基于IPv6和异构无线传感网络智能网关型的农业物联网系统设计

为改善当前农业物联网中IPv6和单一无线传感网络智能网关的不足,提出1种基于IPv6和异构型无线网络农业物联网智能网关的设计方法。该方法首先结合3种无线传感网络对智能网关进行整体设计,接着利用TUN服务实现了智能网关的无线模块设计,并且实现异构无线网络通信设计,接着定义感知层通信协议,并实现感知层的采集类节点和控制类节点设计,最后对系统进行了测试和分析。测试结果表明,经该智能网关设计的物联网系统能有效监测农业环境的温度、湿度、光照度等农业环境信息,并进行相应设备的自动控制;验证了IPv6异构型智能网关在农业物联网数据采集和设备控制的有效性,以及构建农业物联网系统的可行性。     

农业物联网体系结构与应用领域研究进展

农业物联网是计算机、互联网、移动通信等信息技术在农业领域的高度集成和具体应用,是农业信息化、智能化的必要条件。随着农业物联网产业发展,各种农业物联网系统层出不穷,由于缺乏对整个农业物联网系统层次结构的分析,导致当前各农业物联网应用呈现出碎片化、垂直化、异构化等问题。如何从农业物联网各种应用需求中统一抽取出系统的组成部件以及它们之间的组织关系,建立农业物联网体系结构,实现农业物联网设计与实现方法的统一是当前急需解决的问题。文中从农业物联网的概念发展、基本特征、体系结构研究现状等方面进行深入分析后认为,当前各个国家与机构制订的物联网发展和管理计划对科研人员从事物联网研究与应用开发起到了很好的引导作用,但是都没有指出设计与实现物联网系统的具体方法,并且农业生产环境的多样性和生产流程的复杂性决定了必须统筹考虑农业各行业的具体应用特点来建立农业物联网体系结构。为此在文章中首先讨论了农业物联网体系结构构建原则包括可扩展性、可复用性、安全性和可靠性等,在此基础上结合农业产业的具体需求及工程实践经验,进一步划分农业物联网的基本结构,提出五层农业物联网结构模型,该模型由下至上划分为感知层、接入层、网络层、数据层及应用层五层,各层对应不同的通信协议,农业物联网层次结构模型与协议体系的配套构成了农业物联网体系结构。该体系结构与传统的三层、四层物联网体系结构相比,增加的农业物联网接入层针对泛在环境中多数物体的资源和计算能力受限问题,着重强调了底层异构感知网络与网络层的无缝连接,可以有效屏蔽底层异构感知网络的复杂性,并提供统一的抽象管理接口,为农业物联网硬件感知系统的快速搭建提供便利。增加的农业物联网数据共享层,主要针对当前农业物联网系统存在垂直化、封闭化导致不同系统之间农业数据资源无法共享,农业生产、经营、管理、服务历史数据无法得到充分利用,形成信息孤岛问题,通过面向服务的数据资源共享架构,为各农业物联网应用系统间数据交换与共享提供有效解决方案。五层农业物联网体系结构中各层功能更加清晰独立,有利于各层服务器之间的网络负载均衡,降低企业网络的通信负担。随后提取农业各行业应用的共性问题,按照监测对象的不同,分析了农业生产环境监控物联网、动植物生命信息监控物联网、农产品质量安全追溯物联网、农机作业监控物联网等不同应用的研究现状和涉及的主要技术。从农业物联网体系结构角度出发,可以发现当前农业物联网各领域研究与应用存在两方面的问题,一方面是异构网络接入层硬件网关研究较多,嵌入式网关中间件研究应用相对较少的问题;另一方面是农业物联网数据共享层研究应用严重缺失,各应用系统通常将感知层获取的数据直接发送至农业物联网应用层,缺乏对感知数据的深度挖掘和分析,难以达到进一步指导农业生产的效果。最后讨论了未来农业物联网技术研究和应用发展的重点方向。     

基于北斗卫星系统的大棚环境监测系统的研究

随着智能农业与精细农业的迅速发展,特别是物联网+农业的提出,针对目前在大棚中对各种环境参数实时监测就要进行复杂繁琐的布线的情况,为了实现农作物能够在大棚中有适宜的生长环境,同时还要达到对温室环境进行实时监测的目的,提出1种基于北斗和ZigBee技术的温大棚环境无线监测系统。该系统采用无线传感网实现对温室大棚的空气温度、土壤湿度和光照度等指标进行数据采集,并由LCD显示器实时显示出测量的数据,并通过北斗通信技术实现实时远程监测的目的。经试验测试,该系统可以实时采集和远程传输大棚内的参数信息,达到了对温室花房环境实时监控的作用,为人们管理大棚提供了很大的方便,具有广阔的推广价值。     

基于Android系统智能网关型农业物联网设计和实现

为了改善当前农业物联网智能网关数据封装标准和通信协议不统一的不足,提出一种三层通信协议的智能网关设计方法,结合该方法完成了智能网关设计。首先定义了智能网关应用层的通信协议、串口通信协议和节点通信协议,三层协议协同完成农业物联网系统的数据封装、处理和传输;其次结合通信协议完成了智能网关软件设计;最后进行了系统测试和分析,测试结果表明,经智能网关设计的物联网系统能根据通信协议有效监测农业环境的温度、湿度、光照度等农业环境信息,并进行相应设备的自动控制。验证了通信协议的正确性和智能网关在农业物联网数据采集和设备控制的有效性,以及构建农业物联网系统的可行性。     

基于OneNET物联网开放平台的智慧农业监测系统设计

随着2020年中央"一号文件"的发布实施,给智慧农业市场带来了广阔的发展前景。农业生产环境的实时监测是智慧农业推广应用的保障,现有数据传输模块和环境监测装置可以很容易实现农业生产过程数据的实时采集和远程传输,然而为了有效实现农业生产过程数据的存储和监测,需要搭建专用服务器的同时进行复杂的服务器编程工作。针对上述问题,设计一种基于OneNET物联网开放平台的智慧农业监测系统,该系统在使用OneNET物联网开放平台进行农业生产过程数据存储和监测的基础上,配合4G-DTU传输模块和农业环境数据监测装置实现面向智慧农业的监测系统开发。经验证,该智慧农业监测系统具有开发成本低、生产周期短、部署便利以及可视化展示方便等优点。     

基于NFC的抗干扰农业物联网监测系统开发

为了解决农业物联网通信难以布线、操作复杂、多传感器发送数据相互干扰等问题,构建了基于近场通信(NFC)的抗干扰农业物联网监测系统。该系统采用由Zig Bee抗干扰网络和NFC技术构成的两级农业监测信息物联通信方案,通过Zigbee抗扰网络实现从数据监测点到集控中心的抗干扰远场无线传输;采用NFC技术实现集控中心系统与NFC移动终端的近距离无线传输,从而大大降低布线的复杂性,在有限资源条件下提高农场环境参数集控监测的安全性、可靠性。通过试验对该系统进行验证发现,该系统在不同信噪比下均能捕获目标信号,实现对农场环境参数的采集。     

安徽省:安徽省围绕主导产业建设农业物联网应用示范工程

<正>2013年,农业部确定安徽省为农业物联网区域试验工程大田生产物联网试验区。在工作开展的进程中,大田生产物联网省级平台体系初步建成,该系统包括7个部分。一是建设省农业物联网综合服务平台;二是建设省农业生产指挥调度中心,初步实现农业生产指挥调度远程化、可视化、网络化;三是建设农作物"四情"(苗情、墒情、病虫情、灾情)监测调度系统(同时作为农业部大田生产物联网试验区综合服     

物联网在设施农业中的应用研究

为了实现设施农业的自动化管理,提高工作效率、降低劳动成本,开展了物联网在设施农业中的应用研究。采用物联网技术研发了基于物联网的设施农业监控系统,对生产过程中的温湿度、太阳光照等生产参数进行实时采集监控。该系统运用传感器进行感知、利用RFID、Zigbee和GPRS组成的三层网络架构实现数据传输,服务器端则采用RIA-CBX软件架构实现监测数据的接收和处理,可以短信接收数据以及通过短信触发控制。该系统已经在辽宁省几个试验点进行了测试,通过对系统的测试数据的时延、流量等性能的评估,验证了系统的可靠性和准确性。基于物联网的设施农业监控系统自动监测设施农业综合环境信息,实现了对设施农业的自动控制和智能化管理,为科学预测和科学种植提供了依据。     

基于物联网的智能鸡舍环境监测系统的设计与实现

本文构建了以CC2530芯片为核心的ZigBee无线传感网络,建立了一套基于物联网的环境实时监控系统,实现对区域环境参数在线监测,及时掌握环境情况并控制不良环境。本系统由应用层的环境调节子系统、控制层的数据分析子系统和感知层的环境监测子系统三部分组成。其中,应用层通过APP平台实现对区域参数的实时查看和调节控制功能;控制层以汇聚节点为中心实现数据的接收和发送,并根据设定的环境参数阈值判断是否进行环境调节操作。感知层通过传感器设备实现数据的实时采集,通过控制设备实现对环境的自行调节。本系统具有建设、维护简单,操作方便,成本较低的优点,更易于推广。     

基于物联网技术环境监测系统的设计及其在农业上的应用

为解决传统农业环境监测仪器在使用中存在的问题,设计一套实用的基于物联网技术的环境监测系统,以实现物联网技术在农业中应用。该系统由农田无线监测网络和远程数据中心2个部分组成。无线监测网络利用ZigBee网络与GPRS/3G/4G网络、Internet相结合,设计具有GPRS/3G/4G和Internet接口的传感器网络网关;传感器节点检测空气温湿度、光照度、土壤温度、二氧化碳浓度及土壤水分,土壤盐分等参数实现环境监测的局域采集与广域覆盖功能;采用Java、ASP.NET和数据库技术构建了农业环境监控中心,实现环境监测数据在互联网上的共享。示范应用表明,该系统能够节水20%~50%,节电10%~30%,减少大量人工作业。基于物联网技术的环境监测系统在生产应用上运行稳定、可靠,具有推广价值。     

基于物联网技术的高标准农田建设模式初探——以天津市大钟庄农场为例

推进高标准农田建设,对确保粮食安全具有重要意义。以天津市大钟庄农场为例,利用物联网技术,实现农业生产环境实时监测及远程智能生产控制,提高生产效率、降低劳动成本;后期可利用云计算、大数据技术,对企业数据、生产数据、环境变化数据等进行存储、管理、分析,为后续的农业生产管理和分析提供有效支撑。该模式为高标准农田建设提供借鉴。     

连栋温室番茄生长环境监测系统设计与试验

开发了连栋温室番茄生长环境物联网监测系统,可无线远程监测连栋温室番茄生长微环境数据。根据实际需求,在特菜大观园西区连栋温室内,布置了9个无线监测点,每个监测点可定时采集番茄3个高度(冠层、中部、根部)的空气温湿度、2个高度(冠层、中部)的光照强度、冠层光合有效辐射、CO_2浓度等信息。该物联网监测系统连续采集了连栋温室番茄生长环境因子数据2万余条,数据分析表明夏天连栋温室内中午番茄冠层温度比番茄根部温度高2~5℃,温室内各个位置CO_2浓度差异较小,各位置的光照度变化趋势相似。     

物联网下的大田作物视频监测系统分析

大田生产是我国农业现代化的一种必然趋势,能够为农业生产的自动化和智能化奠定良好基础,而在大田生产中,需要考虑的因素众多,必须做好作物生长状况的跟踪管理,为水肥管控和病虫害防治提供可靠依据,以此来保证作物的质量和产量。将物联网技术应用到大田作物生产中,构建相应的视频监测系统,能够实现对于作物的实时监测,保证田间管理的有效性。本文从农业物联网的内涵及构成出发,就基于物联网的大田作物视频监测系统设计进行了分析,希望能够为智慧农业的发展提供一些参考。     

基于物联网的温室大棚智能监测系统设计

针对传统温室大棚参数监测存在繁琐的布线问题,设计了基于新型物联网技术的温室大棚智能监测系统。该系统以CC2530无线传输模块结合温湿度传感器、光照传感器和CO2浓度传感器构成无线采集节点,对温室环境参数进行检测;检测数据通过由ZigBee模块构成的路由节点选取最优路径实现数据的无线传输;采用STM32作为核心处理器设计嵌入式网关,并利用GPRS技术将现场检测到的数据实时传送给监测中心,实现对温室环境的实时监测和报警。结果表明,该系统运行稳定、测量准确、网络覆盖性好、布点灵活、低功耗并且使用方便。     

基于LoRa的远程分布式农业环境监测系统的设计

为解决传统物联网组网复杂、传输距离短、功耗高等问题,提出一种基于LoRa技术的农业环境监测系统。该系统以STM32微控制器的外设功能驱动传感器实现多种环境数据的监测,利用LoRa无线通信模块组建数据传输网络。数据传输网络中的汇总节点接收所有从监测节点传来的数据,然后将数据打包处理后通过通用分组无线服务(GPRS)通信网络上传至服务器,利用C#语言开发的上位机可以实现对监测数据的实时显示以及保存。经测试,该系统能够实时准确地监测农业环境数据,运行稳定可靠,可以满足农业环境监测的需求。     

基于物联网的设施环境综合参数测试系统

针对目前设施环境监测的需求,设计开发了一套基于物联网的设施环境综合参数测试系统,该系统对设施环境内的各种环境参数进行实时监测,并通过GPRS与Internet网络进行数据的异地观测和处理。本文给出了系统的设计方案,阐述了基于ZigBee的无线传感器网络技术、GPRS技术和传感器技术等物联网技术。在介绍无线传感器网络节点的基础上,对LEACH路由协议的原理进行了简要说明。系统采用基于自适应加权的数据融合算法对采集的数据进行融合处理,获得了更合理的数据融合效果。系统实现了对设施环境的实时监测、数据的无线传输以及各种环境参数报表查询功能。试验表明,系统工作性能稳定、功耗低、数据传输速率快且传输距离远,各项指标均达到了设计要求,能较好地满足设施环境监测的要求。     

基于物联网的大田作物视频监测系统

针对目前农业物联网的采像方式,提出一种基于物联网的视频监测系统。通过对系统的机械构造及软硬件的设计,实现对大田作物进行移动、多方位监测的目的。系统可实现水平、垂直、转动采像,无线遥控和无线视频传输。采用太阳能供电,具有低成本、低功耗和易操作的特点。通过无线视频监测,可以节省人力,使作物增产增收。     

基于物联网技术的茨园环境监测系统设计

针对茨园环境的特点以及传统农业环境监测仪器在使用中存在的问题,设计了一套基于物联网技术的环境监测系统。该系统首先以HMI智能型人机界面为微控器构成茨园终端,实现对茨园环境信息的实时采集,然后通过GPRS DTU模块利用GPRS无线监测网络和Internet传送至监测中心的服务器。用户可通过访问浏览器实时、远程地查询各种信息,实现了对茨园生产环境参数的实时监测,为茨园精细化管理提供了一种有效的解决方案。     

农业物联网示范基地环境数据共享与管理系统研发

目前天津农业物联网各个示范基地存在环境数据相对独立,数据共享不足等问题,因此农业物联网示范基地的环境数据共享及管理平台亟待搭建。本管理系统使用PHP、My SQL、Java Script等技术,实现了以数据库为核心的新闻发布、产品介绍和农业物联网基地信息查询等功能,还有对各基地的传感器采集的土壤湿度、盐分、气候条件、光照强度、二氧化碳、空气温湿度等多种环境数据信息进行存储与管理。本系统实现了天津市农业物联网示范基地分布及其环境数据查询及可视化。     

基于物联网智慧农业的作物水肥一体化系统设计与应用

为了提高农田灌溉和施肥效率,优化生产流程和改善土壤生态环境,开发了基于物联网智慧农业的作物水肥一体化系统,在对系统建设的物联网原理和总体构架进行阐述分析的基础上将系统应用划分为农田环境监测系统和水肥一体化系统两大模块。农田环境监测系统以无线传感器网络为基础,采用一体化采集节点设计,可以实现农田水肥环境等数据监测,为灌溉和施肥控制提供数据支撑;水肥一体化系统在系统首部、管网和控制系统等工程建设的基础上采用组态软件开发,通过原理流程设定可以实现农田智能灌溉施肥控制和数据分析查询等功能。