基于5G和物联网的智慧农业大数据管理平台

王恪靖

摘要：改革开放以来，我国科技水平迅速发展，5G和物联网技术应运而生。目前，我国农业正处在数字化转型发展阶段，对智慧农业的需求日趋迫切。5G与物联网、云计算、大数据深度融合，能有效为智慧农业平台提供基础。通过5G和物联网实时获取农业各个层面信息，利用云服务分布计算存储性能对数据分析处理，可提升大数据平台应用价值，为农业园区提供相应的AI能力和定制化管理服务，实现农业数字化。

关键词：5G;物联网;智慧农业;大数据;管理平台

引言

农业现代化是国家现代化的重要标识，智慧农业（即农业信息化）是农业现代化的重要组成部分，也是实现乡村振兴战略的重要途径。智慧农业是充分利用现代科学技术，使之与农业种植深度结合，从而实现对土地、农作物的无人化和智能化管理。智慧农业是我国实现农业现代化目标、加速我国由农业大国向农业强国转变的重要选择，IoT（物联网）技术作为一种新型且成熟的现代通信技术，是农业信息化建设的重要手段，可以有效支撑农业现代化的发展、转型和升级。通过建设基于物联技术的智慧农业，进而不断促进我国农业现代化，对于促进我国经济健康可持续发展具有重大意义。如何利用成熟的物联网技术赋能智慧农业，是我们研究的重要内容。

1物联网含义

物联网（InternetofThings，简称IOT），它是新一代信息技术的重要组成部分，通过全球信息定位系统、激光扫描器、红外线感应器等装置，实时采集信息并且通过网络接入，将物与人，物与物相互连接，并进行交换信息和通信，实现管理、识别、定位和监控的巨大网絡。关键技术有射频识别技术、传感网、Machine-to-Machine/Man（M2M）和云计算。庞大的数据信息来源于物联网和移动互联网，大数据通过收集和分析用户行为来为物联网和移动互联网提供有效的信息和有用的分析结果，从而获得实用价值，而云计算则是大数据应用的基础，没有云计算设施，无法实现大数据计算。互联网可以实现事物和事物之间以及人与事物之间的沟通，云计算是物联网的中心神经功能。

物联网对于通信对象和过程来看分为三层，即整体感知层，利用感知设备获取各类信息;可靠传输层，利用互联网和无线网的融合，实现数据传输和时效性的传送;智能处理层，利用各种智能技术，将获取的数据和信息进行分析处理。

2 5G和物联网的智慧农业大数据管理平台建设

2.1农作物5G视频监控子系统

农业园区地广，监控覆盖范围较大，较偏远区域的视频监控可以结合5G高带宽、低延时的技术特点，采用5G无线传输技术，通过5G通信模块连接前端摄像头，实现视频监控快速布设，实时回传视频信号。用户只需要通过手机或者电脑就可以对农作物产业园的情况进行远程查看。管理人员可以做到远程轻松监控、管理作业生产。此外，系统利用视频图像和防盗周界电子围栏可对人员非法闯入进行预警，支持农作物病虫害监测、农作物生长情况监测等，与病虫害、灾情等系统联动结合，对突发或虫害情况进行预警。

2.2节水灌溉系统硬件

硬件设备属于节水灌溉系统完成土壤环境监测、节水灌溉的重要物质条件，各个传感器节点由电源模块、处理模块、土壤环境监测传感器构成。电源模块主要提供工作电源，处理模块负责土壤信息采集与处理，监测传感器则负责实地采集土壤数据。各个传感器节点可收集与处理土壤环境监测数据，借助通信节点传输到终端设备。用户能够借助客户端，监控土壤环境，控制灌溉设备，科学开展灌溉作业。

2.3种植基地筛选

有机农作物种植期间，应注意种植区域周围的环境生态，故需在传感技术的监控下探讨水资源、空气质量、环境生态等方面的情况，确保种植期间各项参数指标均达到蔬菜的生存需求。因此，有机农作物种植需注意切记不可在该区域混合种植其他作物，同时在自动化控制系统中标识该区域为“有机蔬菜种植区”。在此过程中，应借助物联网技术进行人为隔离，尤其是应当在不同作物的交界处设立隔离带，以此区分绿色蔬菜和有机蔬菜的种植状态。通过保护有机蔬菜的生产基地，及时监控各类有机物的生长状态，可提高有机植物的品质。

2.4农作物病虫害智能识别子系统

针对农作物病虫害生态防控需求，利用远程拍照式巡航无人机、远程视频监控系统、手机App拍照识别等方式，5G病虫害识别模型/智能决策系统可通过终端设备提取图像数据，基于5G将数据自动上传至MEC边缘云或中心云服务器。该系统通过云端图像信息库及AI分析功能，实时分析田间农作物的病虫害情况，自动诊断识别病虫害，联动病虫害知识库及专家系统可实现专家远程咨询诊断，对病虫害、灾害进行预防，对种植进行科学的农技指导。

2.5温室环境控制单元硬件组成

温室环境控制单元由农机装备和安装在上面的控制器、继电器、传感器组成，通过控制卷膜、卷被、通风、加温、二氧化碳、水肥一体化等农机装备，实现温室环境参数的调节。控制器采用CC2530芯片，通过ZigBee无线传输技术接收温室智能控制终端发出的控制指令，驱动继电器输出电路，实现日光温室农机设备的开启关闭等功能。传感器可以监测农机装备的执行状态，进行数据反馈调节，使水肥一体化、二氧化碳等设备实现定量控制。

结语

“联网农场”是农业的未来，物联网思维正在改变着日常的农业实践。5G和物联网的应用有助于增加整个农业价值链的营业收入，因而已经成为农业发展的主要方向。利用5G和物联网提供的实时数据，农场主可以随时随地获取其资产的最新信息，包括农作物、机械和市场等。当前，随着5G的发展和普及，网络的智能程度和安全性在不断提高，农业的未来在于5G、NB-IoT等无线连接，MEC边缘云平台近端处理和中心云大数据平台的深度分析计算，应用层各系统归集各类农机设备及终端的海量数据，完成大数据收集、分析、汇总、呈现，最大限度地提高农业生产效率和农业数字化、智能化水平。

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