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我国是一个农业大国，农作物种植在全国范围内都非常广泛。而农作物的种植灌溉、病虫防害工作的好坏，对于农作物的产量、质量影响至关重要。传统农业对天气以及农作物的“生理”难以掌控，导致农产品生产成本持续提高、农产品价格波动变化大，农民收益不稳定等。除此之外，传统农业占地面积大，可生产规模小，不易于集中且收益较小，浪费颇多。造成资源严重不足，普遍浪费，不能实现产品种类需求多样化等诸多问题。随着全球现代化以及智能化水平的显著提高，专门用于智慧农业的物联网系统应运而生。“智慧农业”是以物联网技术为支撑和手段的一种现代农业形态。其最大的特点是以高新技术和科学管理来换取对资源的最大节约。智慧农业为现代农业的发展提供了一条光明之路，让我们仔细想想，将各式传感器（如温度、湿度、水分）放置在种植区域，再把众多“农业技术专家”收集的数据输入电脑，建立一套科学的程序。这样，就形成了用电脑模仿人脑进行推理决策的完整系统，实现了对各种单项的农业先进技术成果进行综合组装配套。综上所述，智慧农业不仅能提高资源的附加值、减少资源消耗，还能彻底的改变粗放的农业经营管理方式、增强植物疫情防控能力。本文基于物联网技术在农业中的运用，设计了物联网系统，并对农业施行全面监控，确保了农产品的质量安全，引领了当代农业的跨越式发展。 1物联网介绍 到目前为止，对物联网还没有统一的定义。但通常来说物联网指的是将所有物品通过各种信息传感设备与互联网结合起来，实现智能化识别和管理。换一种解释，我们可以认为物联网是以感知为目的，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。 无线传感器网络(wirelesssensornetwork,WSN)是20世纪末发展起来的一种无线自组织网络，是物联网的关键组成部分。WSN是传感器信息采集技术、嵌入式计算技术、无线通信技术、分布式信息处理技术等的综合产物，可以实时感知所需要的信息，以实现实时监控对象，并对这些信息进行处理，传送给用户。因此，WSN可精准地获取作物的生长信息，并及时将信息反馈给用户，为操作者提供现场监控的依据，是重要的支撑技术。 2系统的总体设计 2.1系统总构架图 系统总体结构如图1所示，系统由无线传感器网络、现场用户、远程专家组成。无线传感器网络采用星状网拓扑结构，节点分为三类：传感器节点、控制器节点与协调器节点。对于无线传感器网络部分，我们采用了星行网络和网状网结合。如图所示，每一个单独的监控区域，我们采用了路由节点的星型结构，而在每一个监控区域之间，我们则采用了网状网结构，这种结合更加有效的实现了信号的接收。此时，采用自组多条路由无线方式把数据传到汇聚节点。同时，汇聚节点也可将信息发送给节点。并将汇聚节点直接与用户PC相连，实现现场用户的监测分析、决策控制等。此外，对于远程专家，我们通过GPRS或INTERNET公司于现场用户PC相连，帮助用户进行分析与决策，也可以通过汇聚节点直接访问现场节点进行监测分析。
通过系统总构架图，我们可以清晰的看到设计的原理：归根结底，主要采用了物联网技术，我们用无线传感器收集各块土地上农作物的信息，包括作物生长温度、湿度、水分等生长因子。再将这些信息传给上位机，通过上位机的分析采取相应的决策。最后通过GPRS网络实行远程监控。 2.2农业物联网的体系结构 农业物联网主要包括三个层次：即感知层、网络层、应用层。第一层是感知层，主要是由传感器采集环境与土壤信息。第二层是网络层，主要采用无线传感器网络-星形网与网状网结合，实现远距离无线传输来自物联网所采集到的信息。第三层是应用层，可以对农田数字信息进行记录、管理，并精确灌溉，施肥等。农业物联网的三个层次分别赋予了物联网能全面感知信息以及智能处理信息等特征。 3系统软件设计 3.1系统界面设计 本软件系统设计，旨在通过各无线传感器节点自动采集农田间的土壤水分信息、环境温度、环境湿度、风速风向等气象信息数据，需要对灌溉量进行控制管理。远程监控系统界面如图2所示。
对于灌溉量，影响因素比较多，并且这些影响因素不能很容易的经测量获得，因此，采用模糊控制的方法，对灌溉量进行控制。 3.2基于Matlab的灌溉量模糊决策与控制流程图 图3为基于离线模糊决策灌溉控制的上位机程序结构图，农田技术人员应用上位机显示的农田数字信息，通过基于气象信息与土壤水分的农田灌溉里模糊决策系统(如图4所示)计算农田灌溉时间，并将计算所得灌溉时间输入至上位机，从而控制系统灌溉时间。
3.3系统监控功能实现 系统主要实现了对现场环境的监测，主要包括土壤温湿度、土壤水分、风速以及风向等。传感器节点将采集到的现场信息通过WSN上传至服务器端，服务器端通过B/S模式上传至浏览器。用户通过浏览器实时在线浏览系统的运行状态，查看各区域相关参数，各控制设备的实时状态，实现远程监控。 由于用户或管理员远程利用Web界面直观显示该监控系统的环境信息，因此需要在服务器端编写Web界面程序。并与SQL数据库进行信息交互，直观的显示监测区域的环境信息。另外，设定了参数的阈值报警，当超出阈值时，节点位置信息显示为红色。 除此之外，点击某一节点时，即可实现跳转到相应的节点采集的环境信息界面，同时可以查询历史曲线。历史数据也是系统很重要的一部分，历史数据一方面以曲线的直观形式展示出来，图5所示；另一方面，历史数据以表格的形式存储在服务器中，用户可以根据需要点击查询按钮，选择查询不同时间的数据信息。
4结论 物联网的显著特点并不在于它是一个庞大而复杂的系统，而是技术的综合性和体系化。本文所提出的面向智慧农业的物联网设计，可检测土壤温湿度、土壤水分等并对其作自动管理———通过监控系统来控制作物的灌溉量。为现代农业提供了强有力的保障，将是未来农业发展的方向。 参考文献： [1]陆晶,林雪琼,陈雨,等.面向智慧农业的物联网监测系统设计[J].科技风,2023,(14):7-9+46. 特别提醒：物联网专业交流群欢迎物联网行业相关的人群加入，同时群内欢迎各路社牛、大咖、前辈加入，群内除了不能发敏感内容、色情内容，以及不太建议多次发送推广内容，其他内容皆可畅聊~——交流QQ群724511126，进群的朋友请备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群！
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发表于 2025-9-20 06:03:10