从某种意义上来说,智慧农业解决方案和农业物联网解决方案基本一致,主要包括深圳信立智能大棚环境监控系统、视频监控系统、农业智能控制系统(自动喷洒系统、自动换气系统)和监测预警系统等四大系统解决方案1、感知层
感知层是物联网发展和应用的基础。感知层相当于物联网的皮肤和五官,完成识别物体、
采集信息的任务。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读/写器、摄像头、GPS、各
种传感器、视频摄像头、终端、传感器网络等数据采集设备。也包括数据接入到网关之前的传
感器网络。RFID技术、传感和控制技术、短距离无线通信技术是感知层涉及的主要技术。
2、接入层
接入层由末梢节点和接入网关(Access Gateway)组成,完成应用末梢各节点信息的组
网控制和信息汇集,或完成向末梢节点下发信息的转发等功能。这些末梢节点构成了末梢网络
或传感网(由大量各类传感器节点组成的自治网络)。
3网络层
网络层相当于物联网的神经中枢和大脑,实现信息传递和处理。网络层包括通信与互联网
的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等,网络层将感知层和接入层获取的信
息进行传递和处理。网络层也包括信息存储查询、网络管理等功能。
4、应用层
应用层相当于物联网的“社会分工”,即与行业需求结合,实现广泛智能化。应用层是物
联网与行业专业技术的深度融合,与行业需求结合,实现行业智能化,这类似于人的社会分
工,最终构成人类社会。一、物联网概念
随着互联网技术、传感器技术和人工智能技术的快速发展,物联网技术也应运而生,物联网技术在各类领域能发挥重要性变革,对解放生产力、提高工作效率和推动规模化生产等方面贡献颇大,特别是在农业领域大有可为。实现智慧农业,必须依靠物联网技术为依托,以智慧平台为核心,立足市场需求,构建生产组织智能化、产品质量溯源化、市场经营网络化为一体的产业体系。
物联网是通过智能传感器、射频识别、激光扫描仪、全球定位系统、遥感等信息传感器设备及系统和其他基于物-物通信模式的短距离自组织网络,按照约定的协议,在物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种巨大智能网络。它是通信网和互联网的扩展应用和网络延伸,主要是实现人与物、物与物的信息交互。
二、物联网四层模型
在信息层面,数据信息经历生成、传输、处理和应用四个阶段,分别对应着物联网的感知识别层、网络构建层、数据处理层和综合应用层。感知识别层是利用感知技术和智能装备对物理世界进行感知识别。网络构建层是按照特定的通信协议搭建各类网络对信息进行传输,以实现物-网互联。数据处理层通过大数据和人工智能技术对网络层采样的数据进行预处理、计算存储和数据挖掘等一系列 *** 作,最大地发挥出信息的生产效能。综合应用层是集成各类技术以实现实时控制、精准管理和科学决策等功能的应用系统,从而改进人的生产方式。各类技术应对不同环境、不同需求独立展开工作,各层面间又是联系紧密,如同链条式协同配合。
感知层作为物联网的“神经末梢”,主要是通过信息感知技术将生活生产各方面映射成数据信息,并能可靠传送到网络层,实现物理世界和信息世界连接起来。信息感知技术是指利用传感器、RFID、GPS和RS等实时实地对农业领域物体进行信息采集和获取。在农业生产现场可以利用无线传感器采集温湿度、光照、溶解氧浓度和农作物长势等参数,利用视频监控设备获取农作物成长现状,利用遥感技术大规模感知农作物表面和环境因素。信息感知层作为物联网的基础,获取大量的数据信息,为信息进一步加工、处理、分析而科学决策和指导生产经营打通“二元”壁垒。
网络层要在感知层和处理层发挥承上启下作用,是以现场总线技术、无线传感器网络技术(WSN)和移动通信技术互为补充的通信网络将传感设备连接“上网”。信息传输技术可分为有线和无线、短距离和长距离,它们有各自特点、应对不同环境、利用不同信道共同组建集成网络体系,以实现高度可靠的信息交流和共享。无线传感器网络成为农业信息传输的“主力军”,通过包括传感器节点、汇聚节点、任务管理节点。大量具有独立处理能力的微型传感器节点布置在监测区域逐跳传输,并路由到汇聚节点,然后通过互联网或卫星抵达任务管理节点,最后用户通过任务管理节点配置和管理传感器网络以实现监测任务发布和数据收集。常见的无线局域网技术有蓝牙、WIFI、ZigBee,无线广域网技术有LPWAN、NB-IOT、4G和5G。特别是以“万物互联”为目标的5G将农业物联网数据传输效率带来“质的跃升”。
处理层是农业物联网的“灵魂”,通过信息处理技术对感知层采集的信息存储和挖掘分析形成预测预警、智能决策、优化控制和疾病诊断等智能模型,从而对农业生产和经营给出科学的指导。农业生产和经营过程中,数据信息是呈指数型爆炸产生,不仅是体量大,而且结构复杂、实时性强、关联度高,必须通过大数据技术处理、存储和管理,才能从海量数据中获取更多的价值。农业大数据技术平台是以Hadoop架构、MapReduce软件模型、其他组件补充的生态软件体系形成的分布式海量数据存储管理、运算处理和分析平台。数据挖掘是指从海量数据中通过算法搜索隐藏的信息关系,主要手段是机器学习、深度学习、计算机视觉等人工智能技术。只要获取隐藏知识,才能帮助决策者做出合理、正确的决定和决策。
应用层是农业物联网的“指挥室”。主要通过感知技术、传输技术、处理技术和设备进行软硬件综合集成,形成智能控制、监控决策、专家系统、物流溯源等等应用。根据生产、经营的和管理不同需求,开发出特定功能的应用,用户通过web端或移动客户端应用实时掌握信息、发出精准控制指令。可以说,先进技术发挥设备的最大生产力,综合应用改变人的工作方式,有利于做出更科学合理决策。
物联网相对于不同行业有不同的特点,智能物流、如智能交通、智能家居、智能医疗、智能城市综合治理等;这里简单介绍几种物联网行业应用,用以说明不同物联网应用行业之间的区别。
智能家居:智能家居就是对家居和室内环境进行远程监管。智能家居系统主要使用传感器和监控视频系统,这些终端信息将汇聚到家庭综合网关,然后通过移动网络(3G或LTE)或互联网传到数据处理中心,或直接传到用户的移动终端。注意智能家居系统不仅仅服务于居民家庭内部,更多地可能服务于商场超市等综合建筑,结合家庭基站设备,更具有应用前景。
智能家居系统无论用于商业建筑还是用于居民家庭,对信息安全的需求都不可或缺。对居民家庭来说,更注重隐私性的保护,因此家庭内部的监控视频需要可靠的保护,决不能被非法用户获取。对商业建筑内的监控系统,对控制信息的保护非常重要。如果控制信息被非法假冒,造成后果可能是非常严重的。
智能医疗:智能医疗就是通过现代电子技术手段使一些特殊情况的医疗服务从医院重负荷中解脱出来,包括智能家庭护理和监管系统,远程医疗系统的。智能家庭护理和监管系统需要医疗用传感器采集病人健康状况的一些参数(如血压、血糖、心率等),需要振动传感器采集病人可能摔倒或受撞击情况,通过预置的视频监控,将这些信息及时传到护理中心,使需要的病人得到救助;远程医疗系统则是将医疗设备采集的数据(如心电图、CD扫描图、验血报告)远程传输给有经验的医生(或专家组),远程医生根据数据对病情进行初步诊断后,由当地医生给予治疗措施。因此只能理疗系统除需要医疗所需器械或设备外,还需要医疗专用传感器。数据传输过程和数据库管理也是智能医疗系统中的关键。
智能医疗系统对信息安全的需求非常大。首先传感器采集的数据需要可靠的传输,不仅仅需要网络部分具有高可靠性,更不允许任何可能的伪造和非法篡改。另外,智能理疗系统通常与电子病历管理系统相连,而电子病历作为病人的隐私信息需要严格保护,因此信息安全是影响到智能医疗系统快速发展和应用的瓶颈。
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