物联网算法分析及设计在农业工程中的应用论文

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　　摘 要 ：随着物联网技术的不断发展,使一切变得智能化,各个领域的发展找到了新的整合点。农业生产的发展随科技的 进步趋向精细化,在现代农业工程中,基于物联网技术存在的传感、感知等功能,有效监测农业周围环境,实时了解农产品的 信息,通过数据整合和处理,农业工程可以实现集约化生产。对农业工程来说,应用物联网算法分析及设计技术,可以进行农 业的生产、流通、管理、监控,促进农业高质量发展。

　　【Abstract】：With the continuous development of Internet of Things technology, everything has become intelligent, and the development of various fields has found new integration points. The development trend of agricultural production will certainly be refined with the times. In modern agricultural engineering, based on the sensing and sensing functions of the Internet of Things technology, it can effectively monitor the surrounding environment of agriculture and understand the information of agricultural products in real time. Through data integration and processing, agricultural engineering can realize intensive production. For agricultural engineering, the application of Internet of Things algorithm analysis and design technology can carry out agricultural production, circulation, management and monitoring, and promote the high-quality development of agriculture.

　　【Key words】：Internet of Things;agricultural engineering;application

　　0 引言

　　随着社会的发展,物联网应用到农业工程是不可避 免的发展趋势。众所周知,光照、温度、湿度是农业生 产中不可缺少的要素。物联网技术通过与传感器、控制 器等硬件设备相结合,可以自动调整和控制温度、湿度 等农业生产参数,实现生产的高效化。同时通过物联网 算法分析及设计,开发了能够同时测量多个点、实时且 高精度地综合处理温度信息、能够进行光控制和湿度控 制的测量控制系统。

　　1 物联网技术概述

　　随着信息化时代的发展,互联网技术逐渐向物联网 发展,有效打破了传统互联网技术的局限性,实现了借 助传感器信号、通信技术等多个物体之间的信息发布, 实现了信息传播。物联网是物物相连的智能型互联网,换句话说,将网络技术应用于万物,物联网可以实现物 与人之间的信息传递和控制 [1]。例如,物联网应用技术 将传感器技术与射频技术相结合,实现人与物之间智能 通信,如定位和智能监控。

　　2 物联网技术在农业工程中应用的意义

　　在农业可持续性发展进程中,传统农业模式缺乏可 行性,存在产品种类单一、产品质量低等局限性。与传 统的农业形式相比,物联网技术的应用可以实现资源的 集约利用,有助于农业生产者有效改善作物的栽培环 境,有效保证作物的增收,促进农业工程向高质量发 展。同时物联网技术在农业工程中的应用,可以向用户 提供决策信息,并可以促进日常工作。


　　2.1 加速农业转型

　　我国农业采用传统粗放式模式, 其能耗高、利用率低、排放量高会造成农业资源浪费,也是我国传统农业 发展中亟待解决的问题。在其实践模式下,可以应用物 联网,根据农业生产状况有效整合资源,促进合理资源 分配模式下实现高效发展。同时,可以加速农业转型, 利用智能仪器实现精准播种、精准施肥、农产品加工、 冷鲜物流 [2]。物联网技术的创新与改革,使中国农业进 入了现代模式,可以促进农业快速转型。

　　2.2 促进农业科研

　　农业的栽植和育种实际上非常复杂,需要专业技 术。因此,为了确保农业的长期发展,需要继续实施农 业科研,提高农业生产人员的技术。物联网技术在农业 科研中的应用,大大节约了时间跨度,使科研技术发展 更快更好。例如,对于牲畜繁育产业来说,牲畜的生命 体征和健康状况,必须引起注意。因此,物联网可以实 时提供成长周期、健康问题和进食条件,实现全自动跟 踪和喂食。同时,可以通过物联网监测牲畜的行为和体 温,以防止出现疾病。

　　2.3 提高农业产品产业化水平

　　目前,在我国农业发展中,存在发展过程缓慢、信 息化水平低、人才队伍建设不足等问题,因此很难向产 业化转型。在物联网算法分析及设计下,可以朝着产业 化方向发展。例如,一些水果、蔬菜可以通过大棚种植 实现的,但大棚种植创造的环境与外部环境的各种指标 有很大不同,因此,各种指标的测量必须及时准确。通 过物联网,可以及时地观察二氧化碳、温度、湿度,也 可以自动控制,并设置系统的各种参数,使环境能够得 到调节,为水果、蔬菜提供最佳生产环境,提高农业产 品产业化水平,提高生产者的经济收入。

　　3 物联网算法分析及设计在农业工程方面的应用

　　传统生产方式和管理方式难以为农产品的质量提供 可靠的保证,同时农业功能单一。农业的生产功能、文 化功能、生态功能等协调发展相去甚远,无法提高农产 品的综合竞争力,也不足以使农业达到高效生产。近年 来,物联网算法分析及设计已大幅度应用于农业工程, 促进农业生产的智能化水平。物联网算法分析及设计可 用于运输供应链管理、基础设施管理,也可以控制农业 生产中的相对湿度、光照、土壤肥沃度、二氧化碳浓度 和其他参数信息,达到增加农业生产的目的,减轻了农 业生产人员的负担。

　　3.1 构建农业物联网监测平台

　　在现代农业中,构建感知、传递、控制为一体的监 测平台,可以收集水土、作物、农机、环境等信息,是 物联网应用的具体表现和实用载体。利用监测平台,也可以实现土壤、植被、灌溉、施肥、护理、收获、运 输、销售等农业生产环节的动态管理和实时监控。这 样,监测平台的远程控制节省了人工成本,提高了对产 量的控制能力,可以抵御自然风险,农业生产问题大幅 度降低,种植成本也降低,农业生产效率得到提高。以 水果、蔬菜种植为例,生长环境要求高、需要有效控制 温湿度等环境参数。在物联网算法分析中,嵌入式系统 作为主控制系统使用,连接内部和外部信息传输。主控 制器和从计算机也可以相互连接和协调,以达到系统集 成和协调的效果。数据中心平台主控制器负责发送控制 命令、控制所有从计算机以收集温度和测量数据,以及 对测量结果进行排序、显示。主控制器和分控制器可以 相互连接和调节,以实现整个农业智能系统的控制效 果,促进农业自动化的发展。(如图 1 所示)而内部网 络采用无线通信技术,外部网络采用 GPRS 通信网络, Linux 操作系统匹配以提供设备的综合管理 [3]。传感器 被用于有效收集温度、湿度、PH 值等相关数据, 可以 用来检测与作物生长密切相关的各种指标,确保科学发 展。另外,还可以使用远程控制技术。农业生产人员可 以远程实际种植环境,获得温室效应限制的关键数据, 采取有效的调整措施来改善质量和效率。


　　3.2 构建农业的数字化管理系统

　　物联网技术不仅使农业经营标准化,而且综合促进 农业经营效率化,有效保证农产品的生产质量。而物联 网算法分析与设计的实现,数字化管理系统发挥重要作 用,依托物联网构建农业的数字化管理系统,有效提高 农业生产标准化水平,实现从生产到运输的全过程管 控。数字化管理系统配套硬件设施包括温度传感器、化 学传感器等,具有高效监测数据的能力,辅助电子标 签,实现可识别的实时数据存储和管理。相关人员要注 重数据的积累,有效避免数据传输信号丢失,才能有效 分析农业的发展。同时,数字化管理系统广泛应用于农 业,有助于农业生产有更好地感知和监测农业生产,包括检测天气条件、有无杂草和农作物疾病。简而言之, 农业生产人员应采用数字化管理系统,有效结合当地农 业生产实际情况,找到最佳节点位置,有效提高了农业 数字化控制管理水平。

　　3.3 物联网感应的智能农业灌溉系统

　　为了解决人力资源的大量消耗和监控不全面问题, 需要灵活地控制了灌溉时间和灌溉水量。从系统布局的 角度来看,传统的有线测量控制系统存在成本高、难度 大的缺点,难以为农业提供有效的支持。从这种情况出 发,设计了智能农业灌溉系统,构建无线传感器网络节 点,提高系统的灵活性,以免灌溉用水枯竭。同时智能 农业灌溉系统通过传感器检测土壤水分,相应地确定土 壤特性,根据测量数据有效地调整用水,在不影响农作 物生长的情况下实现节水的效果,减少资源浪费。另 外,智能农业灌溉系统采用物联网,核心组件包括监测 中心、无线传感器节点、无线网关和无线路由节点。可 以使用监测网络来有效收集监测数据,承担网络自动建 立和维护的责任,形成高效的信息流通路径。在各传感 器节点上装备有温湿度传感器,温度和湿度传感器可用 于自动收集农业工程的温度和湿度信息,比较分析使用 实测信息与湿度的信息,确定是否需要灌溉,并确定灌 溉期限。智能农业灌溉系统可以被布置在监视区域中, 将有效收集的数据发送到无线路由节点,结合路由算法 确定适当的路径,生成相应的路由列表,覆盖温湿度传 感器获取土壤条件和农作物用水信息,并根据相应灌溉 模型进行精密灌溉。通过物联网感应的智能农业灌溉系 统,农业生产人员可以制定科学的灌溉计划,远程和实 时监控农地环境信息,控制各种智能设备,根据作物的 生长需要,以确保灌溉进度,使灌溉达到智能化水平。 最后,在农业用水灌溉中,旨在通过利用物联网,不断 优化灌溉规划,构建智能农业灌溉系统,判断远程监 控中心得到的数据,掌握现场情况,促进农业工程的实 用性。


　　3.4 物联网在农业工程资源服务中的应用

　　传统农业生产存在资源服务落后和盲目种植等缺 点,不能实现产业化发展。物联网可以方便地收集和管 理从传感器收集到的大量数据,整合云计算服务,建立 相关设备之间的端到端连接,可以随时随地访问数据,实现作物的实时监控。通过全球定位系统和智能传感器 产生的数据,农业生产人员可以改善作物生产,更有效 地利用水资源,减少资源浪费。例如,农业生产人员可 以以获得土壤水分和环境温度的实时数据,并可以收集 实时数据,将其发送给服务器。同时,也可以实时收集 作物生长环境和气象因素,例如温度、湿度、土壤养 分、PH 值和光照强度通过 5G 等通信网络发送到远程 中央服务器。中央服务器接收、存储数据,选择相应的 算法来处理数据,确定相应模型,并以达到实时监测和 智能管理的目的。最后,结合 GPS、GIS、遥感技术和 云计算的优势,将农业工程专业数据库系统整合起来, 建立市场、气象等数据库以直观地为农业人员建立大量 实时数据,对种植信息的掌握更为具体,为防治和控制 害虫和恶劣天气提供了支持。物联网可以通过各种分布 式传感器对仓库储存环境和运输过程的动态实时监测, 确保农产品质量,降低经济损失。利用物联网进行服务 后,可以对加快建设农产品质量安全监督服务体系,实 现了农产品的质量跟踪和可追溯性,最终进行农产品检 测报告。例如,从养殖、运输、销售全程跟踪的整个过 程,对肉、蛋、奶等农产品添加电子标签,促进整个交 易流程,为消费者创建安全、可验证的农产品来源通 道,提供顾客的满意度。

　　4 结语

　　在农业工程中,仅依靠传统的农业生产不能满足生 产者的需要,因此,有必要利用物联网监控测量农业生 产过程中各种指标,自动调整生产,合理优化资源分 配,节约资源,为作物生产提供最佳环境。同时,随着 物联网的发展,广泛用于农业的物联网算法分析及设计 对农业工程产生巨大影响,可以实现农业生产的自动化 和智能化,提高生产效率,促进农业向产业化发展。

　　参考文献

　　[1] 王振省,仓晶晶,蔺亚萍,等.物联网技术在农业生产中的应用 研究[J].农业技术与装备,2021(5):97-98.
　　[2] 张彦丽.农业物联网在设施农业中的应用探究[J].新农业, 2021(13):75-76.
　　[3] 张治玲.物联网技术及其在农业上的应用[J].农业科技与信 息,2020(18):80-81.

 
 
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