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基于物联网的大田农业监测系统设计
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汪姚强吴名功霍星
摘要针对大田农业面积广、监测点多、监测设备布线和供电困难的现状，结合物联网技术的优势，设计一种基于物联网的大田农业监测系统。感知层选用各类无线传感器采集环境数据；传输层的物联网网关的通信利用433MHz无线波段和GPRS网络；融合层对原始数据进行解析、过滤、存储等处理；应用层的数据管理平台实现数据实时展示和可视化，对外接口实现数据共享。实验结果表明，该系统能很好地适应大田实际环境，并对大田环境进行有效监测，有效降低了人工成本和管理难度，具有良好的实用性。
关键词物联网；大田；农业；监测；系统
S126A0517-6611（2018）21-0197-03
AbstractInviewofthefactthattheareainthefieldistoowide，themonitoringpointsaretoomany，wiringandpowersupplyofequipmentsaredifficult，consideringtheadvantagesoftheInternetofThingstechnology，thispaperdesignsanagriculturalmonitoringsysteminfiledbasedonInternetofThings.First，theperceptionusesvarioustypesofwirelesssensorstocollectenvironmentaldata.Thenthegatewayintransportlayeruses433MHzwirelessbandandGPRSnetwork.Nexttheconvergencelayeranalyzesandfiltersandstoresoriginaldata.Finallyintheapplicationlayer，datamanagementplatformachievesdisplayofrealtimedataandvisualization，andtheexternalinterfaceachievesdatasharing.Theexperimentalresultsshowthat，thesystemcanadapttothefieldenvironmentwell，andmonitorthefieldenvironmenteffectively，greatlyreducinglaborcostsandmanagementdifficulties，soithasgoodpracticality.
KeywordsInternetofthings；Field；Agriculture；Monitor；System
我國是农业大国，用占世界7%的耕地养活了22%的人口[1]。将先进的科学技术应用于传统农业，可保质增产，降低生产成本。
物联网（internetofthings，IoT）指一个由信息传感设备和互联网结合而成的用于实现万物互联的巨大网络[2]。随着研究的深入，物联网被逐渐应用于各个领域，包括智能电网、智能交通、智能物流、智能医疗、智能家居等[3]。可见，物联网在农业领域也会有广阔的发展前景，国内外已有相关尝试[4]。我国存在很多的大田环境，典型的代表有北大荒、大型国有农场等。相比于普通农田、大棚，物联网技术运用在大田环境中会遇到更多的困难，主要体现在以下方面：①大田环境范围大、面积广，农作物种植面积动辄数千亩，需要监测的点众多，人工监测工作量巨大。
②鉴于大田环境面积广的特点，传统的可用于大棚环境下的有线设备将不再适用，因为布线的成本和维护难度很高，且布线过长导致的严重电压下降和信号损失也会影响设备的性能和寿命，因此，只能采用无线设备。但即便是无线设备，要保证几百米的无线传输距离也极具挑战性。③大田环境地势平坦，周围很少有屏障，因此监测设备经常要经历狂风暴雨等恶劣天气，这对设备的稳定性、可靠性提出了很高的要求。④除此之外，设备的野外长期供电，如何避免大型农业机械作业时带来误伤，都是需要考虑的问题。
针对上述问题，笔者根据大田环境下的实际应用需求，设计了一套基于物联网的大田农业监测系统，并在安徽省蚌埠市怀远县的龙亢农场开展了试点工作。
1系统总体架构
监测系统的结构如图1所示，
根据需求，基于物联网的大田农业监测系统可分为如下4层：①感知层，其主
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