物联网及其四层模型

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。

依托部署在农业生产现场的各种传感节点，农业物联网以及无人农业器械的配合是智慧农业的解决方案。因此极飞科技推出了一系列的产品例如：智慧农业管理平台，极飞物联网，农机自动驾驶系统，植保无人机，自动数据传输设备等等来解决类似智能温室大棚，大型农田里的水肥一体化，土壤里的病虫害。极飞可以在水果、蔬菜、茶叶和中药材等产业的生态农产品项目实施地区，通过安装土壤墒情、环境气候等农业物联网监测设备，实现对作物长势、环境条件、病虫害发生情况等信息的实时监测，监测数据实时传输到农业物联网云平台，通过计算机、智能手持终端和物联网终端等设备，实现气象、土壤等信息的查看、时空物联的远程精准控制。也可为企业以及农户提供农技指导、农业病虫害预警、农产品质量溯源等相关服务。通过智能化控制，减少劳动力及农资投入，提高农业生产效率。数据的积累还可为农业专家对各类农作物构建生产模型提供数据保障，为政府中心以及主管部门宏观监管决策提供数据支撑。

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农业，一直被认为是一个辛苦的行业，面朝黄土背朝天，主要依靠体力劳动，效率低下还非常劳累，而随着整个 社会 经济和科学技术的发展，以及我国乡村振兴战略的提出和实施，越来越多的资源投入到农业领域，我国农业也逐渐向高效、便捷、现代化发展。

现代农业的迅速发展， 温室大棚 为农作物创造了良好的生长环境。大棚栽培虽然在一定程度上减少了外界气象条件的制约，但是仍无法完全避免天气的影响。低温冻害、阴雨寡照、大风、高温高湿等天气均在不同程度上影响作物的生长发育、产量高低、品质优劣，面临:

现代化工业物联网传感器的发展，使农业技术推广势在必行。 高 科技 现代化的智慧农业势必 崛起！

借助物联网，智慧农业构建了集环境监控、精准调节于一体的农业生产系统，对不同的农业生产环境及对象进行 监测监管 ，通过传感设备检测环境的物理参数，对 土壤、虫情、气象 等生产环境状况进行实时 动态监控 ，使之符合农业生产标准，这些新技术的应用将大大改善农产品品质，使其符合市场需求，可以实现 供给与需求的有效对接 ，促进农业生产 精细化、高效化、现代化 发展。

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温室大棚基本组成

监控系统由智能温室云监控平台、气象站、网络模块、灌溉控制箱、空气温湿度传感器、土壤传感器、CO2传感器、光照传感器、施肥机、变频灌溉机、风机控制、卷帘机控制等部分组成。

云平台收集信息自动控制

通过检测温室内温度、湿度光照度等环境系数，上传至 云平台 ，并根据用户设定的温度、湿度等传感器上下限 自动或手动控制 大棚的卷帘、外遮阳、补水、通风设备，实现大棚的温度、湿度、光强度等环境参数的自动控制，大大提高了温室控制精度。同时，云平台收集的数据可以为 农产品溯源 提供有力依据。

室外气象同步检测

与室外气象站连接可实现对 室外气象 参数的检测，并根据控制要求控制各种执行结构，保持棚内各项指标的稳定，保证农作物的良好生长环境。特别适合我国 经济、高效型 温室控制要求。

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目前，滴灌技术有助于水资源缺乏地区的有效利用，成为了一项促进现代农业进步不可或缺的技术。节水灌溉技术也是受到了广泛的关注，近年来，滴灌技术发展迅速。接下来，这篇文章主要针对滴灌技术的现状与趋势进行简述。
探究滴灌技术的在农业上的发展现状与趋势
一、滴灌技术的特点
作为目前全球节水效果最好的灌溉技术, 滴灌优势的特点很明显, 这也是人们选择它的原因。
1大幅提高作物产量
滴灌技术可以为作物规律生长提供适量的供水和供肥, 把最好的水分、养料、通气环境传输到土壤根处, 促进作物的良性生长。而且, 使用滴灌时一般处于湿度最小的时候, 可以将作物受到病虫害的影响降到最低。
2水资源利用率较高
滴灌技术的节水能力一般能达到节水的60%以上。滴灌技术水分吸收如此之高是由于在输水过程中避免了水的损失和渗漏, 在地表的部分始终保持湿润, 也减少了地表水分的蒸发。
3供肥利用率得到有效提升
滴灌技术在供肥方面也是极为方便的, 不需要复杂的 *** 作就可以达到节约肥料和多次施肥的目的, 而且施肥过程基本能保证直接到达作物的根部, 使土壤的养分均衡覆盖到作物上。滴灌技术的这种供肥方式具有及时性和准确性。
二、滴灌技术发展现状及存在的主要问题
我国是人口大国, 对水资源和农业的需求都比较高, 而滴灌技术的发展, 可以解决我国用水紧张和农业需求的问题。本文具体介绍目前发展的现状及问题。
1滴灌技术在我国和新疆的发展现状
近年来, 我国和新疆自治区在农业节水方面的投入超过了60亿元, 并顺利开展了农业节水灌溉、土地改良、塔里木河流域综合治理等基本建设, 并对各个渠道做了防渗漏处理, 建设了标准更高的农用灌溉用地, 逐步扩大了全自治区土地灌溉的面积。就新疆来说, 灌溉技术的实际应用面积从当初的6000万亩左右发展到了现在的7000万亩以上, 其中滴灌技术应用的土地面积达到了3000万亩以上, 更是实现了1000万亩土地的节水灌溉。
2滴灌技术存在的主要问题
一是投资成本高。滴灌技术的发展在我国属于起步阶段, 需要大量资金做支持。我国作为农业大国, 很多时候在农业上投入资金不是为了经济效益, 所以得到的收益就会很少。而且, 这对于国内农民来说无疑是一件难事, 一方面他们节水意识不强。另一方面, 他们收入不高, 无法承担高投资的滴灌技术, 所以很多人并不会选择滴灌技术。这对于滴灌技术在我国的发展有着严重影响;二是, 自主研发水平不足。滴灌技术在全世界得到广泛推广, 主要是由于其特有的节水优势。我国很多公司加强了与国外的交流, 研发了与滴灌相关的技术, 并取得了一定的成绩。但这些公司并不推行自主研发, 主要还是以引进国外技术为主, 只是在引进的过程中简单做一下改变。因此, 在滴灌技术上我国不具有自主研发的水平和设备, 在生产滴灌技术的配套产品上还没有形成一个属于自己的系列, 这就使得滴灌技术无法顺利在农业中得到应用。

物联网在农业上的应用如下：

1、农业资源监测和利用领域。在农业资源监测和利用领域，利用各种资源卫星收集国土资源情况，利用先进的传感器、信息传输和互联网等综合化信息监测、传输、分析平台实现区域农业的统筹规划和资源监测。

如美国加州大学洛杉矶分校建立的林业资源环境监测网络，通过对加州地区的森林资源进行实时监测，为相应部门提供实时的资源利用信息，为统筹管理林业提供支撑。欧洲主要利用资源卫星对土地利用信息进行实时监测，其中，法国利用通信卫星技术对灾害性天气进行预报，对病虫害进行测报。

2、农业生态环境监测领域。在农业生态环境监测领域，农业物联网主要利用高科技手段构建先进农业生态环境监测网络，利用无线传感器技术、信息融合传输技术和智能分析技术感知生态环境变化。

如美国加州大学伯克利分校的研究人员通过无线传感器网络对大鸭岛上海燕的栖息情况进行了9个月周期性的环境监测，采用区域化静态MICA传感器节点部署，实现了无人侵、无破坏的对敏感野生动物及其栖息地的监测。

美国、法国和日本等一些国家主要综合运用建立覆盖全国的农业信息化平台，实现对农业生态环境的自动监测，保证农业生态环境的可持续发展。

湖南物联网应用技术专升本的学校有多所，以下是一些比较知名的学校：
1 湖南信息职业技术学院：该学院有物联网工程专业，是湖南省内物联网人才培养的著名高校之一。
2 湖南交通职业技术学院：该学院有物联网技术与应用、智能制造技术等相关专业，以培养工科人才而闻名。
3 湘南学院：该学院有物联网工程专业，也是湖南省内重要的本科高校之一。
当然，还有其他一些学校也开设了物联网相关专业，您可以结合自身情况和各个学校的情况进行选择。

随着社会的快速发展和国家政策对农业的大力支持，加之物联网技术的日渐成熟，物联网在传统农业领域的应用越来越广泛。农业是物联网技术的重点应用领域之一，也是物联网技术应用需求最迫切、难度最大、集成性特征最明显的领域。
近几年，物联网技术已被应用到农业的诸多领域，包括农业环境监测、温室大棚生产控制、节水灌溉、气象监测、产品安全与溯源、设备智能诊断管理等方方面面。
通过传感器所传输的数据，可以随时随地掌握作物的信息，对农作物进行远程管理，同时请专家或通过专家系统对作物的病虫害、长势等进行科学诊断与决策。现今，被提及最多的词语莫过于大数据、云计算。这些高精尖技术已被各个领域所熟知并运用。而与这两个词联系最为密切的另一个词是物联网技术。借势而行。传统农业面临发展机遇。
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相对于国外的规模化种植，我国农业种植相对落后，目前正在从传统的个体种植作业向规模化的现代种植农业作业转型。
物联网技术是解决农业目前问题的关键。那么，什么是农业物联网？它在农业中有哪些应用？
对于物联网技术在农业中的应用，基础技术是传感器网络的完善。传感系统的完善与否直接影响着整个农业物联网技术的运行。
那么什么是农业物联网呢？ 简单说，农业物联网具有几个关键的层面：前端生产信息的采集、信息的传输、信息的处理与应用。利用传感器采集土壤、气象、病虫害、农事 *** 作等生产过程中信息，将信息传输到云平台，通过云平台进行加工，为生产管理、质量追溯、农技服务等提供数据支撑是物联网技术在农业中的主要应用。
据了解，物联网技术已被应用到农业的诸多领域，包括农业环境监测、温室控制、节水灌溉、气象监测、产品安全与溯源、设备智能诊断管理等方方面面。
从应用层面来说，主要是从大田的种植、设施种植、畜禽养殖、水产养殖等的生产过程的应用。对于物联网在农业中的应用，目前应用最多的是生产过程中对于生产数据的采集和生产管理控制，以及流通环节的质量追溯。
在传统的以经验管理为主要模式的种植管理中，施肥、喷药、灌溉等由于经验不同，不同的种植人员会出现不同的种植结果，同时造成水资源浪费，过量施肥喷药等。随着规模化种植的不断推广，行业情形的不断变更，传统的经验管理不能适应规模化的生产作业模式，科学的先进管理方式必将取而代之。
应用物联网技术可以采集动植物信息，时时掌握动植物动态。传感器在农业生产中将起重要的作用。

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农业生产的进步，离不开技术创新。DJI 大疆农业以用户需求为导向，以技术创新为驱动，为全球用户提供基于无人机技术的智慧农业解决方案，推动农业生产转型升级。

智能高效，引领未来农业

先进的农业智能装备，完善的生产数据采集、处理、分析、决策系统，为农田规划、作物监测、病虫害防治、农事管理提供高效可靠的解决方案。

植保作业-T20 植保无人飞机

可对水稻、小麦、玉米、柑橘、棉花等作物进行病虫草害防治作业。

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搭配植保无人飞机，可对固体颗粒肥、种子等进行播撒作业，适用于水稻直播、草原补种、油菜播种、扬肥等多作业场景。

农田测绘-精灵 4 RTK

辅助农田 GIS 系统可视化建设及属性管理，记录农田环境变化，为精准农业提供基础地图，为农田规划提供依据，为处方图等精准农业方案提供数据。

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通过采集多光谱数据，快速获取农作物各生长阶段指数，对农作物长势进行实时监测，帮助用户迅速发现病虫草害，针对性采取植保措施，精准管理。

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可对农田、果园、山林环境进行模拟重建，对多光谱数据进行建图分析，为变量喷洒/施肥作业提供处方图，规划自主作业航线，帮助用户全面提升作业效率。

植保管家-大疆农业服务平台

专为飞防植保作业设计，APP 端拥有数据报表、作业记录、售后服务、线上教学等诸多实用功能，PC 端更支持统防统治管理功能，帮助用户高效开展植保作业。

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对棉花、柑橘、苹果、茶叶等经济作物种植进行数字化、智能化、精准化管理，为农业从事者提供更便捷、更高效的田间管理方案，降低运营成本，提产提质增收

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