随着全球信息化时代的进展, 依靠物联网来完成信息交换和通信是大势所趋。物联网是通过感知、识别、传递信息、分析信息、测控与互联网连接起来等实现智能化识别和管理的创新信息化技术。我国是农业大国, 而非农业强国。物联网在农业领域的广泛应用, 是现代农业的强大技术支撑, 同时提拱了极为广阔的应用市场。

1、 物联网概念

当代世界的网络系统非常庞大, 网络技术功能很丰富, 但是它并不能感知现实世界, 也不能满足人们在更多领域中的需求。

随着时代发展, 全新的网络技术物联网应运而生。物联网是一个技术的革命, 它代表了未来计算和通信, 其英文名称是“The Internet of Things”, 顾名思义就是物物相连的互联网。

物联网的概念最早在1999年由美国麻省理工学院提出, 物联网是通过感知、识别、传递信息、分析信息、测控与互联网连接起来等实现智能化识别和管理的创新信息化技术, 特征集中体现在全面感知、可靠传递、设施处理3个方面。

物联网被广泛应用于农业各个领域, 其中设施农业应用就是充分利用现代信息技术成果, 设施农业是集工程技术、信息技术、生物技术、环境技术为一体的现代农业生产方式, 现代科学技术革命对农业产生了巨大影响, 逐步形成了一个新的农业趋势。

2、物联网技术分类

物联网技术一般分为射频识别技术、传感器与传感网、无线通信网、嵌入式系统等几类。

射频识别(Radio Frequency Identification)技术是通过无线电信号进行对象识别并读写数据的一种通信技术。这种特别的通信技术不必建立机械或者光学接触就可以进行系统和目标对象的识别。其中,常用的技术主要有低频、高频、超高频,微波等。射频识别读写器一般还分为移动式的和固定式两种。目前射频识别技术已经在各单位机构得以应用,如:图书馆的进出,门禁系统,食品安全溯源等等。

相比而言,传感器则是一种检测系统,它可以满足传输、存储、处理、显示、记录和控制等需求,它通过检测信息对象,并将此对象按照一定的电信号或其他信息信号输出。

无线通信主要包括微波通信和卫星通信。

微波是一种无线电波信号,它的传送距离约有几十千米,但是它有很宽的频带和较大的通信容量。由于微波的传输距离较短,所以一般每隔几十千米就要建一个微波信号中继站。

卫星通信则是以通信卫星为中继站在地球上的多个移动体之间建立微波通信。嵌入式系统是物联网实现物与物相连的智能化终端系统。它是一个存储在存储器中的嵌入式处理器控制板。

3、物联网技术在无土栽培中的应用

3.1 无土栽培环境条件的感知

物联网的感知层由各种信息和数据采集层以及传感器设备组成,其中信息采集层通过温湿度传感器、p H感应器、营养浓度感应器、摄像头、红外线等传感器来感知、采集无土栽培设备中的环境温度、湿度、p H值以及营养浓度,并将采集到数据、视频或者物理量转化为物理世界的信息。自组织传感器网络采用数字链路的编码、调制和解调技术来实现局域网内传感器及传感器节点间的数据传输,基于网络、流量管理、路由等技术,实现各节点间的自组织与协调互通。

通过安装的各类传感器对无土栽培设施中相关指标的变化进行感知、采集,经过3G、4G网络技术、无线网、蓝牙等进行信息的传输。

3.2 无土栽培环境信息的处理

由感知层采集到的相关指标信息,通过自组织传感网络传输到网络层。网络层是传递感知层发出或接收的数据,通过获得物理量自身携带的电子信息,进行识别和信息格式的转换,然后经网络中间层将感知层采集到信息传入过应用层,实现整个物联网三个结构层次的连接。

3.3 无土栽培环境的调控

根据无土栽培设施植物对环境条件的要求,提前设定栽培环境指标,如无土栽培设施中温度、湿度、p H值、二氧化碳浓度、养分浓度、光照,以及栽培室外气候条件等相关指标进行监测、记录。

通过感知层多种传感器和信息采集终端及时获取指标参数,然后经过网络层传递和处理,输出到相应的操作接口,实现对无土栽培环境中相关指标的实时监控和调节。另外,用户根据栽培植物对生长过程中,在不同时期对环境指标的要求,设定相应的警告阈值,网联网系统可以根据植物对相关指标的不同需要进行智能化调节。