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。农业是另一个因供需不一致而陷入混乱的行业。在不确定时期，技术可以为农业问题提供一些有数据支持的实用解决方案。
田间物联网传感器可以通过云平台直接向农民提供有关地形、土壤状况、实时温度等的信息。通过数据分析，农民可以制定应对任何不利天气的计划，甚至可以就下一季需要种植的作物做出决策。总体而言，可以使用物联网优化农业实践以获得最大产出。
物联网在农业中的另一个应用是可以对农业中使用的机械进行预测性维护。由于旧机器直接或间接导致环境问题，因此最好为它们配备支持物联网的传感器和预测性维护技术，以便能够及时发出报警信息，延长农业机械的使用寿命。
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定义
所谓“物联网”(Internet of
Things，IOT)，又称传感网，指的是将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网连接起来并形成一个可以实现智能化识别和可管理的网络。
早期的物联网是指依托射频识别技术的物流网络，随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大的变化。现阶段，物联网是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的各种信息传感设备，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现广域或大范围的人与物、物与物之间信息交换需求的互联。物联网依托多种信息获取技术，包括传感器、射频识别(RFID)、二维码、多媒体采集技术等。物联网的几个关键环节可以归纳为“感知、传输、处理”。
物联网行业发展前景及趋势分析
1、产业物联网占比逐渐上升
根据信通院于2020年12月发布的《2020中国物联网白皮书》，2019年中国物联网连接数中产业物联网和消费者市场各占一半，预计到2025年，物联网连接数的大部分增长来自于产业市场，产业物联网的连接数将占到总体的61%。由此来看，未来产业物联网的市场发展潜力大于消费物联网。
2、市场规模不断增大
目前，物联网在全球呈现快速发展趋势，欧、美、日、韩等国均将物联网作为重要战略新兴产业推进，但在繁荣景象背后却仍存在着众多阻碍发展的因素。其中核心标准的缺失，尤其是作为顶层设计的物联网参考架构等基础标准目前仍处于空白，基于争夺物联网产业主导权，各国对国际标准方面的竞争亦日趋白热化。
新冠疫情对于物联网行业来说犹如达摩利斯之剑，一方面疫情导致全球技术供应链出现一定的停滞期，另一方面疫情助推中国物联网的渗透。2020年无人工厂、无人配送、无人零售、远程教学、远程医疗等“无接触经济”的爆发均离不开物联网技术的支撑。综合多方面的情况分析，前瞻认为未来5年中国物联网的发展将保持高速增长，到2026年市场规模超过6万亿元。
以上数据参考前瞻产业研究院《中国物联网行业细分市场需求与投资机会分析报告》。
——河北县域特色产业集群样本50
作者：魏 鑫
一、突如其来，国家战略带来的新挑战
国家建设雄安新区的战略一经发布，让包括安新县三台镇在内的这片土地一片欢腾。然而，三台鞋业集群处于新区规划起步区内，随着雄安新区的建设，北方鞋都面临一系列挑战。雄安新区规划遵循“世界眼光、国际标准、中国特色、高点定位”理念，发展目标为“贯彻新发展理念的创新发展示范区”，创新驱动是新区发展的基点，主导产业将主要围绕生物制药、电子 科技 、高端制造、互联网+、现代服务业等。而鞋服产业属于传统、劳动密集行业，与新区的发展规划存在严重冲突，这将导致安新县鞋服配套产业萎缩，因此产业转型和转移势在必行。
对于一个日臻成熟的大型特色产业集群来说，在其发展的关键 历史 节点，突发性事件对其造成的巨大冲击和威胁显而易见。沧海横流，方显英雄本色。
二、发展 历史 ：“北方鞋都”——中国鞋业的隐形冠军
河北安新县三台镇是中国北方最大的制鞋生产基地，不仅为鞋这个传统的消费产品引进了高技术，创造了省级名牌，形成了产业园区，还成立了安新县鞋服鞋材行业协会，为中国北方鞋服行业的规范化和长远发展奠定了基础。
中国制鞋产区逐渐形成两极格局：南有晋江，北有三台。河北安新县制鞋行业主要集中在三台镇，在2017年国家设立雄安新区之前，已经形成了完善而庞大的制鞋产业集群。从1978年开始起步，迄今已有近40年发展史，历经3代创业者，2010年左右曾涌现各类企业近两万家。后经过多轮市场洗牌，三台镇现有制鞋企业1000余家，鞋材企业2000余家，制鞋生产线1000余条，年产能超过5亿双，年产值超过200亿元，直接或间接带动就业人口超过15万人，在中国中低端鞋业市场占有近半壁江山。正是因为“北方鞋都”的卓越贡献，三台镇于2016年荣膺由住建部、发改委、财政部等七部委评出的“全国重点镇”，是雄安新区所辖区域唯一上榜的全国名镇。
三、产业观察：“北方鞋都”，就是中国制造的缩影
目前的“北方鞋都”，就是中国制造的缩影，主要总结为以下三个根本特征。
（一） “北方鞋都”的优势，是聚焦细分市场的精耕细作。
从最早的皮鞋、棉鞋等品类入手，“北方鞋都”经过了近20年的市场摸索。上世纪末，“北方鞋都”抓住了运动休闲鞋这一新兴大品类快速上升的 历史 机遇， 赢得了十多年的快速发展。尤其是2008年北京奥运会之后，晋江鞋业完成了转型升级，抢占了国内运动休闲鞋领域一、二线品牌阵营，从而渐渐退出了中低端市场的生产制造环节。“北方鞋都”乘虚而入，趁机发力，一手抓品牌代工业务，一手抓自有品牌批发业务，逐渐确立了市场地位，国内外众多品牌如茵宝、阿迪王、李宁、双星、奇安达、赛力扬、达芙妮、Kappa等，开始将批量订单转移至“北方鞋都”产区生产。与此同时，“北方鞋都”也培植了一批自有品牌，出现了吉星宇、亿昌、新茂达、稳步、艺步、京雅、通天地、十只狼等一大批河北省著名商标。
聚焦大品类，锁定中低端。“北方鞋都”精耕细作、下足了工夫，形成了独特的产区优势，造就了让对手胆寒并名闻天下的“北方鞋都模式”。产品做深度, 品种多元化；营销做广度, 市场国际化。慢跑鞋、登山鞋、球鞋等各种运动鞋、滑板鞋、雪地靴、 时尚 潮鞋等各种休闲鞋，产品覆盖全国城乡市场, 并远销俄罗斯、南非、韩国和匈牙利等海外市场。
（二） “北方鞋都”的竞争力，来自于全产业链的高效率。
竞争力来自于全产业链的高效率。生产一双符合质量标准的鞋子，离不开一百多家企业的辛勤劳动。而一双鞋子从原材料到成品，再到及时交付给消费者，更是离不开全产业链的高效协作。
更重要的是，这个过程是在残酷的市场竞争中完成，是必须基于周期性营销环境变化的动态竞技。从洞察消费者需求，到形成产品策划理念和创意方案，到完成样品开发，到渠道订单获取，到批量生产组织，到海陆空物流传递，到多终端渠道分发。从消费者洞察到消费者认可，从概念品到试验品，从样品到产品，从商品到品牌，这其中的复杂程度不亚于任何一个充分竞争领域的“红海”市场。
“北方鞋都”锁定的是最大基数的金字塔底部市场，而底部市场往往门槛较低，竞争尤为惨烈。“差异化，全要素，低成本，高效率”，“北方鞋都”经过40余年行业沉淀，形成了国内最为齐全也最为高效的制鞋产业链，这也成了“北方鞋都”赖以生存发展的孵化器、看家宝和压舱石。
（三） “北方鞋都”的生命线，存在于自成体系的生态圈。
“北方鞋都”的现状, 就是生产制造基地的产业业态，就是专业产区，就是靠全产业链生存，就是对标供应链竞争，就是在比拼性价比、比拼快速反应、比拼要素成本和要素效率。这就是“北方鞋都”现有业态的生态现状。
聚焦细分市场进行精耕细作，形成了“北方鞋都”的现有产区优势；坚守创业精神凡事亲力亲为, 构筑了“北方鞋都”的 历史 生存根基；全产业链的高效率运作，彰显了“北方鞋都”产业集群的初级阶段竞争力；自成体系的生态圈，支撑了“北方鞋都”低层次生存发展的活力生命线。
在三台，每一种企业形态，包括数以万计的小作坊，都是保证“北方鞋都”生命活力的伟大细胞。
四、产业转移：“北方鞋都”变挑战为机遇
“北方鞋都”正处于转型升级的关键 历史 节点。辩证来看，产业转移既是 历史 性挑战，也是 历史 性机遇。要么从“地头蛇”跨越为龙，从此天高任我飞；要么依然在地面挣扎，甚至退化为“蚯蚓”，任人践踏。而其中，从产区品牌到全价值链品牌的转折点，也正是“北方鞋都”的生死关。
当“北方鞋都”遭遇国家战略，产业转移已是必然之路。是产业转移，也是生死转移，不是简单复制，还是化茧成蝶。
关于产业转移要从四个层面去看。
其一，关于“北方鞋都”的产业转移，必须做到“三位必须”：必须实现安全转移，必须实现 健康 存续，必须实现创新升级。存量盘是生存之基，是现金奶牛，是转型升级的物质条件，也是未来竞争力的核心构成。要保住存量盘不丢失，要保住原有的产业竞争力。这次产业转移，不仅仅是企业搬迁，还是产业链搬迁，更是生态圈的重建。让产业安全转移、 健康 存续并实现创新发展，必须做到要主动转移，要抱团转移，要专业转移，做到产业延续，凤凰涅槃。
其二，关于目的地选址，应符合三大基本原则：落得了地，扎得了根，活得更好。
其三，关于新产业集群生态圈建设，应遵循三大基本要求：成本洼地，效率高地，创新腹地。
其四，关于“北方鞋都”的产业转移，应理解其两大本质：是产业转移，其实更是产业升级；是产业转移，其实更是产能转移。
面对雄安新区设立带来的产业转型转移的挑战，安新县鞋服鞋材行业协会致力于发挥政企纽带连接作用，整合各方资源、汇聚各界力量，加快鞋服鞋材产业转型升级，谋划鞋服新城项目。秉着互信互利，精诚合作理念，与地方达成战略合作协议，共同支持雄安建设、服务雄安建设，推动鞋服鞋材资源整合、加快鞋服鞋材转型升级，力争打造雄安新区产业转移的示范性项目。
■向高邑县转移
2017年，石家庄高邑县“再造一个新高邑”发展目标的实现到了决战期，产业和经济发展行进到优化、升级的阶段，城镇化发展也到了进一步深化、 探索 新发展模式的关口。
与此同时，安新县鞋服鞋材行业协会项目团队认为最好的解决方案，是以大三台制鞋产区为基础打造一个鞋业特色小镇，完成产业链的整体搬迁，从而实现北方鞋都存量盘的异地再造，并同步完成产业的转型升级，进而实现北方鞋都增量盘的创新发展。
在这样的背景下，安新县鞋服鞋材行业协会将高邑县列为产业转移目的地，并完成了对高邑县的考察。最终，高邑在搬迁距离、优惠政策、可利用土地资源、营商环境、人文环境等方面的综合比选中脱颖而出。高邑县拥有已经规划好的2万亩省级工业园区，完成了九通一平，具备整体承接整个产业集群的能力。
2017年8月14日，安新县制鞋行业协会率企业代表和智库专家考察河北省石家庄市高邑县。8月25日，安新县制鞋行业协会与高邑县人民政府正式签约，“北方鞋都”正式定都高邑。
■向定州转移
2018年5月3日，中国建筑第六工程局有限公司、中国建筑东北设计研究院有限公司与安新县鞋服鞋材行业协会签订《雄安新区/制鞋产业转型升级/项目框架协议》。
雄安新区制鞋产业转型升级项目将在定州经济开发区规划占地面积约一万亩，建造总投资约120亿的定州鞋服新城，它将包含生产智慧厂房、物联网仓储物流中心，培训学校以及生产生活配套设施。
此外，三方还会在雄安新区设立雄安鞋服产业研究中心项目，将在项目园区内设立产业研发中心、技术学院、高端技术和产品展示中心、文化交流中心等产品推广配套设施。项目建成后将会是一座集生产、销售、展示、居住生活于一体、配套设施齐全的生态智能制造新城。
中国建筑第六工程局有限公司和中国建筑东北设计研究院有限公司有着丰富投资建设管理经验、领先的世界技术，必将助力鞋服鞋材产业的进一步提升。中建六局将在施工组织、资源配备、技术资金支持、综合保障等方面提供全方位服务，持续深入参与雄安新区建设，以“雄安质量”为标准竭力打造 社会 满意的精品工程，以实际行动诠释“品质保障、价值创造”的企业核心理念，为国家千年大计的落地实施贡献力量。
中国建筑东北设计研究院将为该项目提供全要素的，全生命周期的整体设计方案。集合各个专业优秀的骨干，以最精锐的力量参与其中。
五、战略举措
向前一步，聚沙成堆，化茧为蝶。从一个200亿产区到一个1000亿品牌矩阵，未来可期。
（一）留住品牌留住根
按照安新县制鞋业行业协会和产业迁移目的地人民政府达成了战略共识，各方将进行产业深度研究、产业科学规划和产城专业建设，努力将雄安新区安新县“北方鞋都”三台鞋业集群的生产功能在当地落地，完成产区转移，实现“北方鞋都”存量盘的异地再造。
同时，致力于完善交易集散、文化交流、技术创新、品牌孵化、标准制定和行业培训等更多产业功能，健全鞋业产业链，重构鞋业生态圈，完成产业升级，实现留住“北方鞋都”企业品牌的存续发展及增量盘的创新发展。
（二）选对土壤选对路
在“产业、文化、 旅游 、社区”四位一体的规划理念的指导下，北方鞋都新三台鞋业小镇将从根本上改变了原三台鞋业“集而不群”的状况。
按照目前的策划，新三台鞋业小镇”规划面积超过10平方公里，预计引入1000家企业，投资超过500亿元。项目建设共分为三期，预计通过5年左右的时间完成建设，项目建成后将成为中国北部最大的运动休闲鞋创新产销示范区。项目规划有管理智慧中枢、现代产业集群、现代商业集群和综合配套集群等四大功能区块，包括现代工业厂房、仓储物流、鞋服大集、品牌街区、电商部落、双创基地、固废发电、鞋履文化博物馆等近百个建设项目，定位精准，规划科学，功能齐全，布局合理。项目全部投产后年产能将突破10亿双，年产值将超过1000亿元，并将带动超过20万人就业。
（三）再造生育再造种
导入“特色小镇战略”实现产业转移。作为工业化和城镇化的最新形态，特色小镇代表了人类发展的先进文明成果，无论是从新常态下中国经济转型的角度考虑，还是目前国家的政策安排角度考虑，都值得大力鼓励。产业特色化，城市主题化，运营品牌化，高标准规划，系统化打造，专业化管理，产区品牌再造和零售品牌孵化同步实现。
成熟的产业支撑，系统的文化发掘，3A级景区的 旅游 标准，完善的社区配套，一个堪与德国奔驰 汽车 小镇比肩的国际化鞋业小镇呼之欲出。从一个现有的传统建制镇，到一个全面领先的国际鞋业小镇，是“北方鞋都”产业转移的首选路径。
农业物联网技术在蔬菜、温室大棚的应用“农业物联网”就是物联网技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用。按照物联网技术架构，农业物联网仍然通过“感知—传输—应用”的途径来实现对农业的应用。“感知”就是运用各类传感器，如温湿度传感器、光照强度传感器、PH值传感器、CO2传感器等设备，实时地采集大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖和农产品运输等环境中的温度、湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数信息；“传输”就是建立数据传输和转换方法，通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网络交互传递，实现农业生产环境信息的有效传输；“应用”就是将获取的大量农业信息进行融合、处理，使技术人员对多个大棚的环境进行监测控制和智能管理，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的，进而实现农业生产集约、高产、优质、高效、生态和安全的目标。
蔬菜大棚、温室大棚主要用于不适合蔬菜生长的季节，模拟蔬菜生长的自然条件，提供蔬菜适合生长的环境，而这个环境的实现不能凭感觉，需要引入农业物联网温室环境监控技术解决蔬菜生长环境的可控性，达到提高蔬菜生产效益的目的。
一、蔬菜温室大棚控制系统构建：
一个完整的蔬菜温室大棚自动控制系统包括数据采集、数据传输、数据分析和生产 *** 作系统等部分，每个部分在蔬菜生产中具有不同的功能，这些功能组合起来完成蔬菜生产的全过程。
二、蔬菜温室大棚物联网环境自动控制系统主要包括以下几个分系统部分：
1数据采集系统：
数据采集系统由无线传感器、供电电源或者蓄电池等组成；现场的监测元件包括温湿度、CO2浓度、土壤温湿度、土壤养分等监测元件。数据采集系统主要负责温室大棚内部的光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。
2数据传输系统：
数据传输系统由数据采集传感器，包括温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、光合有效辐射传感器、土壤温湿度传感器、CO2传感器、风向传感器等组成。传输方式：外部网络以基于IP网络技术和GPRS通信网络为基础进行传输；内部网络则采用短距离、低功率的ZigBee无线通信技术。基于ZigBee的无线传输模式中，传感器采集的数据通过ZigBee发送模块传送到中心节点上，同时，用户终端和一体化控制器间传送的控制指令也传送到中心节点上，中心节点再经过边缘网关将传感器数据、控制指令发送到上位机的业务平台。技术人员可以通过有线网络/无线网络访问上位机系统业务平台，实时监测大棚现场的传感器参数，控制大棚现场的相关设备。
3数据分析系统：
数据分析及显示部分包括电脑、软件、无线接收模块、报警系统，依据不同的环境、作物、生长期，实施不同的控制方案。
4实地环境 *** 控系统：
该分系统包括的灌溉控制系统可进行滴浇灌和微喷雾系统的控制，实现远程自动灌溉；土壤环境监测系统则利用土壤水分传感器、土壤湿度传感器等来实时获取土壤水分、湿度等数据，为灌溉控制系统和温湿度控制系统提供环境信息；温湿度监控系统可利用高精度传感器来采集农作物的生长环境信息，设定环境指标参数，当环境指标超出参数范围时，可自动启动风机降温系统、水暖加温系统、空气内循环系统等，以进行环境温湿度的调节。
利用农贸行业物联网建设的蔬菜温室大棚，能为温室大棚种植提供有效的控制蔬菜的生长环境的先进技术，使蔬菜获得适宜的生长环境，增加产量，以实现跨季节的蔬菜培育。
本专题我共整理了10篇文章，来自中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所、南京农业大学、英国林肯大学、华南农业大学、江南大学、国家农业智能装备工程技术研究中心、浙江大学、中国科学院、吉林农业大学、西北农林 科技 大学、国家信息农业工程技术中心等单位。
文章包含农产品质量安全纳米传感器、太阳能杀虫灯、分簇路由算法、农田物联网混合多跳路由算法、水产养殖溶解氧传感器研制、土壤养分近场遥测方法、农机远程智能管理平台、水肥浓度智能感知与精准配比、果园多机器人通信等内容，供大家阅读、参考。
专题--农业传感器与物联网
Topic--Agricultural Sensor and Internet of Things
[1]王培龙, 唐智勇 农产品质量安全纳米传感应用研究分析与展望[J] 智慧农业(中英文), 2020, 2(2): 1-10
WANG Peilong , TANG Zhiyong Application analysis and prospect of nanosensor in the quality and safety of agricultural products[J] Smart Agriculture, 2020, 2(2): 1-10
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[2]杨星, 舒磊, 黄凯, 李凯亮, 霍志强, 王彦飞, 王心怡, 卢巧玲, 张亚成 太阳能杀虫灯物联网故障诊断特征分析及潜在挑战[J] 智慧农业(中英文), 2020, 2(2): 11-27
YANG Xing, SHU Lei, HUANG Kai, LI Kailiang, HUO Zhiqiang, WANG Yanfei, WANG Xinyi, LU Qiaoling, ZHANG Yacheng Characteristics analysis and challenges for fault diagnosis in solar insecticidal lamps Internet of Things[J] Smart Agriculture, 2020, 2(2): 11-27
摘要： 太阳能杀虫灯物联网（SIL-IoTs）是一种基于农业场景与物联网技术的新型物理农业虫害防治工具，通过无线传输太阳能杀虫灯组件状态数据，用户可后台实时查看太阳能杀虫灯运行状态，具有杀虫计数、虫害区域定位、辅助农情监测等功能。但随着SIL-IoTs快速发展与广泛应用，故障诊断难和维护难等矛盾日益突出。基于此，本研究首先阐述了SIL-IoTs的结构和研究现状，分析了故障诊断的重要性，指出了故障诊断是保障其可靠性的主要手段。接着介绍了目前太阳能杀虫灯节点自身存在的故障及其在无线传感网络（WSNs）中的体现，并进一步对WSNs中的故障进行分类，包括基于行为、基于时间、基于组件以及基于影响区域的故障四类。随后讨论了统计方法、概率方法、层次路由方法、机器学习方法、拓扑控制方法和移动基站方法等目前主要使用的WSNs故障诊断方法。此外，还探讨了SIL-IoTs故障诊断策略，将故障诊断从行为上分为主动型诊断与被动型诊断策略，从监测类型上分为连续诊断、定期诊断、直接诊断与间接诊断策略，从设备上分为集中式、分布式与混合式策略。在以上故障诊断方法与策略的基础上，介绍了后台数据异常、部分节点通信异常、整个网络通信异常和未诊断出异常但实际存在异常四种故障现象下适用的WSNs故障诊断调试工具，如Sympathy、Clairvoyant、SNIF和Dustminer。最后，强调了SIL-IoTs的特性对故障诊断带来的潜在挑战，包括部署环境复杂、节点任务冲突、连续性区域节点无法传输数据和多种故障诊断失效等情形，并针对这些潜在挑战指出了合理的研究方向。由于SIL-IoTs为农业物联网中典型应用，因此本研究可扩展至其它农业物联网中，并为这些农业物联网的故障诊断提供参考。
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[3]汪进鸿, 韩宇星 用于作物表型信息边缘计算采集的认知无线传感器网络分簇路由算法[J] 智慧农业(中英文), 2020, 2(2): 28-47
WANG Jinhong, HAN Yuxing Cognitive radio sensor networks clustering routing algorithm for crop phenotypic information edge computing collection[J] Smart Agriculture, 2020, 2(2): 28-47
摘要： 随着无线终端数量的快速增长和多媒体图像等高带宽传输业务需求的增加，农业物联网相关领域可预见地会出现无线频谱资源紧缺问题。针对基于传统物联网的作物表型信息采集系统中存在由于节点密集部署导致数据传输过程容易出现频谱竞争、数据拥堵的现象以及固定电池的网络由于能耗不均衡引起监测周期缩减等诸多问题，本研究建立了一个认知无线传感器网络（CRSN）作物表型信息采集模型，并针对模型提出一种引入边缘计算机制的动态频谱和能耗均衡（DSEB）的事件驱动分簇路由算法。算法包括：（1）动态频谱感知分簇，采用层次聚类算法结合频谱感知获取的可用信道、节点间的距离、剩余能量和邻居节点度为相似度对被监控区域内的节点进行聚类分簇并选取簇头，构建分簇拓扑的过程对各分簇大小的均衡性引入奖励和惩罚因子，提升网络各分簇平均频谱利用率；（2）融入边缘计算的事件触发数据路由，根据构建的分簇拓扑结构，将待检测各区域变化异常表型信息触发事件以簇内汇聚和簇间中继交替迭代方式转发至汇聚节点，簇内汇聚包括直传和簇内中继，簇间中继包括主网关节点和次网关节点-主网关节点两种情况；（3）基于频谱变化和通信服务质量（QoS）的自适应重新分簇：基于主用户行为变化引起的可用信道改变，或分簇效果不佳对通信服务质量产生的干扰，触发CRSN进行自适应重新分簇。此外，本研究还提出了一种新的能耗均衡策略去能量消耗中心化（假设sink为中心），即在网关或簇头节点选取计算式中引入与节点到sink的距离成正比的权重系数。算法仿真结果表明，与采用K-medoid分簇和能量感知的事件驱动分簇(ERP)路由方案相比，在CRSN节点数为定值的前提下，基于DSEB的分簇路由算法在网络生存期与能效等方面均具有一定的改进；在主用户节点数为定值时，所提算法比其它两种算法具有更高频谱利用率。
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[5]矫雷子, 董大明, 赵贤德, 田宏武 基于调制近红外反射光谱的土壤养分近场遥测方法研究[J] 智慧农业(中英文), 2020, 2(2): 59-66
JIAO Leizi, DONG Daming, ZHAO Xiande, TIAN Hongwu Near-field telemetry detection of soil nutrient based on modulated near-infrared reflectance spectrum[J] Smart Agriculture, 2020, 2(2): 59-66
摘要： 土壤养分作为农业生产的重要指标，含量过少会降低农作物产量，过多则会造成环境污染。因此，快速、准确检测土壤养分对于精准施肥和提高作物产量具有重要意义。基于取样和化学分析的传统方法能够全面准确地检测土壤养分，但检测过程中土壤的取样及预处理过程繁琐、 *** 作复杂、费时费力，不能实现土壤养分的原位快速检测。本研究基于调制近红外光谱，提出了一种土壤养分主动式近场遥测方法，可有效避免土壤反射自然光的干扰。该方法使用波长范围1260~1610 nm的8通道窄带激光二极管作为近红外光源，通过测量8通道激光光束的土壤反射率，建立土壤养分中氮（N）关于土壤反射率的计量模型，实现了N的快速检测。在74组已知N含量的土壤样品中，选取54组作为训练集，20组作为预测集。基于一般线性模型，对训练集中土壤N含量与土壤反射率的定量化参数进行训练，筛选显著波段后的计量模型R2达到097。基于建立的计量模型，预测集中土壤N含量预测值与参考值的决定系数R2达到09，结果表明该方法具有土壤养分现场快速检测的能力。
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[6]朱登胜, 方慧, 胡韶明, 王文权, 周延锁, 王红艳, 刘飞, 何勇 农机远程智能管理平台研发及其应用[J] 智慧农业(中英文), 2020, 2(2): 67-81
ZHU Dengsheng, FANG Hui, HU Shaoming, WANG Wenquan, ZHOU Yansuo, WANG Hongyan, LIU Fei, HE Yong Development and application of an intelligent remote management platform for agricultural machinery[J] Smart Agriculture, 2020, 2(2): 67-81
摘要： 本研究针对农机管理实时数据少、农机实时作业监管困难、服务信息不对称等问题，首先提出专业化远程管理平台设计时应具有五大原则：专业化、标准化、云平台、模块化以及开放性。基于这些原则，本研究设计了基于大田作业智能传感技术、物联网技术、定位技术、遥感技术和地理信息系统的可定制化的通用农机远程智能管理平台。平台分别为各级政府管理部门、农机合作社、农机手、农户设计并实现了基于WebGIS 的农机信息库及农机位置服务、农机作业实时监测与管理、农田基础信息管理、田间作物基本信息管理、农机调度管理、农机补贴管理、农机作业订单管理等多个实用模块。研究着重分析了在当前的技术背景下，平台部分关键技术的实现方法，包括采用低精度GNSS定位系统前提下的作业面积的计算方法、GNSS定位数据处理过程中的数据问题分析、农机调度算法、作业传感器信息的集成等，并提出了以地块为核心的管理平台建设思路；同时提出农机作业管理平台将逐步从简单作业管理转向大田农机综合管理。本平台对同类型管理平台的研发具有一定的参考与借鉴作用。
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[7]金洲, 张俊卿, 郭红燕, 胡宜敏, 陈翔宇, 黄河, 王红艳 水肥浓度智能感知与精准配比系统研制与试验[J] 智慧农业(中英文), 2020, 2(2): 82-93
JIN Zhou, ZHANG Junqing, GUO Hongyan, HU Yimin, CHEN Xiangyu, HUANG He, WANG Hongyan Development and testing of intelligent sensing and precision proportioning system of water and fertilizer concentration[J] Smart Agriculture, 2020, 2(2): 82-93
摘要： 为解决农场当地当时的复合肥料精准化配料问题，本研究将水肥一体化智能灌溉施肥系统作为研究对象，构建了水肥浓度智能感知与精准配比系统。首先提出现场在线水肥溶液智能感知模型的快速建立方法，利用数据分析算法从传感器实时监测的一系列浓度梯度的肥料溶液中挖掘出模型。其次基于上述模型设计水肥浓度智能感知与精准配比系统的框架结构，阐述系统工作原理；并通过三种水体模拟在线配肥验证了该系统原位指导水肥浓度配比的有效性，同时评价了水体电导率对水肥配比浓度的干扰。试验结果表明，正则化条件下二阶的多项式拟合曲线是表达溶液电导率与水肥浓度的变化关系最优的模型，相关系数R2均大于0999，由此模型可得出用户关心的复合肥各指标浓度。三种水体模拟在线配肥结果表明，水体会干扰电导率导致无法准确反演水肥配比的浓度，相对偏差值超过了01。因此，本研究提出的在线水肥智能感知与精准配比系统实现了消除当地水体电导率对水肥配比准确性的干扰，通过模型计算实现复合肥精准化配比，并得出各指标浓度。该系统结构简单，配比精准，易与现有水肥一体机或者人工配肥系统结合使用，可广泛应用于设施农业栽培、果园栽培和大田经济作物栽培等环境下的精准智能施肥。
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[8]孙浩然, 孙琳, 毕春光, 于合龙 基于粒子群与模拟退火协同优化的农田物联网混合多跳路由算法[J] 智慧农业(中英文), 2020, 2(3): 98-107
SUN Haoran, SUN Lin, BI Chunguang, YU Helong Hybrid multi-hop routing algorithm for farmland IoT based on particle swarm and simulated annealing collaborative optimization method[J] Smart Agriculture, 2020, 2(3): 98-107
摘要： 农业无线传感器网络对农田土壤、环境和作物生长的多源异构信息的获取起关键作用。针对传感器在农田中非均匀分布且受到能量制约等问题，本研究提出了一种基于粒子群和模拟退火协同优化的农田物联网混合多跳路由算法（PSMR）。首先，通过节点剩余能量和节点度加权选择簇首，采用成簇结构实现异构网络高效动态组网。然后通过簇首间多跳数据结构解决簇首远距离传输能耗过高问题，利用粒子群与模拟退火协同优化方法提高算法收敛速度，实现sink节点加速采集簇首中的聚合数据。对算法的仿真试验结果表明，PSMR算法与基于能量有效负载均衡的多路径路由策略方法（EMR）相比，无线传感器网络生命周期提升了57%；与贪婪外围无状态路由算法（GPSR-A）相比，在相同的网络生命周期内，第1个死亡传感器节点推迟了两轮，剩余能量标准差减少了004 J，具有良好的网络能耗均衡性。本研究提出的PSMR算法通过簇首间多跳降低远端簇首额外能耗，提高了不同距离簇首的能耗均衡性能，为实现大规模农田复杂环境的长时间、高效、稳定地数据采集监测提供了技术基础，可提高农业物联网的资源利用效率。
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[9]毛文菊, 刘恒, 王东飞, 杨福增, 刘志杰 面向果园多机器人通信的AODV路由协议改进设计与测试[J] 智慧农业(中英文), 2021, 3(1): 96-108
MAO Wenju, LIU Heng, WANG Dongfei, YANG Fuzeng, LIU Zhijie Improved AODV routing protocol for multi-robot communication in orchard[J] Smart Agriculture, 2021, 3(1): 96-108
摘要： 针对多机器人在果园中作业时的通信需求，本研究基于Wi-Fi信号在桃园内接收强度预测模型，提出了一种引入优先节点和路径信号强度阈值的改进无线自组网按需平面距离向量路由协议（AODV-SP）。对AODV-SP报文进行设计，并利用NS2仿真软件对比了无线自组网按需平面距离向量路由协议（AODV）和AODV-SP在发起频率、路由开销、平均端到端时延及分组投递率4个方面的性能。仿真试验结果表明，本研究提出的AODV-SP路由协议在发起频率、路由开销、平均端到端时延及分组投递率4个方面的性能均优于AODV协议，其中节点的移动速度为5 m/s时，AODV-SP的路由发起频率和路由开销较AODV分别降低了365%和709%，节点的移动速度为8 m/s时，AODV-SP的分组投递率提高了059%，平均端到端时延降低了1309%。为进一步验证AODV-SP协议的性能，在实验室环境中搭建了基于领航-跟随法的小型多机器人无线通信物理平台并将AODV-SP在此平台应用，并进行了静态丢包率和动态测试。测试结果表明，节点相距25 m时静态丢包率为0，距离100 m时丢包率为2101%；动态行驶时能使机器人维持链状拓扑结构。本研究可为果园多机器人在实际环境中通信系统的搭建提供参考。
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[10]黄凯, 舒磊, 李凯亮, 杨星, 朱艳, 汪小旵, 苏勤 太阳能杀虫灯物联网节点的防盗防破坏设计及展望[J] 智慧农业(中英文), 2021, 3(1): 129-143
HUANG Kai, SHU Lei, LI Kailiang, YANG Xing, ZHU Yan, WANG Xiaochan, SU Qin Design and prospect for anti-theft and anti-destruction of nodes in Solar Insecticidal Lamps Internet of Things[J] Smart Agriculture, 2021, 3(1): 129-143
摘要： 太阳能杀虫灯在有效控制虫害的同时，可减少农药施药量。随着其部署数量的增加，被盗被破坏的报道也越来越多，严重影响了虫害防治效果并造成了较大的经济损失。为有效地解决太阳能杀虫灯物联网节点被盗被破坏问题，本研究以太阳能杀虫灯物联网为应用场景，对太阳能杀虫灯硬件进行改造设计以获取更多的传感信息；提出了太阳能杀虫灯辅助设备——无人机杀虫灯，用以被盗被破坏出现后的部署、追踪和巡检等应急应用。通过上述硬件层面的改造设计和增加辅助设备，可以获取更为全面的信息以判断太阳能杀虫灯物联网节点被盗被破坏情况。但考虑到被盗被破坏发生时间短，仅改造硬件层面还不足以实现快速准确判断。因此，本研究进一步从内部硬件、软件算法和外形结构设计三个层面，探讨了设备防盗防破坏的优化设计、设备防盗防破坏判断规则的建立、设备被盗被破坏的快速准确判断、设备被盗被破坏的应急措施、设备被盗被破坏的预测与防控，以及优化计算以降低网络数据传输负荷六个关键研究问题，并对设备防盗防破坏技术在太阳能杀虫灯物联网场景中的应用进行了展望。
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首先是实现精准管理数字化渗透到农业生产全过程。我国农业资源环境稀缺，发展现代农业必须走经济、集约、节约、高效的内涵式发展道路。将新的数字技术引入农业生产全过程，可以继续促进农业投入品的精准高效利用，促进农业成本节约、增效增收。通过电子农业监测、传感、数据分析等智能化手段，辅助科学决策，实现农业投入品精准投放、实现标准化生产和资源高效利用。
其次要加快农业科技创新，在智慧农业等领域取得重大突破。要求实施农业科技创新重点专项和项目，重点突破智能农业等领域的关键技术；推动农业全产业链转型升级。要求加强智慧农业等科技研发，实施智慧农业工程，推进农业物联网和农业装备智能化试点示范。
再者农业数字化转型与农业双碳战略的实现具有深度融合的基础。数字农业的发展为农业高质量发展提供了强大牵引力。通过数字经济改造农业产业生产经营服务体系，引领现代农业产业新业态新模式发展，在降低农业碳排放的同时有效提高农业绿色全要素生产率是中国农业发展的战略目标。实现农业碳峰值和碳中和。可以增强农业减碳增汇的数字核算能力，也可以有效监督农业“双碳”战略在基层的实施。
要知道数字技术逐渐渗透到农业产业的方方面面，数字技术与农业农村的融合加速，数字信息在我国农业发展中的应用越来越多。农民开始理解并接受使用高科技武装农业生产，增加农作物的总产量。随着城乡“数字鸿沟”不断缩小，大数据、物联网、云计算、人工智能等现代信息技术将逐步渗透到农村领域，推动农业高质量发展。人们也会更加深刻地感受到农业的数字化转型高效便捷。
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