大棚的數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析系統(tǒng)及生產(chǎn)操作系統(tǒng)，需要應(yīng)用到大量的傳感器和監(jiān)測元件，并能實(shí)現(xiàn)各種監(jiān)測和報(bào)警功能。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)采集

2.1 大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)采集

要想完成大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息的大數(shù)據(jù)采集，那么必然需要設(shè)計(jì)并應(yīng)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。一般來說，大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息主要包括大棚環(huán)境信息和大棚設(shè)施信息，其中的數(shù)據(jù)包括溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度、害蟲、設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)等。首先，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠利用各種監(jiān)測元件，完成對大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)的采集工作。接著，主要由各種數(shù)據(jù)采集傳感器組成的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，能夠通過不同的傳輸方式完成數(shù)據(jù)傳輸，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩艚K端。其中數(shù)據(jù)傳輸方式分為外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸兩種。外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸以IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GPRS技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸則是以ZigBee無線通信技術(shù)為基礎(chǔ)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行墓?jié)點(diǎn)，再由中心節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)较嚓P(guān)業(yè)務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)短距離傳輸[2]。

2.2 大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)采集

大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息的大數(shù)據(jù)采集是在數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，將這些數(shù)據(jù)上傳到互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)能夠被檢索、查閱、修改、刪除，是大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)。大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)分析一般是離線數(shù)據(jù)分析，這是因?yàn)閷υ摂?shù)據(jù)進(jìn)行分析的反饋實(shí)時(shí)性要求不高，不像金融、移動(dòng)等行業(yè)需要在段時(shí)間內(nèi)完成實(shí)時(shí)分析。如此一來，大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)采集的成本就要相對低得多，能夠得以廣泛應(yīng)用。在進(jìn)行大數(shù)據(jù)采集時(shí)，必須要對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行合理規(guī)劃，保證數(shù)據(jù)庫的有效性。同時(shí)，采集的數(shù)據(jù)應(yīng)具備連續(xù)性和規(guī)范性，這樣才有利于大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)的分析，否則可能造成采集信息有失客觀公允的情況。另外，相關(guān)人員要做好數(shù)據(jù)采集的安防工作，防止數(shù)據(jù)庫遭到破壞，進(jìn)而保證大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)安全、有效及后續(xù)研究工作的正常展開[3]。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)監(jiān)測

大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)監(jiān)測是建立在大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)之上的，利用大量采集到的數(shù)據(jù)信息，明確大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息正常數(shù)據(jù)值，并以此為依據(jù)和監(jiān)測值進(jìn)行對比，從而起到良好的實(shí)時(shí)監(jiān)測作用。實(shí)際上，大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能讓用戶利用智能手機(jī)、電腦等終端進(jìn)行查看，從而確保溫室大棚的正常。除此之外，大部分大棚也會(huì)配備自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)傳感數(shù)據(jù)異常時(shí)，自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測到這一問題，并及時(shí)發(fā)出警報(bào)，甚至做出相應(yīng)的應(yīng)對措施。以大棚空氣溫度為例，以溫度傳感器、微控制器、報(bào)警電路、顯示電路、按鍵電路及多點(diǎn)溫度檢測電路為主要構(gòu)成部分的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，能夠通過溫度傳感器對大棚空氣溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并通過電路與軟件主程序顯示在相應(yīng)的設(shè)備終端。與此同時(shí)，大棚溫度監(jiān)測系統(tǒng)還包含有中斷子程序，能夠在溫度超出正常范圍時(shí)，對溫度進(jìn)行調(diào)整或者報(bào)警。

大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫是由互不相同的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)所組成的。這是因?yàn)槠渲性跀?shù)據(jù)采集的過程中應(yīng)用了大量不同的傳感器及相應(yīng)的數(shù)據(jù)適配器。這樣一來，大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)的監(jiān)測系統(tǒng)很可能會(huì)在同一時(shí)間接收到大量傳感數(shù)據(jù)，必須對此進(jìn)行優(yōu)化以防止監(jiān)測系統(tǒng)崩潰。常見的辦法是建立數(shù)據(jù)緩沖池。當(dāng)傳感數(shù)據(jù)過多時(shí)，一部分?jǐn)?shù)據(jù)會(huì)被存放到數(shù)據(jù)緩沖池里，這樣就能保證監(jiān)測系統(tǒng)不會(huì)受到過多數(shù)據(jù)的壓力而出現(xiàn)問題。數(shù)據(jù)緩沖池里的數(shù)據(jù)會(huì)依照一定的順序排列，并在傳感數(shù)據(jù)流量較小、監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理通暢的時(shí)候?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行逐一適配及處理。緩沖數(shù)據(jù)池的建立，既保障了大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的安全和正常，又能解決部分時(shí)段同源異構(gòu)傳輸數(shù)據(jù)過多的問題，是保證物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大棚正常運(yùn)作的關(guān)鍵[4]。

4 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，全面提高了大棚種植的效益和可控性，對我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)信息大數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測，進(jìn)一步強(qiáng)化了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用意義，對溫室大棚種植適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代發(fā)展，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)分析與研究的進(jìn)步提供了條件。

[1]何勇，聶鵬程.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)機(jī)，2015（6）：9-13.

[2]熊國.基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能大棚環(huán)境監(jiān)測的研究[D].南昌：南昌大學(xué)，2015.

[3]李作偉.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的調(diào)查研究[D].洛陽：河南科技大學(xué)，2012.

[4]張海蘭，雷桂平.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)[J].信息記錄材料，2018（2）：63-64.

Big Data Acquisition and Monitoring of Agricultural Information in Greenhouse Based on the Technology of Internet of Things

Shi Lin Li Hao

Harbin Space Star Data System Technology Co., Ltd., Heilongjiang Harbin 150028

With the rapid development of Internet of Things and the arrival of the era of big data, smart agriculture has become the most popular agricultural concept in recent years, and it is a new direction of agricultural development in China. As an important part of China’s agriculture, the planting of the greenhouse is also the key to the development of intelligent agriculture. Using Internet of Things and information technology to carry out the reform of greenhouse cultivation, and carry out the corresponding big data acquisition and monitoring, is an important research topic of smart agriculture. Therefore, the technology of the Internet of Things and its application in agriculture are briefly introduced, and the acquisition and monitoring of big data of agricultural information in the greenhouse facilities are also discussed.

Internet of Things technology; greenhouse facilities; agricultural information; big data

TN274+.2；TN929.5

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1009-6434（2017）10-0072-02