物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論論文
近幾年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注，“物聯(lián)網(wǎng)”被稱(chēng)為繼計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。目前較為公認(rèn)的物聯(lián)網(wǎng)的定義是:通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái),進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了在任何時(shí)間、地點(diǎn)以及任何物質(zhì)都能夠進(jìn)行順暢通訊的泛在網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)是實(shí)現(xiàn)物與物之間的感知和通信，更是和人們的生活密不可分。
(一) 溫室系統(tǒng)
理想的溫室系統(tǒng)是一個(gè)小型恒定的密封環(huán)境。在以往的溫室中，都是由人工憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，固定的時(shí)間和固定的季節(jié)進(jìn)行相對(duì)固定的操作，所形成的溫室環(huán)境也是極其不穩(wěn)定，不恒定的。人為因素產(chǎn)生了很大的影響，結(jié)果也是因人而異。
而有一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠很好的解決這些問(wèn)題。提高溫室系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其主要的結(jié)構(gòu)和原理是：在溫室環(huán)境中部署多種植物、環(huán)境、土壤傳感器，如葉面溫度、葉面濕度、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、土壤溫度、土壤水分、土壤PH值等傳感器。加之與設(shè)施農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)相結(jié)合，產(chǎn)生了，新的現(xiàn)代化智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。在現(xiàn)場(chǎng)的終端傳感器節(jié)點(diǎn)不斷的將現(xiàn)場(chǎng)的傳感器采集到的環(huán)境以數(shù)值化的方式通過(guò)（GPRS、WIFI、Zigbee等）上傳到云端服務(wù)器。
云端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、決定。產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)機(jī)制，下發(fā)給下位控制端。控制現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)下位調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)接收到相應(yīng)的命令之后做出相應(yīng)的反應(yīng)。比如，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度傳感器采集到的溫度環(huán)境過(guò)低時(shí)，當(dāng)把數(shù)據(jù)上傳到云端，云端就會(huì)將這一溫度做一比較處理，發(fā)現(xiàn)該溫度低于警戒溫度，那就會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的機(jī)制，對(duì)下位控制加溫措施，并將溫度過(guò)低的警訊上
報(bào)給相應(yīng)的工作人員。工作人員可以選擇使用系統(tǒng)自動(dòng)控制或者手動(dòng)人工干預(yù)。時(shí)該溫室系統(tǒng)時(shí)時(shí)保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境中。使植物更加穩(wěn)定、健康的生長(zhǎng)提高產(chǎn)量。
（二）漁業(yè)水質(zhì)系統(tǒng)
長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者多以追求產(chǎn)量和近期經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，養(yǎng)殖密度過(guò)高，加上保護(hù)養(yǎng)殖環(huán)境意識(shí)淡薄，養(yǎng)殖病害呈逐年加重之勢(shì)，隨之而來(lái)的是藥物濫用現(xiàn)象較為普遍，以至于水域環(huán)境遭到不同程度的破壞，水產(chǎn)品質(zhì)量安全得不到有效保障，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重影響。影響水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的關(guān)鍵參數(shù)就是水溫、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亞硝酸鹽、PH等，但這些關(guān)鍵因素即看不見(jiàn)又摸不著很難準(zhǔn)確把握。現(xiàn)有的水產(chǎn)管理是以養(yǎng)殖經(jīng)驗(yàn)為指導(dǎo)，穩(wěn)定性極差。沒(méi)有對(duì)魚(yú)兒的生長(zhǎng)環(huán)境有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。往往一些災(zāi)難性的突變之前水質(zhì)中的相應(yīng)的微量元素發(fā)生了極大的變化但是只是靠人的肉眼是無(wú)法加以識(shí)別的。因此給漁業(yè)養(yǎng)殖戶(hù)門(mén)帶來(lái)的極大的損失。
但同樣可以為魚(yú)場(chǎng)提供一個(gè)專(zhuān)業(yè)的個(gè)性化的養(yǎng)殖解決方案。比如，以水中溫度、PH、溶解氧，電導(dǎo)率為采集終端，為客戶(hù)提供了一個(gè)觀察魚(yú)的眼睛和窗口。當(dāng)水中溶解氧過(guò)低時(shí)，云端就會(huì)開(kāi)啟增氧機(jī)，為魚(yú)兒提供充足的氧氣。用戶(hù)還可以通過(guò)手機(jī)端、現(xiàn)場(chǎng)按鍵開(kāi)關(guān)等等開(kāi)啟。當(dāng)魚(yú)兒需要進(jìn)食時(shí)，會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟投食機(jī)，甚至可以開(kāi)啟遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，由農(nóng)業(yè)專(zhuān)家在遠(yuǎn)端通過(guò)看相應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境畫(huà)面、傳感器數(shù)據(jù)做出診斷，指導(dǎo)農(nóng)戶(hù)。
(三) 小型氣象站系統(tǒng)
氣象自古以來(lái)就是與人們生活息息相關(guān)，在幾千年的人類(lèi)進(jìn)化過(guò)程中，人類(lèi)從早期的聽(tīng)天由命到后期的利用天氣。尤其是在農(nóng)業(yè)生活中，看天吃飯的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去，人們可以提前預(yù)知天氣，提前預(yù)防，將天氣帶來(lái)的災(zāi)害降到最小。 自動(dòng)氣象站在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域上有什么應(yīng)用?農(nóng)作物的生態(tài)環(huán)境不但給農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量有著很大的影響，同時(shí)也給農(nóng)民在種植農(nóng)作物中最關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題。氣象條件與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān) 。因此農(nóng)業(yè)小型氣象站應(yīng)運(yùn)而生。他可以為農(nóng)戶(hù)了解當(dāng)時(shí)天氣情況。通過(guò)數(shù)據(jù)分析來(lái)采取下一步的
狀況。不再盲目的看天、等天吃飯。農(nóng)業(yè)小氣象站主要有風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量，光照度，溫濕度等等。根據(jù)不同的需求來(lái)添加不同的傳感器。
目前國(guó)內(nèi)比較主流和先進(jìn)的自動(dòng)氣象站主要采用的是GPRS無(wú)線傳輸模式，氣象采集站通過(guò)信息平臺(tái)可以看到這些數(shù)據(jù)。我們可以采用GPRS甚至是wifi ，zigbee 。傳感器數(shù)量可以根據(jù)客戶(hù)不斷定制。采用太陽(yáng)能供電，或者小型風(fēng)力發(fā)電，做到無(wú)需人工參與，全自動(dòng)。使您對(duì)天氣有了一個(gè)更加直觀的認(rèn)知。
（四）花卉養(yǎng)殖系統(tǒng)
在溫室系統(tǒng)種植經(jīng)濟(jì)作物中，花卉養(yǎng)植可以說(shuō)具有很大的比重。每年中國(guó)甚至是世界種植作物中，觀賞性植物占到了很大的'市場(chǎng)份額。如何提高花卉的養(yǎng)殖質(zhì)量，讓花開(kāi)的更加漂亮，更加持久，這里除了科學(xué)的種植方法，如何做到科學(xué)有效的種植環(huán)境也起到重要的作用，在智能溫室基礎(chǔ)上為花卉的種植做研究和開(kāi)發(fā)，可以做到準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的觀測(cè)花卉的生長(zhǎng)和環(huán)境控制。
如今便可以智能養(yǎng)花，用數(shù)據(jù)來(lái)看花，通過(guò)植物桿徑生長(zhǎng)傳感器就可以知道植物每天生長(zhǎng)，葉面濕度，葉面溫度，土壤肥料，土壤PH，土壤溫度等等，這些眼睛在實(shí)時(shí)觀察著植物生長(zhǎng)的狀況，讓你無(wú)時(shí)無(wú)刻，只要想看一下現(xiàn)場(chǎng)溫室的生長(zhǎng)狀況只需要拿出手機(jī)或者打開(kāi)電腦，登錄云端系統(tǒng)，進(jìn)入自己的賬戶(hù)，就可以看到這些數(shù)據(jù)。
（五）智能養(yǎng)殖系統(tǒng)
家畜的養(yǎng)殖在人類(lèi)生活中密不可分，人類(lèi)馴化動(dòng)物用以食用或者幫助人類(lèi)生產(chǎn)，如今智慧農(nóng)業(yè)已經(jīng)到來(lái)，智慧養(yǎng)殖也就應(yīng)運(yùn)而生。
第一部分：數(shù)據(jù)采集部分
在養(yǎng)殖環(huán)境中，其生長(zhǎng)需要一個(gè)相對(duì)比較穩(wěn)定的環(huán)境。一些環(huán)境因素是主要參考，比如溫度、濕度、二氧化碳(CO2)、硫化氫(H2S)、一氧化碳（CO）、光照度等對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)起到了主要影
響，對(duì)其健康生長(zhǎng)密切相關(guān)。沈陽(yáng)智耕電子專(zhuān)門(mén)為養(yǎng)殖環(huán)境設(shè)計(jì)了適合于養(yǎng)殖環(huán)境的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用無(wú)線Zigbee組網(wǎng)，傳輸距離遠(yuǎn)，穿透性強(qiáng)。該系統(tǒng)適合于圈舍的潮濕環(huán)境，具有高安全性、可靠性、穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以24小時(shí)不間斷的工作，替您按上一雙眼睛，無(wú)時(shí)無(wú)刻注意著圈舍環(huán)境。您只需要在云端觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)即可。
第二部分：環(huán)境干預(yù)部分
由于圈舍內(nèi)動(dòng)物活動(dòng)或者舍外大氣環(huán)境的變化都會(huì)直接或者間接的影響圈舍內(nèi)的環(huán)境變化，從而舍內(nèi)環(huán)境不利于動(dòng)物的生長(zhǎng)，所以就需要環(huán)境干預(yù)部分的工作了。該部分與數(shù)據(jù)采集部分密切合作。數(shù)據(jù)采集部分采集到相應(yīng)的環(huán)境因素，某一部分環(huán)境因素超過(guò)設(shè)定的閾值，就會(huì)告知環(huán)境干預(yù)部分進(jìn)行相應(yīng)的環(huán)境干預(yù)操作。比如當(dāng)數(shù)據(jù)采集部分檢測(cè)到舍內(nèi)濕度過(guò)高超過(guò)了之前設(shè)定的閾值，那么接下就會(huì)啟動(dòng)環(huán)境干預(yù)部分進(jìn)行開(kāi)啟通風(fēng)窗進(jìn)行放風(fēng)，是濕度達(dá)到理想值之后又會(huì)關(guān)閉該通風(fēng)窗使舍內(nèi)濕度環(huán)境始終維持在一定的范圍內(nèi)。
第三部分：自動(dòng)養(yǎng)殖部分
僅僅是環(huán)境適宜動(dòng)物生長(zhǎng)了那還是不夠的，動(dòng)物們的飲食、飲水。甚至是除便相應(yīng)的飼養(yǎng)工作的進(jìn)行才能使家畜動(dòng)物的生長(zhǎng)。該部分可以自動(dòng)投水或者定時(shí)投水，集中喂食干凈衛(wèi)生。
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