面向智慧农业的物联网系统设计方法研究

摘  要：物联网技术可以被应用到各个领域中，引入到农业领域中构建出智慧农业系统，可以充分对农田中的环境、温度、湿度、风速、方向以及土壤水分等各类信息进行掌握。这就需要技术人员设计出面向智慧农业物联网系统，本文将主要探究面向智慧农业的物联网系统设计方法，希望对技术人员有所帮助。

关键词：智慧农业;物联网;系统设计;方法

智慧农业作为将物联网技术当作是手段和支撑类现代化农业形态，其主要的特征在于应用科学的管理模式和高新技术，对资源进一步节约。智慧农业是现代化农业发展的关键性路径，这就需要相关技术人员详细探究物联网技术以及面向智慧农业的物联网系统设计方法，确保各模块设计具有较强的针对性，提升系统的高效性。

一、物联网技术

物联网技术是将多种类别技术融合的复合型系统，能够对系统内人和物开展识别与管理，从而实现人与物、人与人、物与物间的数据信息交换功能。对此，物联网技术被较为广泛运用在社会生产环节中[1]。物联网作为网络数据信息的一个载体，也是当前我国较为前沿的信息技术手段，能够链接普通实物，并和普通实物互联互通，因此物联网也可以成为“物物联合的互联网”，物联网能够把已经显示出来的数据变为数位化，所以物联网的应用范围很广，能够帮助工作人员实现对系统的整合管理与整合控制。

二、面向智慧农业的物联网系统设计方法

1.设计和实现传感器节点

在物联网技术之上，实施的智慧农业物联网系统主要是运用无线传感器设备将数据信息进行采集与整合，与智能化的监测处理中心一同组成。无线传感器设备在对数据信息进行网络采集功能实现作为网络组建与采集感知数据的重点一环。主要是从传感器设备的节点，其在硬件基础之上，运用ZigBee无线通信协议技术，组建出Mesh的网络。其中的传感器设备节点还可以被分作：

终端节点、协调器节点以及路由器节点[2]。其中的终端节点可以对湿度参数、温度参数、光照强度参数以及二氧化碳参数等，经过路由的节点，以及数据多跳中继模式将信息传到协调器的节点内。而协调器的节点之后运用RS-232串口，把信息传达上位机设备的管理系统内。智能化的检测处理平台中心主要是被数据库的服务器设备以及中央计算机设备两个部分一同组成，可以实现后期的运用。

2.传输层系统

在对农业的传感器设备网络进行建设的时候，具有集中模式与模式的组合，能够运用射频技术进行自组网络，电信网络、移动网络以及互联网等都可以实现数据信息的长距离传输与短距离传输。下面对几种模式细致分析：首先，WSN（无线传感网络） 作为将无线通信模式产出的一种自组织性的多跳性网络系统，其中存在部署性检测区域中存在较多的传感器节点，主要负责对被感知的数据信息进行感知、处理以及采集，而后将数据信息传输给观察人员。短距离类无线通信技术内，蓝牙技术、Wi-Fi技术、ZigBee技术以及超宽带技术，都可以运用在WSN。而ZigBee 技术主要是在IEEB802. 15. 4标准之上，有关无线安全、组网以及应用等各个层面上，可以被较为广泛使用于无线传感的网络组件之内。其次，农业领域移动互联网作为移动终端，包含：手机设备、笔记本设备与物联网专用设备，运用移动通信的网络对互联网进行访问，灵活运用农业中互联网的相关业务[3]。该系统的目标设计，由于物联网的农业系统于传输层面上主要会运用不同种网络模式。其次，WSN作为融合分布类信息处理技术、嵌入式技术以及传感器技术，可以协助多方进行感知，对环境与对象的信息开展监测，对数据信息实施分析与计算，而后运送入用户平台中。

WSN被较多的传感器节点共同组成，各个传感器设备需要在数据处理模块、数据信息的采集模块、控制模块、供电模块以及通信模块一同组合成。每个节点处于网络内可以充当数据内类头节点抑或是转点。物联网技术能够将农业发展环节中各种环境问题解决，运用传感器设备，将环境内大气、水、土壤、废水等状况精准分析，记录出环境保护的指数，从而助力相关部门将环境问题出现的问题解决，提出有关的对策，构建起优质的农业环境[4]。

3.设计和实现应用层

应用层的目标设计涵盖： GPRs、ZigBee 协议棧、3G协议栈软件设计。在ZigBee技术以及GPRS / 3G技术相对比较成熟的背景之下，该系统主要是运用已有的协议栈有关程序，工作的重点为网管节点以及网关节点中软件的设计。因为传感节点以及网管节点的功能存在不同，工作的目标存有较多差异，需要技术人员详细分析。下面详细分析网关节点中程序的设计：其中网关节点负责的主要任务是建立网络，并对网络进行管理，具有拒绝抑或是允许传感节点进入网络中的职能。还可以把各个传感节点中收集到的数据信息传送入互联网中，监控端运用互联网实施数据信息记录与读取。网关的节点处于工作状况之下，不会有休眠状况出现。其工作流程主要是：等待监测的命令步骤，建立网络步骤，加入节点步骤，等待信息数据步骤以及发送信息数据步骤[5]。

三、结束语

综上所述，物联网技术所具有的显著特征为技术所具有的体系化和综合性，本文所提出的面向智慧农业领域中开展互联网设计，可以对农业的各个领域上进行干预，确保农业可以朝着智能化和自动化方向发展，保障农业生产具有较高的质量和效率，为农业发展保驾护航。

参考文献：

[1]王逸鹏，张激. 基于ZigBee的互联网+智慧农业系统设计[J]. 单片机与嵌入式系统应用，2021，21（01）：76-79.

[2]黄灿洋，滕道祥. 智慧农业的智慧农业物联网系统设计[J]. 电子技术，2020，49（12）：50-51.

[3]刘俊科. 农机物联网系统的设计与实现[D].曲阜师范大学，2019.

[4]张震宇，余林，黄文庆，季于东，孙克仲. 智慧农业物联网系统[J]. 物联网技术，2019，9（05）：6-8.

[5]莫娇，祝增献，江莹旭，张伟，季大夫. 面向智慧农业的物联网系统设计[J]. 科技视界，2013，（09）：14-15.

基金项目：甘肃省教育厅创新基金项目，名称：智慧农业物联网监控系统教学实训平台的设计与研究，编号：2020A-271

作者简介：

刘钰丹，职务：教师，职称：讲师，学历：本科，研究方向：信息技术