基于异构网络的智慧农业环境信息监测系统设计与实现
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作者:熊刚 胡启迪 马安良 闵卫峰 韩讲周 李旭珍
摘要 传统的智慧农业监测系统多存在传输效率低、兼容性差、抗干扰能力差等问题。文章针对当前智慧农业监测技术中的部分问题，基于异构网络设计了一种可广泛应用于农业环境数据采集、农作物模型分析等环节的智慧农业监测系统;该系统以LoraWAN搭配 NB-ioT技术为核心，搭建智慧农业监测系统中的信息传输链路，实现农业环境数据的采集、传输与监测，与一般监测系统相比，该系统具有运行稳定、功能完善、兼容性强等优点。
关键词 异构网络;LoraWAN; NB-ioT;智慧农业监测系统
中图分类号 S126 文献标识码 A DOI：10.12008/j.issn.1009-2196.2022.03.018
Design and Implementation of Intelligent Agricultural Environmental Information Monitoring System Based on Heterogeneous Network
XIONG Gang HUQidi MA Anliang MIN WeifengHAN Jiangzhou LI Xuzhen
（Yangling Vocational and Technical College， Yangling， Shaanxi 712100， China）
Abstract The traditional smart agriculture monitoring system has many problems， such as low transmission efficiency， and poor compatibility and anti-interference ability. A smart agriculture monitoring system was designed based on the heteroge- neous network targeting some problems arising from the current smart agriculture monitoring technology. This system can be widely used in agricultural environment data collection， crop model analysis and other links. The information transmission link was established in the intelligent agricultural monitoring system with LoRaWAN and NB-IoT technology as the core to realize the collection， transmission and monitoring of agricultural environmental data. Compared with the general monitoring system， this system is stable in operation， perfect in function and strong in compatibility.
Keywords heterogeneous network; LoRaWAN; NB - IoT; smart agriculture monitoring system
智慧农业是一种集智慧生产、智慧经营、智慧服务等于一体的新型农业发展业态，是未来我国农业发展的重要趋势。利用先进的物联网、互联网以及传感技术等开展环境数据采集、信息传输以及决策分析等，是智慧农业体系中监测系统主要承担的任务。传统的智慧农业监测系统多以 Zigbee （即又称紫蜂协议）技术等为核心，具有低功耗、低成本等优势;然而，随着现代智慧农业监测系统性能的提升，以一般 Zigbee 技术为核心的系统逐渐暴露出传输效率低、安全性差、带宽狭窄等问题，同时智慧农业监测系统的海量应用，也使得 Zigbee 技术的低成本优势逐渐丧失，其通信稳定性差、自组网能力差等劣势越发凸显[1-3]。异构网络是由不同制造商生产的计算机、网络设备和系统组成，大部分情况下运行在不同的协议上，支持不同的功能或应用。异构网络与智慧农业监测系统的融合，能够更好地提升检测系统的兼容性，亩提高系统数据传输效率和安全性。本文以传统的智慧农业监测系统结构为依托，以LoraWAN（LoRa 远距离通信网络设计的一套通讯协议和系统架构）、NB-ioT（Narrow Band Internet of Things，以下简称 NB-IoT ）等异构网络技术为核心，重新设计了一种智慧农业监测系统，以实现稳定的、兼容性更强的、可以远距离通信的农业生产监测。
1 系统总体方案设计
1.1 系统需求分析
智慧农业监测系统是实现农业精细化管理的重要工具，其能够在大规模农业生产、种植环节，对影响农作物生长的各项环境参数（例如温度、湿度、光照强度、各项气体含量等）进行精准的监测和控制，能够为农作物提供一个最为理想的生长环境[4]。通常情况下，一套完整的智慧农业监测系统包含数据处理功能、数据传输功能、智能控制功能等。本研究构建的智慧农业监测系统待实现的主要功能见图1。
数据处理功能，用以采集、传输和处理农作物周围各项自然环境参数，包含数据采集、数据显示、海量历史数据存储等模块;无线传输功能，主要将监测环节所使用的各类型传感器采集的数据通过无线形式进行传输，为监控中心用户提供远距离数据传导;参数配置功能，主要负责接收监控中心用户指令，对农业作物生长环境参数进行人为干预，使农作物长期处于最理想的生产环境中;智能控制则是并列于参数配置功能的重要农作物参数调节模块，该模块以智能补光、智能灌溉等为核心，可在人工不参与的情况下自动对农作物生产环境下的各项指标进行调节;智能告警功能，在农作物生长环境参数不符合最理想条件时对监测人员进行预警，从而提醒用户及时进行人为干预。
nlc202205070958
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