大数据环境下的智慧农业物联网系统研究
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摘 要：首先，文章对智慧农业物联网系统进行简要概述;其次，对智慧农业物联网系统架构进行分析。最后，阐述了大数据环境下智慧农业物联网系统的相关技术，对于促进我国农业生产的现代化发展具有重要意义。
关键词：智慧农业;物联网;传感器;数据信息
在我国经济结构转型的发展时期，农业生产需要向现代化和信息化方向发展，以适应社会发展的需要。物联网技术的兴起，为促进农业生产信息化管理提供了有力的技术支撑。在物联网技术的基础上催生了智慧农业的发展，智慧农业相对于传统农业而言是一个全新的概念，是对传统农业生产的升级。通过传感器以及多种软件的应用，物联网技术可将农业生产中的各个环节有效连接起来，通过数据的采集和整理，在大数据信息的基础上，能够实现对农业生产的监测和控制[1]。智慧农业不仅是理念和技术上的改革，也是对传统农业经营方式的改革，通过各种智能技术的应用，可有效提高农业生产效率，促进农业生产向优质、高产的方向发展，这也将是我国未来农业发展的主要方向。
1 智慧农业物联网系统概述
物联网技术的核心在于互联网，在互联网的基础上将物品与物品之间的信息连接起来，实现远程控制和管理的智能化网络。物联网是互联网的延伸，不仅充分利用了互联网的优势，而且还兼容了通信、电子信息等多种技术，形成物联网的新特性。將物联网技术应用于农业生产，将物联网技术与农业生产技术进行有机结合，利用现代智能感知技术对农业生产过程中的各项数据进行识别、收集、整理，然后利用操作终端对农业生产的整个过程进行智能控制和管理，实现农业生产信息化。
传统的农业生产主要是凭借农民长期积累的经验，农作物的生长受自然因素影响较高，农作物产量不稳定，质量无法保证。智慧农业充分利用了物联网技术的优势，实现对农业生产的智能化管理。在农业生产的过程中，通过安装各种传感器，比如温度传感器、湿度传感器等，可以及时获取农业生产过程中的各种数据信息，然后结合农业生产的科学数据，对各种参数进行调整，为农作物的生长提供有利的环境[2]。智慧农业物联网系统除了对农作物生长过程进行控制和管理外，还涵盖了更加宽泛的范围。通过射频识别技术还可以对农产品进行追踪和溯源，保证农产品的质量和链条管理。在物联网的基础上，还可以实现电子商务、农业旅游等多种项目，这些都是在大数据的支撑下得以实现的。智慧农业物联网系统的应用，是实现农业生产高产、高效、集约发展的重要途径。
2 智慧农业物联网系统架构
在大数据环境下智慧农业物联网系统的架构可以分为3个部分，信息感知层、信息传输层和信息应用层，通过这3个部分的系统架构能够对农业生产进行智能控制和管理，实现农业生产的信息化。（1）信息感知层主要是通过各种传感器来获取农业生产中的各种数据信息，比如温度、湿度、光照、营养液质量浓度等信息，通过这些信息对植物的生长状况进行基本的判断，为智能控制和管理提供有利的参考依据。（2）信息传输层是智慧农业物联网系统的中枢环节，主要是将感知层获取的信息以通信协议向局域网或者广域网发布，传输层包括互联网、云计算平台、移动通信网、无线传感器网络等。（3）信息应用层主要包括手机、PC、便携电脑等终端设备，通过对信息感知层获取的农作物生长环境信息进行科学的分析，制定出相应的管理决策，再将这些决策信息传递给传动机构，进行自动灌溉、施肥、加温、控光等操作，同时，还可以对农作物生长环境中的异常信息进行自动报警，为农作物生长创造健康的环境。
3 智慧农业物联网系统相关技术分析
3.1 信息感知技术
信息感知技术是智慧农业物联网系统的基础技术，只有通过各种传感器获取信息数据，才能够为后续各种操作提供信息依据，主要包括射频识别技术、全球定位系统技术、农业传感器技术和遥感技术等。视频识别技术主要通过射频通信对物体进行非接触式的自动识别，对物品进行跟踪与信息共享。射频技术与传感技术相结合，能够对食品加工和储藏过程中的环境信息进行感知，为食品质量提供稳定的环境保障。射频识别还能够对食品进行追踪溯源，对食品的质量监控和溯源提供有力依据。全球定位系统技术可为农业机械生产提供精准的位置信息，实现农业机械的精准操作，提高生产效率。传感器技术作为物联网系统的核心，主要是采集农业生产中的各种农业信息。比如农作物生长过程中的光照、温度、湿度、肥料等，畜禽养殖中空气中有害气体的含量，水产养殖中酸碱度、氨氮、溶解度以及浊度等信息。这些都是农业生产中的基本信息，只有通过对这些信息的获取和分析，才能够明确了解农业生产环境的详细信息，为管理决策的制定提供依据[3]。遥感技术主要通过地面不同物体反射的电磁波来获取目标的几何信息和物理属性，在智慧农业物联网系统中的遥感技术主要是对农业生产中各种物理形态和几何形状的变化进行监测和记录，应用层通过对时空变化信息的对比与监控，可以及时获取农业生产中的动态信息，为管理决策的制定提供技术支撑。
3.2 信息传输技术
信息传输技术是对感知层获取的信息向应用层进行传输的中间环节，信息传输质量和效率直接影响到应用层的管理决策，所以作为中枢环节的信息传输比较关键。现阶段，无线传感网络已经广泛应用于智慧农业物联网系统中，主要是以无线通信的方式运行，在农业生产环境中需要监测的区域内布置传感器，大量的传感器节点与无线通信组成无线传感网络。这些传感器对无线网络覆盖区域内的感知对象进行信息的感知、采集和处理，然后通过无线通信传输给应用层。蓝牙是无线通信技术中的一种，可实现短距离的无线通信，可以进行数据和语音的无线通信。蓝牙无线通信不需要基站组网，可以由几个蓝牙组成通信网络，实现点对点或者点对多的无线通信网络[4]。这种组网方式比较灵活，且投入和运营成本较低，具有可移动性的特点，能够与有线网络进行很好的整合。但是这种组网方式也存在一定的缺点，其信号强度会受到周围环境的影响，在开放的环境和封闭的环境中，通信距离会有明显的差异，且容易受到其他电子设备的电磁干扰，从而影响到无线通信传输的稳定性。随着无线通信技术的发展，无线通信传输信号强度和质量不断升级，抗干扰性也不断增强，为智慧农业物联网系统传输层的高效运行提供有力保障。 3.3 信息应用技术
信息应用层是智慧农业物联网系统的终端环节，可对智慧农业进行信息自动化控制，主要包括云计算、决策支持系统、专家系统、地理信息系统和智能控制技术等。在云计算中包括了大量的计算信息，这些信息会存储在云空间中，信息使用者可以根据自己的需求在云计算平台中进行信息的智能搜索，为用户提供农业市场信息以及实用技术等内容，还可以对农业生产环境进行远程管理服务。决策支持系统主要通过前期对农业生产环境中各种信息的收集和整理，来对农业生产环境进行合理分析，进而制定出优化决策，决策支持系统在农业结构优化、农业投资规模以及产量预测方面发挥了重要的作用[5]。在农业生产过程中，会出现各种复杂的问题，为了有效解决这些问题，在农业专家多年积累的经验的基础上，对于出现的问题进行分析判断，进而提供解决问题的对策，为农业问题的解决进行指导。通过地理信息系统可对农业生产过程中各种数据信息的发展趋势进行判断，可为智慧农业生产实施调控提供决策依据。智能控制技术主要是利用神经网络控制、模糊控制、综合智能控制技术等，来处理传统方法无法解决的问题。比如可将甜瓜的各种质量指标与人的感官分类建立联系，为甜瓜的种植过程中各种技术参数的调整提供参考依据，进而实现智能化管理。
4 结语
智慧农业是我国农业发展的主要趋势，物联网技术的应用是智慧农业发展的重要基础，也是决定智慧农业发展进程的关键要素。为了促进智慧农业物联网系统的长久发展，还需要提高物联网技术的自主创新能力，加强对传感技术和无线传输技术的研发，以降低农业生产的成本，提高农业生产的稳定性。随着我国科学技术的发展，智慧农业物联网系统会不断地升级，对农作物的数据监控会更加准确和精细，远程控制平台更加完善，延长农业生产链条，提升农业生产的信息化水平，推动我国农业生产现代化发展进程。
[参考文献]
[1]高建华，徐丹.论物联网生产模式在智慧农业中的应用[J].农业网络信息，2015（6）：5-7.
[2]张珊珊.物联网技术在“智慧农业”中的应用及模式探研[J].浙江传媒学院学报，2016（1）：15-19.
[3]张越杰.基于物联网智慧农业信息平台建设精准监測与智能控制系统的研究[D].曲阜：曲阜师范大学，2017.
[4]王巍.基于物联网技术的智慧农业发展的研究—以杨凌智慧农业建设为例[J].福建电脑，2016（7）：91-127.
[5]丁静.物联网视阈下安徽省智慧农业的发展研究[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2017（6）：44-47.
Abstract：This paper first gives a brief overview of the intelligent agriculture Internet of Things system， then analyzes the architecture of the intelligent agriculture Internet of Things system， and finally expounds the relevant technologies of the intelligent agriculture Internet of Things system under the big data environment， which is of great significance for promoting the modernization of China’s agricultural production.
Key words：intelligent agriculture; Internet of Things; sensor; data and information
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