物联网精准农业系统在瓜果种植中的应用分析
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摘 要：本文主要针对物联网精准农业系统中各组成部分的功能作用及设计特点进行着重的分析，如：专家诊断服务系统平台、生产智能管理平台、传感器节点、溯源交易平台等，并结合其在瓜果种植过程中的应用实践，提出一些相应的意见和建议，以便相关人士参考。
关键词：物联网技术;精准农业系统;瓜果种植;应用分析
随着物联网技术的不断进步与推广，其在农业系统中的应用成效也开始逐渐的突显出来。现阶段，大部分瓜果种植用户所采用的精准农业系统，就是一种以物联网技术为基础的现代化农业系统，其不仅可以结合瓜果蔬菜的实际生长状况和生长环境，预测其是否受到病虫害的侵袭。而且还能对瓜果蔬菜进行定量、定位的精准田间管理，最大化提高农作物的产量和质量。因此，对该农业系统在瓜果种植中的有效应用进行深入的分析，很有必要。
一、专家系统诊断服务平台的功能作用及设计特点
该诊断服务平台在瓜果种植期间，可以及时的对与瓜果栽培相关的知识、技术以及各种实验数据等进行收集和整理，并构建相应的专家知识库，以便可以为相关种植户提供可靠的咨询服务和决策方案，进而使其瓜果栽培技术提升到最大化。例如，在葡萄种植专家系统中，专家系统诊断服务平台就发挥出了其相应的应用优势，不仅针对葡萄病虫害分析判断，建立了BP网络诊断模型和基于人工神经网络的葡萄病害智能诊断系统，如图一所示。同时，还采用了附加动量法和自适应学习速率等来对系统中的BP算法进行全面的优化，并将诊断参数和实际病害分别作为系统的输入和输出信息，进而通过神经网络样本学习结果来对瓜果种植期间存在的病害情况进行科学分析。例如，在对葡萄种植过程中容易出现的16种常见病害进行诊断时，其要先将输出层神经元个数设置为16，然后再将隐层神经元数N确定为BP神经网络关键问题，进而利用相应的经验公式来计算出具体隐含层神经元个数，当其个数N为22时，证明该葡萄系统完全满足高端瓜果生产的需求。
二、生产智能管理平台的功能作用及设计特点
该智能管理平台具有较强的应用功能，如：视频监控功能、农业环境监测功能、数据采集存储功能等。其中，视频监控功能主要表现在Web在线查看、视频数据存储、回放等方面，可以很好的对瓜果生长情况进行定点、定时的观测;农业环境监测功能则是采用以物联网传输技术为核心的监测系统来对瓜果生长环境进行监测，以便看其光照强度、二氧化碳浓度、温度等是否能够满足瓜果的健康生长需求;数据采集存储功能是指利用智能终端、Web浏览器等方式来对监控区域的详细监测信息以及历史信息等进行全面的收集、存储，以便促使物联网精准农业系统达到监测与分析为一体的智能化标准，如图二所示，这样才能通过自动控制策略高效、准确的完成瓜果生产自动化控制任务。例如，成熟期的葡萄种植温度正常值应保持在28～32℃范围内，但若是通过生产智能管理平台监测到种植环境最低温度小于16℃，最高温度大于38℃时，系统就会自动发出预警信号，进而帮助相关种植户及时采取措施进行调整，以免温度变化大对浆果发育和成熟造成不良影响。
三、物联网传感器节点的功能作用及设计特点
传感器节点是物联网精准农业系统中最为关键的组成部分，其可对最未端单元信息进行全面采集，以便为瓜果的健康生长创建良好的环境，提供可靠的栽培管理方案。在对传感器节点进行布置时，必须严格按照系统设计要求尽量使其覆盖到整个系统内部，但由于传感器节点属于嵌入式系统，且各节点上集成了多个功能模块，所以为了确保其应用功能，应尽量选择带有TICC2430芯片、RF2420射频芯片、CC2591增益放大芯片以及89C51处理器的传感器设备，这样才能实现对瓜果种植大棚的全面监测。另外，还要增设配套的pH值和氨氮传感器，并根据WSN节点的采集频率和传感器耗电量来选各传感器节点供电模式，一般可以采用锂电池和太阳能板供电模式，这样才能提高传感器节点的采集频率和使用期限，使其在瓜果种植监测中发挥出最大的实效作用。
四、溯源交易平台的功能作用及设计特点
该平台属于瓜果生产管理功能的延伸，从其功能作用来看，其不仅可以大大提升瓜果产品的附加值，方便交易，增强果农的经济收益。而且还能实现物联网精准农业系统的完善，使其可以直接对公众开放。例如，消费者在查看瓜果种植信息和品种质量时，只需在该交易平台上输入瓜果外包装箱上的编码，就可对相关信息一目了然。而从整体架构设计来看，WindowsNTServer平台下使用的溯源交易平台属于多层分布式体系结构，主要包括：表现层、业务层、数据访问层和数据库4个层次。其中，数据库采用了SQLServer2005数据库管理系统;访问层采用了VisualC#.NET编程语言;业务层则结合不同的管理对象，布置了多个业务组件，如：用户注册管理组件、溯源信息采集组件等。
五、结束语
综上所述，尽管物联网精准农业系统在瓜果种植领域中的应用优势十分显著，但由于其在我国起步较晚，所以其在实际应用过程中，仍存有一定的安全威胁，且应用成本也是极为明显。因此，还要对其整体设计及功能等做进一步的完善和优化，这样才能随着物联网的广泛应用，将其拓展到农业生产的各个环节中。
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