隨著全球信息化時代的進展, 依靠物聯網來完成信息交換和通信是大勢所趨。物聯網是通過感知、識別、傳遞信息、分析信息、測控與互聯網連接起來等實現智能化識別和管理的創新信息化技術。我國是農業大國, 而非農業強國。物聯網在農業領域的廣泛應用, 是現代農業的強大技術支撐, 同時提拱了極為廣闊的應用市場。
1、 物聯網概念
當代世界的網絡系統非常龐大, 網絡技術功能很豐富, 但是它并不能感知現實世界, 也不能滿足人們在更多領域中的需求。
隨著時代發展, 全新的網絡技術物聯網應運而生。物聯網是一個技術的革命, 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網。
物聯網的概念最早在1999年由美國麻省理工學院提出, 物聯網是通過感知、識別、傳遞信息、分析信息、測控與互聯網連接起來等實現智能化識別和管理的創新信息化技術, 特征集中體現在全面感知、可靠傳遞、設施處理3個方面。
物聯網被廣泛應用于農業各個領域, 其中設施農業應用就是充分利用現代信息技術成果, 設施農業是集工程技術、信息技術、生物技術、環境技術為一體的現代農業生產方式, 現代科學技術革命對農業產生了巨大影響, 逐步形成了一個新的農業趨勢。
2、物聯網技術分類
物聯網技術一般分為射頻識別技術、傳感器與傳感網、無線通信網、嵌入式系統等幾類。
射頻識別(Radio Frequency Identification)技術是通過無線電信號進行對象識別并讀寫數據的一種通信技術。這種特別的通信技術不必建立機械或者光學接觸就可以進行系統和目標對象的識別。其中,常用的技術主要有低頻、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。目前射頻識別技術已經在各單位機構得以應用,如:圖書館的進出,門禁系統,食品安全溯源等等。
相比而言,傳感器則是一種檢測系統,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。
衛星通信則是以通信衛星為中繼站在地球上的多個移動體之間建立微波通信。嵌入式系統是物聯網實現物與物相連的智能化終端系統。它是一個存儲在存儲器中的嵌入式處理器控制板。
3、物聯網技術在無土栽培中的應用
3.1 無土栽培環境條件的感知
物聯網的感知層由各種信息和數據采集層以及傳感器設備組成,其中信息采集層通過溫濕度傳感器、p H感應器、營養濃度感應器、攝像頭、紅外線等傳感器來感知、采集無土栽培設備中的環境溫度、濕度、pH值以及營養濃度,并將采集到數據、視頻或者物理量轉化為物理世界的信息。自組織傳感器網絡采用數字鏈路的編碼、調制和解調技術來實現局域網內傳感器及傳感器節點間的數據傳輸,基于網絡、流量管理、路由等技術,實現各節點間的自組織與協調互通。
通過安裝的各類傳感器對無土栽培設施中相關指標的變化進行感知、采集，經過3G、4G網絡技術、無線網、藍牙等進行信息的傳輸。
3.2 無土栽培環境信息的處理
由感知層采集到的相關指標信息,通過自組織傳感網絡傳輸到網絡層。網絡層是傳遞感知層發出或接收的數據,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換,然后經網絡中間層將感知層采集到信息傳入過應用層,實現整個物聯網三個結構層次的連接。
3.3 無土栽培環境的調控
根據無土栽培設施植物對環境條件的要求,提前設定栽培環境指標,如無土栽培設施中溫度、濕度、p H值、二氧化碳濃度、養分濃度、光照,以及栽培室外氣候條件等相關指標進行監測、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參數,然后經過網絡層傳遞和處理,輸出到相應的操作接口,實現對無土栽培環境中相關指標的實時監控和調節。另外,用戶根據栽培植物對生長過程中,在不同時期對環境指標的要求,設定相應的警告閾值,網聯網系統可以根據植物對相關指標的不同需要進行智能化調節。
1、 物聯網概念
當代世界的網絡系統非常龐大, 網絡技術功能很豐富, 但是它并不能感知現實世界, 也不能滿足人們在更多領域中的需求。
隨著時代發展, 全新的網絡技術物聯網應運而生。物聯網是一個技術的革命, 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網。
物聯網的概念最早在1999年由美國麻省理工學院提出, 物聯網是通過感知、識別、傳遞信息、分析信息、測控與互聯網連接起來等實現智能化識別和管理的創新信息化技術, 特征集中體現在全面感知、可靠傳遞、設施處理3個方面。
物聯網被廣泛應用于農業各個領域, 其中設施農業應用就是充分利用現代信息技術成果, 設施農業是集工程技術、信息技術、生物技術、環境技術為一體的現代農業生產方式, 現代科學技術革命對農業產生了巨大影響, 逐步形成了一個新的農業趨勢。
2、物聯網技術分類
物聯網技術一般分為射頻識別技術、傳感器與傳感網、無線通信網、嵌入式系統等幾類。
射頻識別(Radio Frequency Identification)技術是通過無線電信號進行對象識別并讀寫數據的一種通信技術。這種特別的通信技術不必建立機械或者光學接觸就可以進行系統和目標對象的識別。其中,常用的技術主要有低頻、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。目前射頻識別技術已經在各單位機構得以應用,如:圖書館的進出,門禁系統,食品安全溯源等等。
相比而言,傳感器則是一種檢測系統,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。
衛星通信則是以通信衛星為中繼站在地球上的多個移動體之間建立微波通信。嵌入式系統是物聯網實現物與物相連的智能化終端系統。它是一個存儲在存儲器中的嵌入式處理器控制板。
3、物聯網技術在無土栽培中的應用
3.1 無土栽培環境條件的感知
物聯網的感知層由各種信息和數據采集層以及傳感器設備組成,其中信息采集層通過溫濕度傳感器、p H感應器、營養濃度感應器、攝像頭、紅外線等傳感器來感知、采集無土栽培設備中的環境溫度、濕度、pH值以及營養濃度,并將采集到數據、視頻或者物理量轉化為物理世界的信息。自組織傳感器網絡采用數字鏈路的編碼、調制和解調技術來實現局域網內傳感器及傳感器節點間的數據傳輸,基于網絡、流量管理、路由等技術,實現各節點間的自組織與協調互通。
通過安裝的各類傳感器對無土栽培設施中相關指標的變化進行感知、采集，經過3G、4G網絡技術、無線網、藍牙等進行信息的傳輸。
3.2 無土栽培環境信息的處理
由感知層采集到的相關指標信息,通過自組織傳感網絡傳輸到網絡層。網絡層是傳遞感知層發出或接收的數據,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換,然后經網絡中間層將感知層采集到信息傳入過應用層,實現整個物聯網三個結構層次的連接。
3.3 無土栽培環境的調控
根據無土栽培設施植物對環境條件的要求,提前設定栽培環境指標,如無土栽培設施中溫度、濕度、p H值、二氧化碳濃度、養分濃度、光照,以及栽培室外氣候條件等相關指標進行監測、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參數,然后經過網絡層傳遞和處理,輸出到相應的操作接口,實現對無土栽培環境中相關指標的實時監控和調節。另外,用戶根據栽培植物對生長過程中,在不同時期對環境指標的要求,設定相應的警告閾值,網聯網系統可以根據植物對相關指標的不同需要進行智能化調節。
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