發(fā)布時(shí)間：2023-08-27 15:03:43
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
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物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與相關(guān)技術(shù)
關(guān)鍵詞：數(shù)字湖南；高職教育；物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)
中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1673-8454（2013）21-0018-04
物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)被公認(rèn)為繼計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后信息產(chǎn)業(yè)的一次浪潮，代表了下一代信息技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。2010年10月18日，《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》正式出臺(tái)，物聯(lián)網(wǎng)被確認(rèn)為我國(guó)七大新興國(guó)家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)之一。湖南省委、省政府高度重視培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，明確提出：以“四化兩型”引領(lǐng)湖南科學(xué)發(fā)展、建設(shè)“四個(gè)湖南”，作為湖南“十二五”經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主線。2010年8月底，湖南省委、省政府正式對(duì)外《關(guān)于加快培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，重點(diǎn)發(fā)展先進(jìn)裝備制造業(yè)、新材料產(chǎn)業(yè)、電子信息、新能源產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)以及文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)等。2011年12月底，湖南省委省政府印發(fā)了《數(shù)字湖南建設(shè)綱要》，明確提出“加快推進(jìn)下一代互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智能終端、三網(wǎng)融合等領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)一百項(xiàng)信息技術(shù)重大成果的產(chǎn)業(yè)化”，并在政務(wù)領(lǐng)域、社會(huì)領(lǐng)域、數(shù)字文化等方面大力推進(jìn)信息化。這一系列的政策導(dǎo)向，有力助推了湖南的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
一、湖南物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
湖南省物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)。信息產(chǎn)業(yè)的高速增長(zhǎng)，帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)湖南省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動(dòng)作用日益明顯，已經(jīng)成為湖南區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要增長(zhǎng)點(diǎn)。
1.湖南發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)具備先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
湖南在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方面起步較早，已經(jīng)具備了一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)學(xué)研基礎(chǔ)。在傳感器方面，已有一批有實(shí)力的傳感器相關(guān)產(chǎn)品制造企業(yè)，具有一定的科研生產(chǎn)基礎(chǔ)。南車(chē)時(shí)代在智能傳感器、點(diǎn)式應(yīng)答器、電子標(biāo)簽、高速智能列車(chē)信息化系統(tǒng)等方面展開(kāi)了深入研發(fā)；湖南電信在Ipv6商用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面處于行業(yè)領(lǐng)先；國(guó)防科大、湖南大學(xué)、中南大學(xué)共同承擔(dān)了國(guó)家863傳感器網(wǎng)絡(luò)專項(xiàng)研究課題，對(duì)傳感網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性的應(yīng)用研究；湖南大學(xué)成立了物聯(lián)網(wǎng)研究中心等專門(mén)研究機(jī)構(gòu)并建立超級(jí)計(jì)算機(jī)中心；湖南伊愛(ài)衛(wèi)星監(jiān)控科技有限公司等企業(yè)在全球定位系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)、制造、銷(xiāo)售、服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)方面已有不少成功的案例。[1]
2.湖南發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)具備先發(fā)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)
湖南省委、省政府高度重視物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的培育和發(fā)展，大力扶持建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范重點(diǎn)項(xiàng)目。目前，湖南從事物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)、生產(chǎn)和服務(wù)的企業(yè)達(dá)200多家，涉及傳感器、芯片設(shè)計(jì)、電子標(biāo)簽與讀寫(xiě)器具、智能終端、應(yīng)用軟件、系統(tǒng)集成、運(yùn)營(yíng)服務(wù)等物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的多數(shù)環(huán)節(jié)。在智能高速列車(chē)控制、手機(jī)移動(dòng)支付、金融稅控設(shè)備、中小型水電站遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域，湖南省部分企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)在國(guó)內(nèi)占有優(yōu)勢(shì)地位。
3.湖南發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)具備先行的應(yīng)用示范
湖南省作為移動(dòng)電子商務(wù)試點(diǎn)示范省，建成了中國(guó)移動(dòng)全網(wǎng)手機(jī)支付平臺(tái)，作為國(guó)家“三網(wǎng)融合”試點(diǎn)城省群，擁有長(zhǎng)株潭國(guó)家級(jí)“兩化融合”實(shí)驗(yàn)區(qū)和十一個(gè)省級(jí)“兩化融合”實(shí)驗(yàn)區(qū)，建成了湘潭九華物聯(lián)網(wǎng)示范基地、長(zhǎng)沙百果園現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范基地、郴州IPv6物聯(lián)網(wǎng)示范基地、湘西物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算平臺(tái)等一批產(chǎn)業(yè)示范基地，并在智能水利、智能農(nóng)業(yè)、智能工業(yè)、智能交通等多領(lǐng)域率先應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
二、湖南高職教育與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)現(xiàn)對(duì)接的可行性
湖南省大力培育和發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)加大科技創(chuàng)新支持力度，加快技術(shù)研發(fā)與成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用的同時(shí)，也存在著產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心關(guān)鍵技術(shù)缺失、物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系不完善、物聯(lián)網(wǎng)地址資源匱乏、物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模化應(yīng)用不足、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成不完善、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用人才缺乏等一系列問(wèn)題，在一定程度上制約了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。在關(guān)于如何發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的討論與研究中，國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心副研究員張永新認(rèn)為，發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵是掌握核心技術(shù)。掌握核心技術(shù)的主體在于“人”，如何培養(yǎng)掌握與發(fā)展核心技術(shù)的“人”成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵所在。[2]
關(guān)鍵詞:移動(dòng)苗床;自動(dòng)控制系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集;物聯(lián)網(wǎng);智能
0引言
目前，溫室是我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的主要形式，截至2009年，我國(guó)溫室面積已達(dá)到300萬(wàn)hm2。其中，大量的溫室移動(dòng)設(shè)備主要還是以老式的傳統(tǒng)機(jī)械為主，而苗床作為設(shè)施農(nóng)業(yè)中一種重要的育苗設(shè)備在我國(guó)部分地區(qū)雖已有推廣，但仍然還存在機(jī)械設(shè)備陳舊、自動(dòng)化水平不高及區(qū)域分布不均勻等問(wèn)題?！笆濉逼陂g，隨著我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型契機(jī)的到來(lái)，在“中國(guó)制造2025”的大環(huán)境下，現(xiàn)代自動(dòng)化農(nóng)業(yè)設(shè)備越來(lái)越受到關(guān)注和重視，而傳統(tǒng)的純粹依靠人工完成的農(nóng)業(yè)設(shè)備成本過(guò)高、作業(yè)效率低下，不再適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)備的發(fā)展需要?，F(xiàn)代自動(dòng)化農(nóng)業(yè)設(shè)備尤其是自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)，作為解決當(dāng)前人力成本過(guò)高及苗盤(pán)搬運(yùn)設(shè)備自動(dòng)化程度過(guò)低等問(wèn)題的一種智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)，將得到快速的發(fā)展;移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)作為致力于促使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)從粗放型向集約型方向發(fā)展的一整套智能化移動(dòng)設(shè)備在未來(lái)幾十年將逐漸被關(guān)注與研發(fā)。
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能制造技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)也將與現(xiàn)代IT技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，不斷推進(jìn)移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展。移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)作為溫室移動(dòng)設(shè)備中的重要組成部分，是產(chǎn)品和運(yùn)輸設(shè)備之間的溝通紐帶，可有效降低勞動(dòng)力成本、提高設(shè)備運(yùn)輸可靠性，具有智慧控制和智能感知的特點(diǎn)。在未來(lái)的溫室移動(dòng)設(shè)備中，移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)將利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息傳感技術(shù)，以一定的協(xié)議為基礎(chǔ)，更加智能、有效地連接互聯(lián)網(wǎng)與產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)的智能化，促進(jìn)溫室農(nóng)業(yè)設(shè)備的可持續(xù)發(fā)展。
1自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀
1．1國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀
近年來(lái)，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，尤其是高精度伺服系統(tǒng)及嵌入式系統(tǒng)的普遍應(yīng)用，世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家不斷加大農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的研究與開(kāi)發(fā)力度。這些研究以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以生產(chǎn)成本的降低為主要目標(biāo)，最終達(dá)到降低人力成本及資源合理配置的目標(biāo)，且研發(fā)中相當(dāng)多的自動(dòng)化農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品已達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的要求。以荷蘭為例，作為世界上設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展較為迅速的一個(gè)國(guó)家，在20世紀(jì)中，荷蘭在溫室園藝生產(chǎn)管理上投入了大量的勞動(dòng)力，其蔬菜生產(chǎn)34%，花卉和盆栽生產(chǎn)分別為27%與28%，并且勞動(dòng)力成本還在呈日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)。為減少勞動(dòng)成本、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)率，荷蘭在20世紀(jì)90年代已開(kāi)始大力發(fā)展溫室自動(dòng)化生產(chǎn)裝備系統(tǒng)，也包括自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)，目標(biāo)便是著力將生產(chǎn)作業(yè)自動(dòng)化、信息化、智能化。同時(shí)，自動(dòng)化生產(chǎn)企業(yè)也積極投身到創(chuàng)新開(kāi)發(fā)自動(dòng)控制系統(tǒng)中。例如，世界上知名的溫室自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠商“Logiqs”當(dāng)對(duì)積極進(jìn)行溫室自動(dòng)化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與研究，該企業(yè)研制的自動(dòng)化苗床設(shè)備(見(jiàn)圖2)采用先進(jìn)的伺服控制系統(tǒng)、傳感器反饋系統(tǒng)、自動(dòng)澆灌、照明系統(tǒng)及先進(jìn)的上位機(jī)管理系統(tǒng)，對(duì)不同種苗的苗盤(pán)進(jìn)行了集中式管理，不僅提高了自動(dòng)化生產(chǎn)效率，而且降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。如今，荷蘭通過(guò)大力發(fā)展自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫室自動(dòng)化移動(dòng)苗床高效自動(dòng)化生產(chǎn)，同時(shí)廣泛采用現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)(如先進(jìn)物流控制技術(shù)、電子信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、伺服控制技術(shù)及無(wú)線通信技術(shù)等)，使其大量的溫室移動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，從而形成大型的、完整的、可循環(huán)的自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)。
1．2國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)溫室自動(dòng)化設(shè)備的研制起步比較晚，到20世紀(jì)80年代中后期才初步形成了我國(guó)溫室工程技術(shù)體系。當(dāng)時(shí)，對(duì)于苗床的研制還僅僅停留在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，在研究移動(dòng)苗床自動(dòng)控制領(lǐng)域要晚于西方發(fā)達(dá)國(guó)家近10～20年。過(guò)去幾十年，我國(guó)移動(dòng)苗床主要以手動(dòng)式移動(dòng)苗床為主。此類苗床耗時(shí)、耗力，且對(duì)于勞動(dòng)力要求特別高，在苗盤(pán)移動(dòng)過(guò)程中要保證上面的種苗不受損傷。由于苗床一般安放在溫室中，處于密閉狀態(tài)，并且溫室里對(duì)溫度、濕度要求都較高，因此工人不能長(zhǎng)時(shí)間呆在里面，這一局限性也促進(jìn)了我國(guó)溫室自動(dòng)化控制系統(tǒng)的快速發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)家對(duì)溫室自動(dòng)化設(shè)備研發(fā)資金不斷投入，自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)作為其中一種現(xiàn)代自動(dòng)化農(nóng)業(yè)控制設(shè)備，近幾年已從單層人工運(yùn)輸發(fā)展成多層自動(dòng)運(yùn)輸，并且整個(gè)苗床自動(dòng)化相關(guān)配套設(shè)備已具有一定規(guī)模。通過(guò)從荷蘭、以色列、日本等一些設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速的國(guó)家引進(jìn)現(xiàn)代自動(dòng)化移動(dòng)苗床設(shè)備，再進(jìn)行消化、吸收與技術(shù)創(chuàng)新，我國(guó)許多設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)已取得較大的科技成果，有力地推動(dòng)了我國(guó)自動(dòng)化移動(dòng)苗床的發(fā)展。以杭州恒農(nóng)科技股份有限公司為例，該公司研發(fā)的自動(dòng)化立體移動(dòng)苗床系統(tǒng)除去機(jī)械框架，整個(gè)控制系統(tǒng)包括苗床搬運(yùn)車(chē)伺服電機(jī)控制系統(tǒng)、天車(chē)行走控制系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)生產(chǎn)管理系統(tǒng)。該設(shè)備已在上海都市菜園里正式投入使用，說(shuō)明我國(guó)移動(dòng)苗床設(shè)備的自動(dòng)化水平有了一定的提高。
1．2．1采用定位精準(zhǔn)的伺服控制系統(tǒng)
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著勞動(dòng)力成本的不斷上升，傳統(tǒng)的苗床移動(dòng)設(shè)備已滿足不了市場(chǎng)的需求。伺服控制系統(tǒng)作為目前國(guó)際上比較流行的一種驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)已被許多發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用在溫室自動(dòng)化設(shè)備上。我國(guó)在苗床自動(dòng)搬運(yùn)設(shè)備上也進(jìn)行了大量的研究，并且結(jié)合自身市場(chǎng)的需求，形成了一套完整的伺服定位控制系統(tǒng)。以上面介紹過(guò)的杭州恒農(nóng)科技股份研發(fā)的自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)為例，整個(gè)苗床搬運(yùn)車(chē)采用伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器，結(jié)合苗床架上的傳感器形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)上位機(jī)控制器可將苗床搬運(yùn)車(chē)沿著導(dǎo)軌準(zhǔn)確定位在溫室工廠里所需要的位置。這一套伺服控制系統(tǒng)也是目前國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)的溫室自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
1．2．2基于計(jì)算機(jī)物流管理模式已具備一定基礎(chǔ)
過(guò)去幾十年，我國(guó)在溫室工程技術(shù)初具規(guī)模時(shí)期，大量的溫室移動(dòng)設(shè)備包括苗床都采用人工或者半自動(dòng)的方式來(lái)進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)，可以說(shuō)在移動(dòng)苗床自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)管理水平方面一直處于落后的狀態(tài)。近幾年，隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)逐步擺脫傳統(tǒng)純粹依靠人工進(jìn)行苗床搬運(yùn)、澆水灌溉、燈光照明的一些固定式苗床設(shè)備，取而代之的是通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中管理作業(yè)的自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)。例如，目前已研發(fā)出全自動(dòng)控制的無(wú)土栽培營(yíng)養(yǎng)液灌溉系統(tǒng)、LED自動(dòng)輔助補(bǔ)光照明系統(tǒng)及基于計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的育苗選種系統(tǒng)等，并形成了一套相對(duì)完整的計(jì)算機(jī)物流管理模式，從而有效地保證了種苗培育的優(yōu)良性與科學(xué)性。這一自動(dòng)化管理模式降低了生產(chǎn)企業(yè)的勞動(dòng)力成本，增進(jìn)了企業(yè)的生產(chǎn)效益，也提高了我國(guó)溫室設(shè)備的自動(dòng)化水平。
1．2．3數(shù)據(jù)采集與傳輸更加科學(xué)、準(zhǔn)確
隨著現(xiàn)代傳感器、現(xiàn)場(chǎng)總線的廣泛應(yīng)用，過(guò)去溫室移動(dòng)苗床上種苗生長(zhǎng)數(shù)據(jù)難以采集與傳輸?shù)膯?wèn)題將得以解決，目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較多的農(nóng)用傳感器有溫濕度傳感器、位移傳感器及照度傳感器等。這些傳感器構(gòu)成了整個(gè)溫室大棚的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，為后期計(jì)算機(jī)分析種苗生長(zhǎng)狀況環(huán)節(jié)提供了大量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)必不可少的一部分。在現(xiàn)場(chǎng)總線方面，目前應(yīng)用比較多的主要是以CAN總線為主。它是德國(guó)BOSCH公司為解決現(xiàn)代汽車(chē)中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線，可以實(shí)現(xiàn)多主方式工作，通信速度可以達(dá)1Mbps/40m，最大通信距離可達(dá)10km，并且開(kāi)發(fā)成本僅為同類現(xiàn)場(chǎng)總線的1/3。由于苗床上種苗的生長(zhǎng)情況需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)上傳與下達(dá)需同步進(jìn)行，因此CAN總線目前被廣泛應(yīng)用在自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)中。
2目前自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題
我國(guó)對(duì)自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)的研究開(kāi)始于20世紀(jì)80年代，在近幾十年的發(fā)展中，通過(guò)不斷吸收國(guó)外農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)及自身的研究創(chuàng)新，已取得了良好的成績(jī);但與荷蘭、美國(guó)、以色列等一些設(shè)施農(nóng)業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，我國(guó)在設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備區(qū)域分布、自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性、后期系統(tǒng)維護(hù)上存在一定的問(wèn)題。
2．1部分地區(qū)移動(dòng)苗床的自動(dòng)化水平不高
當(dāng)前，雖然我國(guó)在溫室自動(dòng)化移動(dòng)苗床上取得了舉世矚目的成就，但我國(guó)幅員遼闊，目前只有在東部沿海等一些發(fā)達(dá)城市應(yīng)用了自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)，而這些地方恰恰土地供應(yīng)極度緊缺，溫室自動(dòng)化設(shè)備難以大面積推廣。在設(shè)施農(nóng)業(yè)較為集中的內(nèi)陸中原地區(qū)(如河南、新疆等地區(qū))，土地供應(yīng)面積充足，是發(fā)展自動(dòng)化設(shè)施農(nóng)業(yè)的良好區(qū)域。由于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢的原因，當(dāng)?shù)卦S多地區(qū)都還是以固定式苗床或者是純手工移動(dòng)苗床為主，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且勞動(dòng)力成本高，整體跟不上發(fā)達(dá)地區(qū)的苗床自動(dòng)化水平。因此，與美國(guó)、荷蘭和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家整體的移動(dòng)苗床自動(dòng)化水平相比，我國(guó)的移動(dòng)苗床自動(dòng)化水平還存在一定的差距。
2．2自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)的可靠性不夠
經(jīng)過(guò)幾十年的研究與創(chuàng)新，目前我國(guó)溫室自動(dòng)化設(shè)備在以自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)為核心的基礎(chǔ)上，已經(jīng)形成了一套完整的溫室自動(dòng)化控制系統(tǒng)，但在控制系統(tǒng)的成熟程度(即自動(dòng)化技術(shù)本身的可靠性)方面還有大量的工作要做。例如，在伺服控制電機(jī)上位機(jī)軟件層面，由于程序過(guò)于冗雜、CPU運(yùn)行過(guò)慢導(dǎo)致閉環(huán)反饋系統(tǒng)出現(xiàn)延時(shí)，進(jìn)而導(dǎo)致苗床搬運(yùn)車(chē)定位可靠性受到一定的影響，出現(xiàn)搬運(yùn)車(chē)定位不準(zhǔn)確及定位錯(cuò)誤等問(wèn)題。相比美國(guó)、荷蘭和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，在對(duì)移動(dòng)苗床上種苗生長(zhǎng)數(shù)據(jù)的檢測(cè)與調(diào)控技術(shù)上，我國(guó)研制生產(chǎn)的控制系統(tǒng)雖然能完成數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理的基本功能，但在長(zhǎng)時(shí)間、大容量、高負(fù)載的溫、光、水、氣、肥等因子的監(jiān)測(cè)和調(diào)控上，國(guó)內(nèi)控制設(shè)備的可靠性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，相比國(guó)外差距還是比較大。
2．3自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)的后期維護(hù)困難
過(guò)去20余年，由于我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)一直處于低位運(yùn)行的狀態(tài)，造成自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)方面的專業(yè)售后維修人才嚴(yán)重流失。隨著近些年設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的快速發(fā)展，我國(guó)部分發(fā)達(dá)地區(qū)率先研制出移動(dòng)苗床自動(dòng)化設(shè)備，雖然這些地區(qū)應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，但絕大多數(shù)的技術(shù)還是采用國(guó)外引進(jìn)、國(guó)內(nèi)消化的模式，從而造成目前這方面的人才極度匱乏。一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，便可能需要國(guó)外的技術(shù)支持，企業(yè)成本過(guò)高、維修周期過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題可能會(huì)造成自動(dòng)化設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間的閑置，甚至處于報(bào)廢無(wú)人維修的境地。
3發(fā)展趨勢(shì)
3．1苗床控制系統(tǒng)更加可靠、地區(qū)發(fā)展更加均衡
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活質(zhì)量的不斷提高，苗床控制系統(tǒng)作為設(shè)施農(nóng)業(yè)設(shè)備中的核心控制系統(tǒng)，其可靠性的設(shè)計(jì)直接影響到企業(yè)的信譽(yù)及國(guó)家整體設(shè)施農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化水平。因此，設(shè)施農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)整體的可靠性問(wèn)題已經(jīng)引起了國(guó)家農(nóng)業(yè)機(jī)械管理部門(mén)的高度重視，相關(guān)部門(mén)將陸續(xù)采取一系列的措施來(lái)保證整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性。未來(lái)自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)將告別傳統(tǒng)小批量生產(chǎn)的模式，取而代之的是大批量流水線生產(chǎn)，因此在控制系統(tǒng)電子元器件質(zhì)量上面需得到保障，從而使整個(gè)苗床控制系統(tǒng)的硬件可靠性得到逐步的提升。同時(shí)，隨著國(guó)家對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)資金扶持力度的不斷加大，無(wú)論從設(shè)備利潤(rùn)還是人才引進(jìn)方面，將迎來(lái)一個(gè)良好的窗口期。因此，在資金、人才的雙重保障下，未來(lái)整體設(shè)施農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性將得到一定的保證。在區(qū)域苗床自動(dòng)化控制水平分布方面，隨著國(guó)家整體經(jīng)濟(jì)水平、技術(shù)水平的不斷提升，未來(lái)將逐漸告別東、西部設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)化水平分布不均的現(xiàn)象，取而代之的將是西部土地資源充分地區(qū)廣泛使用自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制設(shè)備，從而促進(jìn)我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。
3．2苗床控制系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，向智能化方向發(fā)展
3．2．1機(jī)械視覺(jué)識(shí)別技術(shù)
機(jī)械視覺(jué)識(shí)別技術(shù)是目前相當(dāng)流行且發(fā)展十分迅速的一門(mén)技術(shù)，是集數(shù)字圖象處理、機(jī)械工程技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)及計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)于一體的工業(yè)機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)。它為機(jī)器設(shè)備增加了一雙眼睛，將計(jì)算機(jī)的快速識(shí)別與人類視覺(jué)的高度智能化結(jié)合在一起，通過(guò)對(duì)目標(biāo)物體圖像的采集和處理得出分析結(jié)果，并上傳到控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器自主判斷的能力。許多發(fā)達(dá)國(guó)家(如美國(guó)、日本)已在農(nóng)業(yè)機(jī)械視覺(jué)識(shí)別技術(shù)方面進(jìn)行了深入的研究，如苗床上種苗質(zhì)量鑒定、獲取種苗生長(zhǎng)狀態(tài)信息及種苗種類自動(dòng)篩選等。機(jī)械視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用將有效減少人工對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)決策的參與，使得自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)得到進(jìn)一步的提升。目前，我國(guó)該技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備上的應(yīng)用與研究還處于起步階段，未來(lái)隨著國(guó)家科技不斷的進(jìn)步，機(jī)械視覺(jué)識(shí)別技術(shù)在自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)上將得到廣泛的應(yīng)用。
3．2．2條碼識(shí)別技術(shù)
條碼識(shí)別技術(shù)作為一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，始于20世紀(jì)中葉的美國(guó)，是集光、電、機(jī)和計(jì)算機(jī)于一體，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并發(fā)送給控制系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息的準(zhǔn)確傳輸與獲取的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，也是迄今為止最為經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的信息管理技術(shù)。該技術(shù)能夠?qū)⒏鱾€(gè)領(lǐng)域的信息數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起，精確定位高速移動(dòng)的物體，為實(shí)現(xiàn)物流與信息流的同步、提高供應(yīng)鏈管理效率提供良好的技術(shù)手段。目前，在諸多物流控制系統(tǒng)中已經(jīng)廣泛采用該技術(shù)。對(duì)于自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)，在分練種苗時(shí)往往存在工作量太大、分練錯(cuò)誤等問(wèn)題，如果將各種條形碼貼在相應(yīng)的種苗盆上，然后通過(guò)條碼閱讀器將條形碼信息輸入到計(jì)算機(jī)中，再通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)種苗進(jìn)行分類管理，可有效降低成本及減少搬運(yùn)取苗錯(cuò)誤。因此，條碼識(shí)別技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合未來(lái)將廣泛應(yīng)用在苗床控制系統(tǒng)中。
3．2．3網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)
目前，自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊模塊廣泛采用以現(xiàn)場(chǎng)總線為主，而未來(lái)隨著苗床系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性、傳輸速率要求的不斷提升，以工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)為核心的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)將逐漸應(yīng)用在苗床控制系統(tǒng)中，目前眾多的工控廠家已經(jīng)逐漸將自己的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線向基于以太網(wǎng)技術(shù)的通訊技術(shù)靠攏。工業(yè)以太網(wǎng)顧名思義就是應(yīng)用在工業(yè)上的以太網(wǎng)，相比于現(xiàn)場(chǎng)總線，其有以下幾大優(yōu)點(diǎn):①可以滿足控制系統(tǒng)各個(gè)層次的要求，使企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)得以統(tǒng)一;②設(shè)備成本降低，以太網(wǎng)卡的價(jià)格是總線網(wǎng)絡(luò)價(jià)格的1/10;③工業(yè)以太網(wǎng)更容易與Internet集成，傳輸速率更加快。
4結(jié)論
自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)作為育苗輸送的一種農(nóng)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，在溫室現(xiàn)代化生產(chǎn)中擔(dān)當(dāng)著重要的角色。隨著我國(guó)溫室面積的不斷擴(kuò)張及社會(huì)生產(chǎn)要求的不斷上升，移動(dòng)苗床自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展是必然的趨勢(shì)。這種趨勢(shì)主要體現(xiàn)在智能化自動(dòng)控制模塊的廣泛應(yīng)用及相關(guān)技術(shù)可靠性的不斷完善。同時(shí)，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”概念的提出，從國(guó)家政策傾向出發(fā)已把農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化控制技術(shù)提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面，而自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)不僅減少了勞動(dòng)力成本、提高了產(chǎn)業(yè)效率，而且在擺脫農(nóng)業(yè)機(jī)械一直作為低端制造業(yè)這一困境方面做出了一定的貢獻(xiàn)。因此，在政策、技術(shù)、資金的三重推動(dòng)下，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備將引來(lái)良好的發(fā)展時(shí)期，自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)也將得到快速的發(fā)展。
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關(guān)鍵詞：溫室;設(shè)施農(nóng)業(yè);物聯(lián)網(wǎng);應(yīng)用研究
中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.04.011
Application and Research Direction of the Internet of Things on Facility Agriculture
JIA Bao-hong， QIAN Chun-yang， SONG Zhi-wen， WANG Jian-chun， LYV Xiong-jie， LI Feng-ju， LIU Shao-wei
（Information Institute of Tianjin Academy of Agricultural Sciences， Tianjin 300192， China）
Abstract：This paper preliminary discusses the current main restricting the further development of agriculture IOT bottleneck problem， put forward the applied research lacks is the key factor. Facility agriculture IOT application research to combine the production practice and future development trends， mainly in five aspects， including the data accumulation and analysis， research suitable application model， development for making a fool of Internet management system， study agriculture IOT application standards， strengthen the monitoring and research on crop physiological and ecological information.
Key words： greenhouse; facility agriculture; internet of things; application and research
農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理和服務(wù)中的具體應(yīng)用。它利用各類感知設(shè)備，采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品流通以及動(dòng)植物本體的相關(guān)信息，通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信無(wú)線網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)傳輸，最后通過(guò)智能化操作終端，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的過(guò)程監(jiān)控、科學(xué)決策和實(shí)時(shí)服務(wù)[1]。
近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用已經(jīng)涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖與畜牧業(yè)、種植業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工、運(yùn)輸與流通等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。由于設(shè)施農(nóng)業(yè)是在人為可控環(huán)境保護(hù)設(shè)施下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，更有利于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)助力設(shè)施農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)高效，因此設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣應(yīng)用成效最為顯著，前景十分廣闊。
1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)的歷史及現(xiàn)狀
發(fā)達(dá)國(guó)家設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展較快，20世紀(jì)后期就已經(jīng)有基于網(wǎng)絡(luò)化、分布式的溫室環(huán)境控制系統(tǒng)研發(fā)的報(bào)道，這與他們先進(jìn)的生產(chǎn)管理水平密切相關(guān)。英國(guó)研發(fā)出用于儲(chǔ)藏室或花園溫室的入侵警報(bào)系統(tǒng)和霜凍系統(tǒng)、通風(fēng)加熱控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程無(wú)線灑水系統(tǒng)等系列無(wú)線設(shè)備;日本研究開(kāi)發(fā)出“Open Plannet，OP”雙向遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，利用基于以太網(wǎng)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了溫室環(huán)境和視頻的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控[2]。荷蘭向花卉培育者提供植物生長(zhǎng)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下溫室植物的個(gè)性化追蹤管理。在美國(guó)，20%的精細(xì)農(nóng)業(yè)都應(yīng)用感知技術(shù)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息獲取、生產(chǎn)管理、輔助決策、智能實(shí)施中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。美國(guó)加州研發(fā)出的“草莓培育物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)植物的生長(zhǎng)狀況，根據(jù)土壤和環(huán)境空氣的動(dòng)態(tài)變化，自動(dòng)啟動(dòng)施肥澆水或溫度調(diào)節(jié)等智能設(shè)施。近年來(lái)，隨著一些發(fā)達(dá)國(guó)家大面積推廣精細(xì)化、自動(dòng)化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并針對(duì)作物生長(zhǎng)需要進(jìn)行生長(zhǎng)環(huán)境、農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)控制，使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以無(wú)縫接入，應(yīng)用環(huán)境較為完善[3]。著名的系統(tǒng)有英國(guó)開(kāi)發(fā)的農(nóng)業(yè)管理與決策選擇系統(tǒng)、美國(guó)的作物決策管理系統(tǒng)等[1]。有此作保證才能真正實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的智能決策與控制。這其中，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家尤其值得我們學(xué)習(xí)的是農(nóng)業(yè)知識(shí)處理與應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面，他們通過(guò)集成大量知識(shí)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)流通第一線數(shù)據(jù)，來(lái)為品種選擇、土壤營(yíng)養(yǎng)診斷、水肥管理、病蟲(chóng)害診斷、農(nóng)產(chǎn)品加工、流通等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程提供信息化服務(wù)。
我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的研究幾乎與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家同步進(jìn)行，在農(nóng)業(yè)上的研究應(yīng)用領(lǐng)域也較為廣泛。2011 年，農(nóng)業(yè)部了《全國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，包括北京市設(shè)施農(nóng)業(yè)在內(nèi)的三大國(guó)家級(jí)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范工程開(kāi)始啟動(dòng)， 2013年，上海、天津、安徽3個(gè)省市被農(nóng)業(yè)部列為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試點(diǎn)[4]，我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展駛?cè)肟燔?chē)道。迄今全國(guó)已有8個(gè)?。▍^(qū)、市）（另外還有黑龍江、內(nèi)蒙古、新疆）承擔(dān)的國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范工程和農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗(yàn)工程先后啟動(dòng)實(shí)施，并取得了階段性成果，也帶動(dòng)了各地農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。
成績(jī)較為突出的如：北京市重點(diǎn)開(kāi)展了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)用水管理、環(huán)境調(diào)控、設(shè)施農(nóng)業(yè)等方面的應(yīng)用示范，開(kāi)發(fā)了與農(nóng)業(yè)技術(shù)結(jié)合的墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為政府決策、農(nóng)戶技術(shù)指導(dǎo)、公眾消費(fèi)和設(shè)施蔬菜生產(chǎn)管理提供了便利，實(shí)現(xiàn)了設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)和農(nóng)業(yè)用水精細(xì)管理[5]。江蘇省則開(kāi)發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)管理平臺(tái)，側(cè)重對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)、豬舍生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，一定程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)業(yè)設(shè)施的自動(dòng)化管理，并逐漸開(kāi)始進(jìn)行規(guī)模推廣[6]。天津市建成了國(guó)際先進(jìn)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)施了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)物聯(lián)網(wǎng)智能化控制與管理工程。應(yīng)用種植業(yè)設(shè)施環(huán)境信息監(jiān)測(cè)、智能化控制與管理等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)了總面積逾667 hm2的核心試驗(yàn)基地，開(kāi)展了約1 000棟節(jié)能溫室的示范應(yīng)用。此外，國(guó)內(nèi)許多企業(yè)也加入到農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)行列，如北京昆侖海岸傳感技術(shù)有限公司、大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司、上海順舟網(wǎng)絡(luò)科技有限公司等在開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的同時(shí)，還提出了設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系解決方案來(lái)構(gòu)建設(shè)施農(nóng)業(yè)智能控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種類型和不同規(guī)模的生產(chǎn)需要 [7]。
2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用的發(fā)展瓶頸
雖然農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用成效較為顯著，但農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是項(xiàng)復(fù)雜的工程，在我國(guó)總體上尚處于試驗(yàn)階段，目前主要在示范型農(nóng)業(yè)、科研溫室等系統(tǒng)中有所應(yīng)用，距離大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用還需要一定時(shí)間。促進(jìn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)蓬勃持續(xù)發(fā)展，必須面對(duì)制約其發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。目前，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的主要問(wèn)題可以概括為以下3個(gè)方面。
一是優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)專用傳感器的缺乏。農(nóng)業(yè)部信息中心主任李昌健說(shuō)：“目前我國(guó)農(nóng)用傳感器種類不到世界的10%，國(guó)產(chǎn)化率低、缺乏市場(chǎng)規(guī)模效應(yīng)。在覆蓋面、適用性等方面還有很大提升空間[4]。”而且，國(guó)內(nèi)產(chǎn)農(nóng)用傳感器良莠混雜，質(zhì)量參差不齊，性能不夠穩(wěn)定，使得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，又沒(méi)有權(quán)威的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因此農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者很難信賴物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
二是資金投入大、回報(bào)周期長(zhǎng)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不僅一次性資金投入大，需要長(zhǎng)期更新維護(hù)，而且回報(bào)周期長(zhǎng)。目前，我國(guó)仍以小農(nóng)戶分散經(jīng)營(yíng)為主，農(nóng)業(yè)整體比較效益低下，對(duì)于普通農(nóng)民來(lái)講，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備價(jià)格偏高[4]，過(guò)于“高大上”，很難大面積推廣。只有規(guī)模經(jīng)營(yíng)或者高效種養(yǎng)殖業(yè)才更有利于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣應(yīng)用。
三是應(yīng)用研究缺乏，急需“接地氣”的生產(chǎn)應(yīng)用參數(shù)及軟件產(chǎn)品研發(fā)。目前國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)需求仍然是以設(shè)備采購(gòu)、網(wǎng)絡(luò)接入為主，在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上還主要停留在監(jiān)測(cè)與初步分析環(huán)節(jié)，沒(méi)有真正意義實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策和智能控制，根本原因在于對(duì)數(shù)據(jù)分析及其生產(chǎn)應(yīng)用的研究不夠重視。
綜合分析三方面問(wèn)題，首先對(duì)于設(shè)備問(wèn)題，我國(guó)的企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)普遍較為重視，相信隨著科技的迅猛發(fā)展，大批低成本、低功耗、性能好的各類農(nóng)業(yè)傳感器很快會(huì)在市場(chǎng)上涌現(xiàn)。其次對(duì)于資金問(wèn)題，當(dāng)前還是政府投入引導(dǎo)為主，隨著設(shè)備成本的降低，政府補(bǔ)貼的實(shí)施（據(jù)報(bào)道，有關(guān)部門(mén)正在研究建立農(nóng)業(yè)信息補(bǔ)貼制度，加快推動(dòng)將農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品和裝備納入農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼目錄[4]），將會(huì)引入電信運(yùn)營(yíng)商、企業(yè)、科研單位、高校等社會(huì)力量的加入，逐步形成政府引導(dǎo)、投資主體多元化、運(yùn)行維護(hù)市場(chǎng)化的格局。因此，制約農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)推廣應(yīng)用的最大瓶頸無(wú)疑是采集數(shù)據(jù)如何應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)如何為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的效益，即如何打破“拿上來(lái)一大堆數(shù)據(jù)，卻不知道干什么用”的窘?jīng)r。重視“應(yīng)用層”這個(gè)頂層設(shè)計(jì)，以應(yīng)用為導(dǎo)向來(lái)做研發(fā)，是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到今天必須引起重視的核心原則和目標(biāo)。
3 設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用研究方向
設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研究涉及的領(lǐng)域較為廣泛，確立研究方向要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，可以重點(diǎn)從5個(gè)方面研究入手。一是注重?cái)?shù)據(jù)的積累與分析，通過(guò)分析各類型數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)律，建立設(shè)施作物水肥管理模型、病蟲(chóng)害發(fā)生預(yù)警模型等，用于指導(dǎo)生產(chǎn);二是研究成本低、效果佳、面向不同作物栽培的各種類型設(shè)施的應(yīng)用模式，包括研究設(shè)施內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的布控、設(shè)備系統(tǒng)的集成等;三是開(kāi)發(fā)適用于當(dāng)?shù)卦O(shè)施生產(chǎn)實(shí)際、擴(kuò)展性好、操作簡(jiǎn)便的物聯(lián)網(wǎng)管理軟件，結(jié)合專家模型的嵌入，成為農(nóng)民身邊的技術(shù)管家;四是以農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用研究為基礎(chǔ)，制訂操作性強(qiáng)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，如針對(duì)不同設(shè)施蔬菜種植制定物聯(lián)網(wǎng)栽培管理應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、蔬菜環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成規(guī)范等，便于推廣應(yīng)用;五是加強(qiáng)作物生理生態(tài)信息的監(jiān)測(cè)與研究，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，研究作物生理生長(zhǎng)模型是提高設(shè)施作物生產(chǎn)潛力的根本和核心技術(shù)，有必要及早開(kāi)始規(guī)劃并實(shí)施[8-9]。
綜上所述，隨著科技的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)備將會(huì)日臻成熟，但要大規(guī)模推廣應(yīng)用，得到市場(chǎng)的認(rèn)可，還必須與各地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，不能操之過(guò)急。要優(yōu)先從基礎(chǔ)好、規(guī)?；潭雀?、產(chǎn)值高的行業(yè)入手，但更為關(guān)鍵的是要提升數(shù)據(jù)分析能力，加強(qiáng)應(yīng)用層面的把控與研究，才能充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)。
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關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智能農(nóng)業(yè)；應(yīng)用
隨著社會(huì)的飛速發(fā)展和科技水平的不斷提高，信息化產(chǎn)業(yè)在繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)以及移動(dòng)通信后出現(xiàn)了第三次改革的浪潮----物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)從字面意思理解為兩個(gè)物體相互連接的互聯(lián)網(wǎng)，就是將任意的兩個(gè)物體通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接在一起，以達(dá)到傳遞信息的目的。智能農(nóng)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是指在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的各種傳感器構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)對(duì)農(nóng)作物科學(xué)監(jiān)測(cè)、科學(xué)種植、科學(xué)管理，農(nóng)戶足不出戶的就可以對(duì)農(nóng)田進(jìn)行管理，這樣既可以解放勞動(dòng)力，又利于提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展。
一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中發(fā)展現(xiàn)狀
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷深入發(fā)展，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)、流通領(lǐng)域和養(yǎng)殖業(yè)方面逐步推廣這項(xiàng)技術(shù)。智能農(nóng)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要包括信息感知、信息傳輸、信息應(yīng)用三個(gè)結(jié)構(gòu)層面。信息感知技術(shù)就是通過(guò)把各種傳感器的節(jié)點(diǎn)相互連接來(lái)獲取農(nóng)田的基本數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握農(nóng)田的信息變化。信息傳輸技術(shù)就是通過(guò)各種方式利用傳感器接收信息，或者通過(guò)通信協(xié)議信息，使接收信息的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。信息應(yīng)用技術(shù)就是把獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理匯總，歸納出科學(xué)管理方法，用于指導(dǎo)農(nóng)田管理。
二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)近30年來(lái)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源緊缺和農(nóng)業(yè)對(duì)資源消耗過(guò)大的問(wèn)題對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的制約愈發(fā)明顯。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將先進(jìn)的傳感、通信和數(shù)據(jù)處理等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，構(gòu)建智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，是解決農(nóng)業(yè)發(fā)展滯后問(wèn)題的有效方法。
1.在農(nóng)業(yè)資源利用方面的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)充分利用GPS定位技術(shù)對(duì)土壤含水量、土壤溫度、光照進(jìn)行采集，對(duì)農(nóng)作物施肥、病蟲(chóng)害的防治、農(nóng)田管理以及農(nóng)業(yè)環(huán)境污染狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)以獲取更準(zhǔn)確的信息。通過(guò)這些信息的分析，可以歸納總結(jié)出解決方法，用于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理。
2.在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境方面的應(yīng)用。我國(guó)在重視農(nóng)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，也非常注重對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。我國(guó)在建立了農(nóng)業(yè)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)各地的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行全天候的監(jiān)測(cè)，并建立了對(duì)大氣和水環(huán)境的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等有害氣體和水溫、水質(zhì)等參數(shù)。
3.在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理方面的應(yīng)用。我國(guó)把農(nóng)業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)與高新技術(shù)緊密相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)化管理。我國(guó)在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面已經(jīng)建立了智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)水產(chǎn)品生長(zhǎng)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，快速找到解決方法。同時(shí)我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)方面也取得進(jìn)展，研制出了合理分配農(nóng)機(jī)資源的調(diào)度系統(tǒng)，尤其在秋收時(shí)期，能合理調(diào)度各地區(qū)的農(nóng)機(jī)具，使農(nóng)機(jī)具得到最大限度的利用。
4.在農(nóng)產(chǎn)品安全溯源方面的應(yīng)用。隨著人們生活水平和質(zhì)量的提高，人們對(duì)食品安全的關(guān)注度越來(lái)越高。為了保證人們能吃上放心的食品，國(guó)家建立了農(nóng)產(chǎn)品安全溯源系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)主要是通過(guò)條碼、IC卡等技術(shù)，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品從源頭開(kāi)始直到到消費(fèi)者手中都進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)，消費(fèi)者可以隨時(shí)隨地的查看農(nóng)產(chǎn)品每個(gè)流程的基本情況。
三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中的發(fā)展趨勢(shì)
現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)只是應(yīng)用在農(nóng)作物的育秧方面，即通過(guò)電腦對(duì)田間設(shè)備實(shí)行遠(yuǎn)程控制，及時(shí)了解田間的溫度、濕度、光照等數(shù)據(jù)，當(dāng)出現(xiàn)警戒值時(shí)，自動(dòng)調(diào)控設(shè)備進(jìn)行智能調(diào)節(jié)。在不久的將來(lái)，我們還可以通過(guò)更精密的傳感器和更嚴(yán)密的控制系統(tǒng)，對(duì)各個(gè)階段獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，以期得到更好的結(jié)果。未來(lái)幾年，在農(nóng)作物的灌溉階段，我們可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并結(jié)合水庫(kù)的水位、天氣和農(nóng)田干旱情況，進(jìn)行合理灌溉。在農(nóng)作物的收割階段，可以利用農(nóng)機(jī)資源的調(diào)度系統(tǒng)，及時(shí)掌握農(nóng)機(jī)具的工作情況和具置，對(duì)農(nóng)機(jī)具進(jìn)行合理調(diào)度和實(shí)時(shí)監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)具工作效率最大化。在農(nóng)作物運(yùn)輸階段，利用車(chē)輛的定位系統(tǒng)，及時(shí)了解車(chē)輛的行進(jìn)路線和運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)實(shí)時(shí)畫(huà)面和傳回的數(shù)據(jù)了解車(chē)廂內(nèi)的情況，及時(shí)調(diào)整車(chē)廂的溫度，并安裝防盜系統(tǒng)。在農(nóng)作物的存儲(chǔ)階段，通過(guò)全球眼或電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，及時(shí)了解糧庫(kù)內(nèi)溫濕度的變化情況，并通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到室內(nèi)溫濕度的平衡，為把糧食安全送到消費(fèi)者手中保駕護(hù)航。在農(nóng)產(chǎn)品加工階段，繼續(xù)加大對(duì)食品溯源系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)力度，使其廣泛應(yīng)用到對(duì)綠色食品的加工檢測(cè)上，用于乳制品生產(chǎn)的追溯源頭上，用于出口農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)及貿(mào)易上。當(dāng)然，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用還很多，還會(huì)朝著更加智能化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展。
四、結(jié)語(yǔ)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)屬于一種新型的技術(shù)，屬于智能技術(shù)的核心，也是新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的典型使用，但是，就現(xiàn)階段我國(guó)的實(shí)際情況來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還未形成系統(tǒng)的技術(shù)體系。本文從實(shí)用性角度出發(fā)，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的分析，結(jié)果顯示，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中有著巨大的應(yīng)用前景，相信在不久的將來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定可以成為輔助我國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)水平發(fā)展的核心技術(shù)。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】ZigBee;智能;農(nóng)業(yè)大棚;物聯(lián)網(wǎng)
一、概述
“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，大大節(jié)約成本;另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動(dòng)力。
智能控制是為了達(dá)到節(jié)能、舒適、便利的目的，要求對(duì)市政、家庭、農(nóng)業(yè)等的智能控制和監(jiān)視制定細(xì)致的策略和方案。但是，傳統(tǒng)的智能控制系統(tǒng)由于很多因素的制約，很難達(dá)到要求。為了解決這些問(wèn)題，業(yè)界嘗試了很多辦法，但基本上都屬于封閉式的，多采用私有協(xié)議，彼此間難以互通，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不透明，靈活性、擴(kuò)充性不佳。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，智能控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是走向開(kāi)放，尤其是智能控制與互聯(lián)網(wǎng)的融合是其中一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。
二、智能農(nóng)業(yè)大棚的應(yīng)用分析
通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的溫濕度信號(hào)、光照度以及土壤的水分等參數(shù)的采集，能夠根據(jù)用戶設(shè)定的參數(shù)，自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉設(shè)備，來(lái)達(dá)到大棚內(nèi)的參數(shù)平衡。這樣，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)信息的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)大棚內(nèi)設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管理。
大棚監(jiān)控及智能控制解決方案是通過(guò)光照、溫度、濕度等無(wú)線傳感器，對(duì)農(nóng)作物溫室內(nèi)的溫度，濕度信號(hào)以及光照、土壤溫度、土壤含水量、CO濃度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，自動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)閉指定設(shè)備（如遠(yuǎn)程控制澆灌、開(kāi)關(guān)卷簾等）。在每個(gè)智能農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)部署空氣溫濕度傳感器2只，用來(lái)監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)空氣溫度、空氣濕度參數(shù);每個(gè)農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)部署土壤溫度傳感器2只、土壤濕度傳感器2只、光照度傳感器2只，用來(lái)監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)土壤溫度、土壤水分、光照度等參數(shù)。所有傳感器一律采用直流24V電源供電，大棚內(nèi)僅需提供交流220V市電即可。 每個(gè)農(nóng)業(yè)大棚園區(qū)部署1套采集傳輸設(shè)備（包含中心節(jié)點(diǎn)、無(wú)線3G路由器、無(wú)線3G網(wǎng)卡等），用來(lái)傳輸各農(nóng)業(yè)大棚的傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備控制指令數(shù)據(jù)等到internet上與平臺(tái)服務(wù)器交互。 在每個(gè)需要智能控制功能的大棚內(nèi)安裝智能控制設(shè)備1套（包含一體化控制器、擴(kuò)展控制配電箱、電磁閥、電源轉(zhuǎn)換適配設(shè)備等），用來(lái)傳遞控制指令、響應(yīng)控制執(zhí)行設(shè)備。實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)的電動(dòng)卷簾、智能?chē)娝⒅悄芡L(fēng)等行為的實(shí)現(xiàn)。
三、系統(tǒng)架構(gòu)研究
1、總體架構(gòu)
系統(tǒng)的總體架構(gòu)分為傳感信息采集、視頻監(jiān)控、智能分析和遠(yuǎn)程控制四部分。
2、傳感信息采集分析：
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)溫室內(nèi)部光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數(shù)據(jù)的采集和控制。數(shù)據(jù)傳感器的上傳采用ZigBee無(wú)線傳感模式。 傳感器的數(shù)據(jù)上具有Zigbee模式和RS485模式兩種，RS485模式中數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有線的方式傳送，涉及大量的通訊布線。而在Zigbee傳輸模式中，傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)Zigbee發(fā)送模塊傳送到Zigbee中心節(jié)點(diǎn)上，用戶終端和一體化控制器間傳送的控制指令也通過(guò)Zigbee發(fā)送模塊傳送到中心節(jié)點(diǎn)上，省去了通訊線纜的部署工作。中心節(jié)點(diǎn)再經(jīng)過(guò)邊緣網(wǎng)關(guān)將傳感器數(shù)據(jù)、控制指令發(fā)送到上位機(jī)的業(yè)務(wù)平臺(tái)。用戶可以通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)上位機(jī)系統(tǒng)業(yè)務(wù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚現(xiàn)場(chǎng)的傳感器參數(shù)，控制大棚現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)設(shè)備。Zigbee模式具有部署靈活、擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)。所以，在這里我們采用的是Zigbee模式。
3、控制系統(tǒng)分析：
控制系統(tǒng)主要由一體化控制器、執(zhí)行設(shè)備和相關(guān)線路組成，通過(guò)一體化控制器可以自由控制各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行設(shè)備，包括噴水系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)等，噴水系統(tǒng)可支持噴淋、滴灌等多種設(shè)備，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)可支持卷簾、風(fēng)機(jī)等設(shè)備。 采集傳輸部分主要將設(shè)備采集到的數(shù)值傳送到服務(wù)器上，現(xiàn)有大棚設(shè)備支持3G、有線等多種數(shù)據(jù)傳輸方式，在傳輸協(xié)議上支持IPv4現(xiàn)網(wǎng)協(xié)議及下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6協(xié)議。 業(yè)務(wù)平臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)用戶提供智能大棚的所有功能展示，主要功能包括環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)空間/時(shí)間分布、歷史數(shù)據(jù)、超閾值告警和遠(yuǎn)程控制五個(gè)方面。用戶還可以根據(jù)需要添加視頻設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控功能。數(shù)據(jù)空間/時(shí)間分布將系統(tǒng)采集到的數(shù)值通過(guò)直觀的形式向用戶展示時(shí)間分布狀況（折線圖）和空間分布狀況（場(chǎng)圖）、歷史數(shù)據(jù)可以向用戶提供歷史一段時(shí)間的數(shù)值展示;超閾值告警則允許用戶制定自定義的數(shù)據(jù)范圍，并將超出范圍的情況反映給用戶。
四、智能農(nóng)業(yè)大棚主要功能
1、數(shù)據(jù)采集
能夠?qū)χ悄苻r(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)線采集，可以采集內(nèi)部的溫濕度、光照、以及土壤的水分等參數(shù)。
2、視頻監(jiān)控
用戶能夠?qū)崟r(shí)地通過(guò)電腦或手機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，觀察大棚內(nèi)作物生長(zhǎng)狀況。
3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
系統(tǒng)能夠?qū)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，以便日后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，方便日后查詢。
4、數(shù)據(jù)分析
系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線圖或柱狀圖分析，生成報(bào)表，根據(jù)分析后的數(shù)據(jù)，可以由此判斷出在什么條件下更適宜農(nóng)作物的生長(zhǎng)，為以后種植的提供依據(jù)。
5、遠(yuǎn)程控制
只要能夠聯(lián)網(wǎng)，在任何時(shí)刻都可以對(duì)大棚內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，以調(diào)節(jié)內(nèi)部的參數(shù)。
6、超限報(bào)警
用戶可以自行設(shè)置超限值，當(dāng)參數(shù)越過(guò)超限值時(shí)，可以通過(guò)監(jiān)控器或手機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，以便及時(shí)提醒用戶。
五、結(jié)束語(yǔ)
隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及，智能農(nóng)業(yè)大棚將會(huì)在以后扮演越來(lái)越重要的角色。對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起著非常重要的作用，同時(shí)也會(huì)推動(dòng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展。
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數(shù)據(jù)來(lái)源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站
二是受社會(huì)價(jià)值多元化的影響。當(dāng)今社會(huì)，由于市場(chǎng)主體 -US j ? e ' ?_T ?？U ：9.0pt;font-family：方正書(shū)宋簡(jiǎn)體;mso-bidi-font-family：宋體; color：black'>
最后，希望在本文的幫助下，新手設(shè)計(jì)師可以在Solidworks 2013軟件平臺(tái)下逐漸進(jìn)入角色，越來(lái)越順利。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；能力開(kāi)放；智能管道
Abstract:The limited application and high cost of the Internet of things (IoT) is caused by market segmentation and is constraining IoT development. To reduce deployment costs, it is necessary to collate resources across all the industrial chain in order to satisfy the common needs of users. The open enabler system of IoT comprises four kinds of enabler based on the common needs of different layers: terminal services, network and service, support and service, and applications and content services. We analyze key points in implementing a managed and controllable enabler for IoT.
Key words:Internet of things; open enabler; smart pipe
1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀
物聯(lián)網(wǎng)作為繼互聯(lián)網(wǎng)之后全球信息產(chǎn)業(yè)的又一次科技與經(jīng)濟(jì)浪潮[1-2]，對(duì)于加速整個(gè)社會(huì)信息化發(fā)展的進(jìn)程，促進(jìn)形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)具有重要的作用。隨著中國(guó)將物聯(lián)網(wǎng)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分[3]，圍繞物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)研究、產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用推廣等均呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展的勢(shì)頭。
從物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用來(lái)看，無(wú)論是以簡(jiǎn)單的機(jī)器類數(shù)據(jù)交互為特征的機(jī)器類通信(M2M)應(yīng)用，還是基于傳感網(wǎng)與通信網(wǎng)相結(jié)合的泛在應(yīng)用，在種類和用戶數(shù)量方面都在加速增長(zhǎng)[4]。
目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在電力、交通、物流、農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，并在環(huán)保、醫(yī)療、城市管理、安防等行業(yè)進(jìn)行了以應(yīng)用示范為主的嘗試[5-7]，正處于從產(chǎn)業(yè)啟動(dòng)期到大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣過(guò)渡的重要階段。物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)綜合的信息技術(shù)領(lǐng)域，也將為產(chǎn)業(yè)鏈各方拓展廣闊的市場(chǎng)空間。
對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)這樣一個(gè)規(guī)模龐大的市場(chǎng)，其健康發(fā)展需要包括設(shè)備制造商、系統(tǒng)集成商、運(yùn)營(yíng)商在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)之間的協(xié)同配合，并將是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀具有以下特點(diǎn)：
?應(yīng)用的種類和用戶數(shù)量初具規(guī)模，但與預(yù)期的市場(chǎng)規(guī)模相比，仍處于起步階段。
?應(yīng)用多集中在行業(yè)信息化領(lǐng)域，在個(gè)人和家庭領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用相對(duì)偏少。
?所處的行業(yè)相對(duì)集中，同時(shí)，受限于行業(yè)信息化的發(fā)展現(xiàn)狀，跨行業(yè)融合型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用尚未形成。
?由于未形成規(guī)模發(fā)展和普遍應(yīng)用，市場(chǎng)利潤(rùn)空間多集中在元器件制造、系統(tǒng)集成等環(huán)節(jié)，運(yùn)營(yíng)商以提供純通信服務(wù)為主。絕大多數(shù)情況下業(yè)務(wù)管理和運(yùn)營(yíng)由用戶自己完成，使用成本較高。
?細(xì)分市場(chǎng)需求龐雜，但集成商和運(yùn)營(yíng)商受限于成本壓力，均無(wú)法提供滿足客戶需求的服務(wù)。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀所體現(xiàn)出的上述特點(diǎn)也符合信息化發(fā)展的規(guī)律。物聯(lián)網(wǎng)作為一種信息化手段，同其他的信息技術(shù)相比，其與用戶的日常生產(chǎn)、工作和生活過(guò)程更加深度耦合，需面對(duì)用戶更加細(xì)分的需求，從而導(dǎo)致單個(gè)應(yīng)用的規(guī)模受限，并進(jìn)一步影響到應(yīng)用推廣和普及的成本。在目前的發(fā)展階段，為了更有效地促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的規(guī)模普及，需要盡可能地提煉出共性需求，并以專業(yè)化的服務(wù)滿足這些共性需求，降低應(yīng)用開(kāi)發(fā)、部署和維護(hù)成本，拓展更大的市場(chǎng)空間。這也是本文提出物聯(lián)網(wǎng)能力開(kāi)放的基本出發(fā)點(diǎn)和目標(biāo)所在。
2 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需求分析
2.1 用戶需求分類
從信息化角度分析，用戶對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的共性需求可分為4個(gè)層次，如圖1所示。
(1)基礎(chǔ)通信需求
基礎(chǔ)通信需求是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的最基本需求。用戶需要各種近距離或遠(yuǎn)距離的通信手段，通過(guò)短信、數(shù)據(jù)或語(yǔ)音等方式實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)終端與應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息交互。例如，在工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控中，將遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)測(cè)到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)封裝在短信或數(shù)據(jù)包中，通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)發(fā)送到后臺(tái)的控制系統(tǒng)。
基礎(chǔ)通信需求對(duì)應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)通信服務(wù)，可通過(guò)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)提供，此外，對(duì)于有特殊需求的行業(yè)，也可通過(guò)行業(yè)專用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。
(2)通信管理需求
通信管理需求的含義包括兩方面，一是在物聯(lián)網(wǎng)與生產(chǎn)和控制緊密結(jié)合的情況下，用戶需要比基礎(chǔ)通信服務(wù)更可靠的通信能力，以實(shí)現(xiàn)更可靠穩(wěn)定的數(shù)據(jù)交互；二是對(duì)于大規(guī)模部署的應(yīng)用，用戶可使用高效的管理手段，判斷通信過(guò)程和終端的狀態(tài)是否正常，對(duì)終端的軟硬件進(jìn)行批量升級(jí)，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，能快速定位發(fā)生故障的環(huán)節(jié)并進(jìn)行診斷恢復(fù)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)智能通道服務(wù)滿足通信管理需求，其核心是先于用戶發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，從而降低用戶的使用和管理成本。
(3)應(yīng)用需求
應(yīng)用需求包括信息采集、傳輸、控制和處理，以及用戶特定的業(yè)務(wù)邏輯在內(nèi)的信息化應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、部署和維護(hù)。應(yīng)用需求可涵蓋基礎(chǔ)通信需求和通信管理需求，還包括生產(chǎn)和管理等業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)和集成。從技術(shù)角度分析，物聯(lián)網(wǎng)僅提供了信息交互和處理的手段，要構(gòu)成一個(gè)完整的信息化應(yīng)用系統(tǒng)，還需要與用戶的核心業(yè)務(wù)有機(jī)結(jié)合。應(yīng)用需求通過(guò)應(yīng)用集成服務(wù)實(shí)現(xiàn)，目前大多數(shù)的示范類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項(xiàng)目均包含本類需求。
(4)信息聚合需求
信息聚合需求是指對(duì)于不同系統(tǒng)中的信息，按照用戶的特定需求和業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行篩選、分析、挖掘和組織，形成新的應(yīng)用。
信息聚合的前提是跨系統(tǒng)的信息共享。由于信息化系統(tǒng)的歸屬主體不同，技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式不同，且缺乏信息共享和交互標(biāo)準(zhǔn)，目前信息聚合類的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用較少。但隨著以無(wú)線城市為代表的各種跨行業(yè)應(yīng)用的逐漸啟動(dòng)，信息聚合服務(wù)需求將日趨增加。
2.2 需求及服務(wù)現(xiàn)狀分析
以上對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中所涉及的公共需求和對(duì)應(yīng)的服務(wù)進(jìn)行了歸納。從現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用部署的實(shí)際情況看，主要以基礎(chǔ)通信服務(wù)為主，但已體現(xiàn)出向智能通道服務(wù)、應(yīng)用集成服務(wù)甚至聚合服務(wù)轉(zhuǎn)型的發(fā)展趨勢(shì)。
目前以智能電網(wǎng)、智能環(huán)境等為代表的眾多有較強(qiáng)行業(yè)主體特征的示范項(xiàng)目，就是為未來(lái)相關(guān)行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案的規(guī)模推廣而進(jìn)行的先期試點(diǎn)。例如，在電力行業(yè)，要求對(duì)遠(yuǎn)程智能電表的工作狀態(tài)進(jìn)行有效管理；在安防領(lǐng)域，要求為客戶提供一體化的安防解決方案；在環(huán)保領(lǐng)域，需要基于各類環(huán)境指標(biāo)、人口數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和工業(yè)生產(chǎn)信息進(jìn)行前瞻性的分析，等等。
隨著用戶需求從基礎(chǔ)通信到信息聚合的復(fù)雜度的提升，所對(duì)應(yīng)的服務(wù)的附加價(jià)值也隨之增加，這對(duì)于產(chǎn)業(yè)鏈各方既是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。為此，無(wú)論是器件制造商、設(shè)備制造商、系統(tǒng)集成商和運(yùn)營(yíng)商，都在試圖拓展自己的服務(wù)領(lǐng)域，形成更大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。對(duì)于通信運(yùn)營(yíng)商，需要在提供基礎(chǔ)通信服務(wù)的基礎(chǔ)上，向提供智能通道服務(wù)、應(yīng)用集成服務(wù)和聚合服務(wù)的方向轉(zhuǎn)變，而這個(gè)轉(zhuǎn)變的前提就是能力開(kāi)放體系的建設(shè)，通過(guò)能力開(kāi)放體系更靈活地滿足客戶在不同層面的需求。
目前，國(guó)際和國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商均將能力開(kāi)放[8-12]和智能通道服務(wù)作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)的發(fā)展重點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上探索如何高效、低成本地提供應(yīng)用集成服務(wù)和聚合服務(wù)。
3 物聯(lián)網(wǎng)能力開(kāi)放體系
設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
3.1 能力開(kāi)放的目標(biāo)
運(yùn)營(yíng)商通過(guò)將與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的各類服務(wù)能力開(kāi)放給合作伙伴和用戶，逐步建立起可快速滿足用戶多樣化需求的、統(tǒng)一的、可持續(xù)發(fā)展的服務(wù)體系，并基于此形成可規(guī)模銷(xiāo)售和管理的業(yè)務(wù)產(chǎn)品。具體而言，能力開(kāi)放的目的包括以下幾方面：
(1)提供更有效、更豐富的服務(wù)，拓展價(jià)值空間，這是能力開(kāi)放最直接的目的。
在以往只提供純通道服務(wù)的基礎(chǔ)上，將更多的服務(wù)以“能力”這種統(tǒng)一的形式提供出來(lái)，滿足用戶的通信管理需求、應(yīng)用需求和信息聚合需求，從而提升在用戶物聯(lián)網(wǎng)信息化應(yīng)用中的服務(wù)比重。
(2)以專業(yè)化服務(wù)的方式滿足多用戶的共性需求，降低服務(wù)的提供和使用成本。
基于運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)建設(shè)成熟的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)環(huán)境和運(yùn)營(yíng)體系，可為用戶提供廣域范圍內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，有效拓展物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的種類和業(yè)務(wù)空間。此外，通過(guò)與云計(jì)算等技術(shù)有機(jī)結(jié)合，利用公共的軟、硬件設(shè)施和運(yùn)營(yíng)服務(wù)，可有效降低在系統(tǒng)研發(fā)、部署和運(yùn)維過(guò)程中的成本，并提高服務(wù)質(zhì)量，從而為用戶特別是沒(méi)有IT服務(wù)能力的用戶降低總體成本。
(3)使應(yīng)用開(kāi)發(fā)更加敏捷有效，迅速滿足客戶個(gè)性化需求。
針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用“碎片化大市場(chǎng)”的情況，將應(yīng)用開(kāi)發(fā)分為能力素材建設(shè)和業(yè)務(wù)邏輯開(kāi)發(fā)兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分。運(yùn)營(yíng)商及合作伙伴聚焦能力素材建設(shè)，用戶及應(yīng)用開(kāi)發(fā)合作伙伴(包括大量的獨(dú)立開(kāi)發(fā)者)則負(fù)責(zé)將用戶需求轉(zhuǎn)化為具體的業(yè)務(wù)流程，并利用底層所開(kāi)放出的服務(wù)能力實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。這種方式可以有效解決物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、開(kāi)發(fā)成本高的問(wèn)題，并有利于分散型應(yīng)用在能力層面的統(tǒng)一。
3.2 物聯(lián)網(wǎng)能力體系設(shè)計(jì)
與物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)對(duì)應(yīng)，物聯(lián)網(wǎng)可供開(kāi)放的能力包括以下4類：終端服務(wù)能力、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力、支撐服務(wù)能力、應(yīng)用和內(nèi)容服務(wù)能力，如圖2所示。
(1)終端服務(wù)能力
終端服務(wù)能力是指通過(guò)內(nèi)嵌在終端中的監(jiān)控軟件，主動(dòng)探測(cè)終端的工作狀態(tài)和位置等信息，并與平臺(tái)側(cè)進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端的遠(yuǎn)程管理、在線升級(jí)、安全管理等功能。終端服務(wù)能力的正常提供基于兩個(gè)前提：一是終端與平臺(tái)之間的通信鏈路正常，或者在發(fā)生通信異常時(shí)平臺(tái)和終端可通過(guò)心跳等機(jī)制發(fā)現(xiàn)；二是終端服務(wù)的機(jī)制流程工作正常，現(xiàn)階段各運(yùn)營(yíng)商尚無(wú)關(guān)于終端服務(wù)協(xié)議的統(tǒng)一定義，但從實(shí)現(xiàn)方式看，均考慮到物聯(lián)網(wǎng)終端的工作特點(diǎn)，在物聯(lián)網(wǎng)終端與平臺(tái)之間的報(bào)文交互上采用了低帶寬、小數(shù)據(jù)量的處理方式。
(2)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力是指可由運(yùn)營(yíng)商物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放出來(lái)的能力，具體包括：基礎(chǔ)通信功能(如短信、移動(dòng)數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)通信能力)、終端通信狀態(tài)通知與查詢(包括終端在線狀態(tài)/在網(wǎng)狀態(tài)、終端位置/漫游越界信息、終端IP地址和網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)(APN)等信息)、通信故障管理(如在短信發(fā)送失敗時(shí)向應(yīng)用側(cè)發(fā)出提示)。上述能力需要對(duì)短信息中心(SMSC)、歸屬位置寄存器(HLR)、網(wǎng)關(guān)通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)等設(shè)備進(jìn)行必要的功能增強(qiáng)方可實(shí)現(xiàn)。
(3)支撐服務(wù)能力
支撐服務(wù)能力為用戶提供計(jì)費(fèi)、流量管理和運(yùn)營(yíng)維護(hù)等服務(wù)。具體內(nèi)容包括：用戶帳戶信息的查詢和通知、額度告警設(shè)置和門(mén)限告警、業(yè)務(wù)詳單查詢、業(yè)務(wù)量統(tǒng)計(jì)分析，以及與運(yùn)維相關(guān)的運(yùn)算、存儲(chǔ)等一些IT服務(wù)能力。
(4)應(yīng)用和內(nèi)容服務(wù)能力
應(yīng)用和內(nèi)容服務(wù)能力是目前發(fā)展較成熟的一類能力。應(yīng)用和內(nèi)容包括兩個(gè)來(lái)源，一是運(yùn)營(yíng)商自身提供的各類增值服務(wù)；二是由第三方合作伙伴提供的應(yīng)用和行業(yè)特定信息，例如由金融行業(yè)合作伙伴提供的標(biāo)準(zhǔn)金融操作流程，由氣象部門(mén)提供的實(shí)時(shí)氣象和預(yù)報(bào)信息等。對(duì)于第二類應(yīng)用和內(nèi)容，需考慮通過(guò)何種方式引入到運(yùn)營(yíng)商的統(tǒng)一能力平臺(tái)，以及使用該應(yīng)用或內(nèi)容的商務(wù)模式。
3.3 物聯(lián)網(wǎng)能力的有序可控開(kāi)放
物聯(lián)網(wǎng)能力體系建設(shè)是一個(gè)逐步完善的過(guò)程，隨著新技術(shù)新業(yè)務(wù)的發(fā)展和市場(chǎng)的日趨成熟，每一類能力所包含的具體內(nèi)容及所適用的商務(wù)模式也將逐漸豐富，而用戶需求和應(yīng)用的特點(diǎn)也決定了物聯(lián)網(wǎng)能力開(kāi)放必然是一個(gè)有序、受控的漸進(jìn)過(guò)程。一方面，從信息化應(yīng)用尤其是行業(yè)應(yīng)用發(fā)展的角度看，從相對(duì)封閉到開(kāi)放性地使用外部所提供的能力是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程；另一方面，所開(kāi)放出來(lái)的能力作為面向用戶的一種服務(wù)，只有做到可管理、可運(yùn)營(yíng)，才能在滿足用戶需求的同時(shí)，為運(yùn)營(yíng)商和合作伙伴帶來(lái)增值空間。
能力開(kāi)放的先后順序取決于市場(chǎng)需求和技術(shù)可行性兩個(gè)方面。在前文所述4類物聯(lián)網(wǎng)能力中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力、應(yīng)用及內(nèi)容服務(wù)能力是發(fā)展相對(duì)成熟的領(lǐng)域，終端服務(wù)能力是目前討論和研究的熱點(diǎn)，各運(yùn)營(yíng)商分別以特有的方式實(shí)現(xiàn)了其中的部分功能，支撐服務(wù)能力的提供則由于涉及運(yùn)營(yíng)商自身計(jì)費(fèi)、營(yíng)帳和IT系統(tǒng)的改造，需要較長(zhǎng)的實(shí)現(xiàn)周期。具體到每一類能力中，不同能力的成熟度也有差異。
在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力中，基礎(chǔ)通信能力開(kāi)放已經(jīng)有標(biāo)準(zhǔn)的接口定義，但通信狀態(tài)管理和通信故障管理能力則需要對(duì)網(wǎng)元進(jìn)行改造和增強(qiáng)；在應(yīng)用及內(nèi)容服務(wù)能力中，運(yùn)營(yíng)商自有能力的開(kāi)放目前已實(shí)現(xiàn)，但第三方能力的開(kāi)放需要定義統(tǒng)一接口，逐漸引入并給外部用戶。
與有序開(kāi)放密切相關(guān)的另一個(gè)問(wèn)題是安全問(wèn)題，能力開(kāi)放過(guò)程中需要考慮的安全需求包括兩個(gè)方面：
(1)防止對(duì)能力的非法使用，只有當(dāng)用戶(的應(yīng)用系統(tǒng))訂購(gòu)了某種能力后，才能使用該能力。
(2)能力分為內(nèi)部能力和外部引入能力，對(duì)于內(nèi)部能力，其實(shí)現(xiàn)可能牽涉到運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)營(yíng)支撐等關(guān)鍵系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)能力的開(kāi)放不應(yīng)影響到現(xiàn)有業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行；對(duì)于從外部引入的能力，由于是通過(guò)統(tǒng)一的能力開(kāi)放平臺(tái)提供給用戶，所以需要能對(duì)其進(jìn)行有效監(jiān)控和審計(jì)，防止由于能力誤操作或錯(cuò)誤信息等對(duì)用戶信息化系統(tǒng)造成異常影響。
3.4 物聯(lián)網(wǎng)能力開(kāi)放方案設(shè)計(jì)要素
目前，物聯(lián)網(wǎng)能力開(kāi)放體系建設(shè)正處于起步階段，國(guó)內(nèi)外主流的運(yùn)營(yíng)商均已啟動(dòng)或推出相關(guān)服務(wù)。在設(shè)計(jì)能力開(kāi)放的具體實(shí)現(xiàn)方案時(shí)，需考慮以下因素：
(1)無(wú)論能力開(kāi)放的對(duì)象是自有業(yè)務(wù)還是非自有業(yè)務(wù)，在能力開(kāi)放平臺(tái)架構(gòu)和調(diào)用接口方面均應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃，從而在降低外部應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度的同時(shí)，最大限度地發(fā)揮能力服務(wù)的規(guī)模優(yōu)勢(shì)，降低研發(fā)、部署和維護(hù)成本。
(2)在設(shè)計(jì)具體的能力開(kāi)放方案時(shí)，應(yīng)考慮如何支撐多樣化的商務(wù)模式。如前所述，能力既包含運(yùn)營(yíng)商自有服務(wù)，也包含第三方提供的服務(wù)。為此，既需要支持傳統(tǒng)的通信費(fèi)、功能費(fèi)等計(jì)費(fèi)模式，也需要支持合作運(yùn)營(yíng)、收入分成、集成服務(wù)等模式。
(3)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用涵蓋的類型多種多樣，從應(yīng)用的地域性角度，可分為區(qū)域應(yīng)用和全網(wǎng)應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)能力開(kāi)放方案需綜合考慮及時(shí)滿足用戶需求和降低能力運(yùn)維成本等多個(gè)因素。對(duì)于區(qū)域型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，采用本地服務(wù)的方式可迅速滿足客戶需求，并降低維護(hù)成本；對(duì)于全網(wǎng)應(yīng)用，則需要通過(guò)統(tǒng)一的服務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的一點(diǎn)接入、全網(wǎng)服務(wù)。這就要求能力開(kāi)放系統(tǒng)采用分級(jí)部署等方式，并確保區(qū)域平臺(tái)與全網(wǎng)平臺(tái)在能力接口和處理流程方面的一致性。
4 結(jié)束語(yǔ)
以能力開(kāi)放迅速滿足用戶對(duì)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)在不同層面的需求，降低應(yīng)用的開(kāi)發(fā)、推廣和部署成本，已經(jīng)成為業(yè)界共識(shí)和趨勢(shì)。
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用的逐漸普及，能力開(kāi)放體系和系統(tǒng)建設(shè)也將逐步增強(qiáng)。下階段研究和建設(shè)的重點(diǎn)將集中在能力資源的豐富完善、能力開(kāi)放的規(guī)范化、與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)的更有機(jī)結(jié)合，以及能力開(kāi)放平臺(tái)的建設(shè)等方面。能力開(kāi)放對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的規(guī)模發(fā)展具有重要的意義，也將構(gòu)成未來(lái)以信息聚合服務(wù)和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同為特色的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)體系的基礎(chǔ)。
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收稿日期：2012-01-13
關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；應(yīng)用；發(fā)展
1電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用
在近些年的發(fā)展之中，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和科技都得到了相對(duì)巨大的進(jìn)步。在經(jīng)濟(jì)上，我國(guó)與國(guó)際接軌，開(kāi)始進(jìn)行國(guó)際貿(mào)易和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。在科技上，我國(guó)的科學(xué)研究成果開(kāi)始逐漸在人民的社會(huì)生活之中普及。隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展，智能式的家具和社會(huì)服務(wù)系統(tǒng)將成為社會(huì)發(fā)展的主流，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)也將成為未來(lái)人民生活之中的重要工具。
1.1農(nóng)業(yè)領(lǐng)域
我國(guó)當(dāng)前因?yàn)榍捌诘墓I(yè)發(fā)展而使得國(guó)家整體的環(huán)境遭到了破壞，再加上未及時(shí)進(jìn)行改善和修復(fù)，這就造成了我國(guó)生態(tài)環(huán)境和氣候的破壞，也影響了國(guó)家水資源的儲(chǔ)備。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作為極為依賴氣候變化的生產(chǎn)行業(yè)，在近些年的氣候變化之下，其生產(chǎn)的質(zhì)量和效率都受到了很大的影響。但是，在近幾年的科技發(fā)展的影響之下，基層政府開(kāi)始大力支持農(nóng)業(yè)的發(fā)展，不僅大力支持了先進(jìn)農(nóng)機(jī)技術(shù)的推廣和應(yīng)用，更是在科學(xué)建設(shè)的指導(dǎo)方針之下，進(jìn)行了科學(xué)的水利工程灌溉技術(shù)建設(shè)，進(jìn)一步加速了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。而電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)作為農(nóng)業(yè)機(jī)械和農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的控制中樞，可以很大程度的提高農(nóng)業(yè)設(shè)備的可操控性和減少了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的時(shí)間，對(duì)于現(xiàn)階段艱難的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有很大的幫助。
1.2工業(yè)領(lǐng)域
我國(guó)的發(fā)展一直對(duì)工業(yè)的重視程度極高，但是，我國(guó)的工業(yè)發(fā)展在發(fā)展的過(guò)程之中，一直是憑借資源和國(guó)家的人力支持進(jìn)行發(fā)展，在科技化生產(chǎn)在全世界盛行的今天，我國(guó)工業(yè)的生產(chǎn)能力還與發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)能力有相當(dāng)大的差距。為了在工業(yè)生產(chǎn)之上與國(guó)外的先進(jìn)國(guó)家進(jìn)行比較和競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)逐漸開(kāi)始推行在工業(yè)生產(chǎn)上的自動(dòng)化生產(chǎn)。自動(dòng)化生產(chǎn)的大量普及加強(qiáng)了我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，縮小了我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量與西方發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，彌補(bǔ)了我國(guó)的不足。如今，隨著我國(guó)科技的進(jìn)一步發(fā)展進(jìn)步，我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)將把更為先進(jìn)的電氣自動(dòng)化技術(shù)加入生產(chǎn)之中，更加增強(qiáng)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力。
1.3交通領(lǐng)域之中的應(yīng)用
我國(guó)的交通管理行業(yè)起步較晚，我國(guó)在二十世紀(jì)五十年代才開(kāi)始進(jìn)行交通工具的普及，交通行業(yè)才開(kāi)始初步發(fā)展。在發(fā)展的初期，交通行業(yè)并不能完全管束汽車(chē)的運(yùn)行，因此，在前期的發(fā)展過(guò)程之中，交通行業(yè)始終無(wú)法發(fā)揮作用。隨著交通燈在我國(guó)的普及，我國(guó)的交通行業(yè)也開(kāi)始了進(jìn)步，交通法規(guī)和交通法律的不斷出臺(tái)更是加速了交通行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。隨著科技的進(jìn)步，交通管束人員對(duì)于交通燈等交通管理設(shè)備的管理開(kāi)始變得更為方便，在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的幫助下，交通管理人員的工作效率也得到了提高。同時(shí)，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)也被應(yīng)用到了道路監(jiān)視的使用之中，工程人員使用電氣自動(dòng)化控制來(lái)對(duì)交通拍照和實(shí)時(shí)的交通違規(guī)檢測(cè)進(jìn)行控制，并在發(fā)現(xiàn)之后及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和上傳，極大的提高了交通管制的效率，降低了交通管理人員的工作強(qiáng)度，對(duì)于我國(guó)公共交通事業(yè)的發(fā)展有很大的好處。
1.4在服務(wù)業(yè)方面的應(yīng)用
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于生活質(zhì)量開(kāi)始有了更高的要求，社會(huì)服務(wù)業(yè)也開(kāi)始在此時(shí)逐漸發(fā)展，從人力的服務(wù)到現(xiàn)在，在科技的幫助之下，服務(wù)業(yè)實(shí)現(xiàn)了全面的自動(dòng)化服務(wù)。與信息技術(shù)和電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的結(jié)合使得服務(wù)行業(yè)的服務(wù)設(shè)備有了長(zhǎng)足的發(fā)展，自動(dòng)化在人民生活之中的普及極大的方便了人們的生活和就業(yè)，給人們的生活帶來(lái)了巨大的改變。
2電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展
隨著信息時(shí)代的到來(lái)，電子計(jì)算機(jī)作為時(shí)展的象征，其極廣的普及必將改變?nèi)嗣竦纳睢Ｓ?jì)算機(jī)的普及和發(fā)展更是推進(jìn)了電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，伴隨著信息時(shí)代的進(jìn)步，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)將變得更為人性化，其智能化的技術(shù)進(jìn)步將可以在人民的生活之中完成更多的工作，改善人民的現(xiàn)有生活現(xiàn)狀。在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展之中，信息化和智能化將成為控制系統(tǒng)的發(fā)展主流。隨著科技的發(fā)展，智能城市的概念開(kāi)始逐漸被城市建設(shè)和設(shè)計(jì)人員所接受。智慧城市主要是借助信息時(shí)代，人們之間信息傳遞的迅速和準(zhǔn)確，來(lái)完成傳統(tǒng)城市之中較為繁瑣的職能。智能城市的基本結(jié)構(gòu)與信息系統(tǒng)和電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)相結(jié)合，與現(xiàn)實(shí)生活之中的服務(wù)設(shè)施均是通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行鏈接。同時(shí)，城市之中所存在的交通攝像頭和傳感器方便了城市交通行業(yè)和安全行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量，有利于城市發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將生活之中可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)操控的結(jié)構(gòu)與智能設(shè)備相鏈接，通俗來(lái)講，就是將城市之中的水、電、油、氣等公共服務(wù)資源，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，與家庭或是個(gè)人的智能終端機(jī)相鏈接，以便于達(dá)到真正的互聯(lián)，形成更為深刻的智能生活環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用使得生活設(shè)施被連入互聯(lián)網(wǎng)之中，然后其取得的數(shù)據(jù)會(huì)上傳到云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器上，并經(jīng)過(guò)大量的計(jì)算，得出使用者的個(gè)人習(xí)慣，以便于在下一次服務(wù)時(shí)提供更為便捷且個(gè)性化的服務(wù)。在智慧城市的日常生活之中，經(jīng)過(guò)物聯(lián)網(wǎng)相鏈接并將數(shù)據(jù)上傳到云存儲(chǔ)之后，這些用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理之后，可以分析出用戶的個(gè)人習(xí)慣和個(gè)人愛(ài)好，經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)處理之后，可以提供更有價(jià)值的城市管理數(shù)據(jù)。在未來(lái)的城市建設(shè)之中，信息技術(shù)與電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的結(jié)合使得城市的建設(shè)變得更為簡(jiǎn)單，城市之中的服務(wù)部行業(yè)可以通過(guò)網(wǎng)路進(jìn)行管理和協(xié)調(diào)，交通行業(yè)和安保行業(yè)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行監(jiān)管和保護(hù)，兩者的有機(jī)結(jié)合加快了現(xiàn)代城市的發(fā)展。
3結(jié)論
電氣自動(dòng)化系統(tǒng)作為國(guó)家的科技生活之中極為重要的一個(gè)組成部分，其在社會(huì)生活和社會(huì)生產(chǎn)之中有著很大的作用，當(dāng)前的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在生活、生產(chǎn)、行業(yè)服務(wù)等多方面發(fā)揮著重要的作用，與信息技術(shù)相結(jié)合之后，在未來(lái)有著更強(qiáng)的發(fā)展趨勢(shì)。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)必將在未來(lái)有著更好的發(fā)展，為社會(huì)帶來(lái)更大的進(jìn)步。
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