农业物联网研究进展与前景展望

物联网技术是世界信息产业继计算机与互联网之后的又一次飞跃,为农业现代化的快速发展提供了前所未有的机遇。简述了农业物联网的概念及体系架构,从信息感知层、网络传输层和处理应用层3个层次分析了农业物联网的关键技术;总结了国内外农业物联网的研究应用现状及存在问题;提出了我国农业物联网的发展战略和重点措施;并指出农业物联网将朝着更透彻全面的感知、更安全可靠的互联互通、更优化的系统集成和更深入的智能化服务趋势发展。农业物联网的发展必将为加快推动信息化与农业现代化融合、促进农业现代化的发展发挥更大的作用。     

基于780MHz频段的温室无线传感器网络的设计及试验

针对以往农用无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)能耗与成本较高、传输性能不理想等问题,该文选用无线射频芯片AT86RF212、单片机C8051F920等,设计了一种工作在780 MHz中国专用频段且与IEEE802.15.4c标准兼容的无线传感器网络。该文简述了无线传感器网络节点结构,重点介绍了780 MHz无线传感器网络的硬件设计,并选择北方典型的日光温室作为试验研究环境,通过改变无线收发距离,对780、433和2 400 MHz频段的无线传感器网络节点的接收信号强度值(RSSI,received signal strength index)和平均丢包率(PLR,packet loss rate)进行了测试与分析。试验结果表明,3种不同频段的无线收发模块的接收信号强度值RSSI都随着收发距离的增大而减小。在温室内测试,收发距离小于20 m时,3种无线模块的RSSI值相近;收发距离为40~90 m时,7803 MHz模块比433 MHz模块的RSSI值略大,2.4 GHz的RSSI值最小。在温室内收发距离小于90 m的范围内,780 MHz模块和433 MHz模块的丢包率均为0,2.4 GHz模块的最高丢包率不超过5%。在温室间测试,收发距离为50~90 m时,780 MHz模块和433 MHz模块的RSSI值相近;收发距离大于90 m时,780 MHz模块比433 MHz模块的RSSI值大;2.4 GHz模块在温室间收发距离为50~140 m时的RSSI值均小于433、780 MHz。2.4 GHz模块在收发距离大于70 m时出现丢包现象,收发距离大于135 m时丢包率达到100%;温室间收发距离为140 m时,433 MHz模块的最大丢包率为11%,780 MHz的最大丢包率不超过6%。因此,在温室环境监测的应用中,780 MHz频段的无线传感器网络的传输性能表现最佳,且与433 MHz都明显优于2.4 GHz。     

智能激光植物补光器的设计及应用

针对目前植物补光设备照射范围有限、电-光转换效率不高、布线安装成本较高和使用环境有限等问题，该研究设计了一种智能激光植物补光器。系统阐述了智能激光植物补光器的工作原理和结构设计，以“红颜”草莓为补光试验对象，分析其补光效果。试验结果表明：使用该设备能增加草莓植株的叶片厚度和叶绿素含量，相比自然光照分别增长了6.6%和10.5%；能显著提高草莓果实的硬度和糖度(P<0.05)，相比自然光照分别增长了20.2%和15.5%。设计的激光驱动电路电流精度达到1 mA，在调节光照强度时精度高；使用型号为VMS-300AL-GH-N01的光合有效辐射传感器测得光量子通量密度约为55μmol/(m²·s)，标准偏差仅为2.689，补光器出光均匀。使用智能激光植物补光器能促进植物的生长发育及果实品质，在植物补光领域和农业现代化方面具有一定的推动作用。