智慧果园物联网生态培育系统设计

智慧果园物联网生态培育系统设计

邱 雷

重庆电子工程职业学院，重庆，401331

摘 要：“十四五”时期，推动农业绿色发展、农业产业融合，农业高产高效、农产品转型升级的要求愈加迫切。伴随着现代互联网和物联网以及各种高新技术的大力发展，智慧果园成为农业发展的一大趋势。我国是一个农业大国，果园种植具有地域分布广泛，环境因素不确定等特点，因此将物联网技术引入与应用到果园信息管理中，可有效提高果园的信息化、智慧化的程度。

关键词：智慧果园；生态系统；物联网；培育系统

1  引  言

我国是一个农业大国，果园种植具有地域分布广泛，环境因素不确定等特点。传统的果树种植业一般是靠果农的经验来定性地估计各种环境因素，无法对生产过程中的各种环境信息进行精确测量，实现最优化生产；另一方面，由于果树种植的区域性特点比较强，不能有效进行环境因素的搜集，难于进行统一集中管理。因此将物联网技术引入与应用到果园信息管理中，可有效提高果园的信息化、智慧化的程度。

2.物联网生态培育系统需求分析

2.1智慧果园建设现状

随着物联网和大数据技术的发展，传统农业也在经历改革，农业生产管理方式向集约生产、科学管理、智能决策、便捷服务进行改造升级。在智慧果园的研究和应用方面，国外拥有十分完备的技术体系，以欧美国家为例，在智慧果园方面积累了丰富的经验。我国在科技发展浪潮中，长期由于技术标准不健全，产业整合升级得不到实施，在科技的发展中常常处于被动局面。在世界信息的第三次技术革命—物联网中，我国吸取以往发展的不足，非常重视物联网在我国的发展，努力参与国际标准的制定与实施。我国相关科研单位和高校在智慧果园的研究应用上也做了许多工作，也取得了一定成就。虽然我国将物联网技术在农业生产中得到了很好的应用，但所研发生产的设备和系统也存在不足之处，如所部属的感知节点存在功能简单、工作时间周期较短。

2.2物联网生态培育系统需求分析

我国在果园种植方面，长期依靠传统农业进行生产，生产效率低，经营管理落后。对于智慧果园来说，主要监测的果园环境参数有土壤温度、土壤湿度、 环境温度、 环境湿度、 雨量、风速、二氧化碳浓度、水环境PH值等数据。采集的土壤环境数据、天气数据等对果园环境参数，是进行自动灌溉与智能管理的基础。针对果园地理条件的复杂性，采集参数的多样性，研究设计一套具有实时监测、智能管理等特点的物联网生态培育系统，对推进我国传统果园的升级改造，对改善水果品质和质量，提升果园生产效率与管理水平，具有十分重要的意义。该系统投入实际应用后，可极大的改善该地区水果品质和质量、提升农业生产效率与管理水平。

3.物联网生态培育系统设计

3.1系统总体设计

物联网生态培育系统主要实现对气温、湿度、土壤温度、土壤湿度和雨量等数据进行采集和监控；同时将这些数据上传至物联网生态培育系统数据平台，通过物联网生态培育系统数据平台可实现果园的智能生产管理、智能农事分析、农产品全链路溯源和专家远程实时在线服务等功能。其总体架构图如图1所示。

3.2功能设计

物联网生态培育系统由三层体系平台架构而成。

智能感知平台主要实现终端的数据采集与控制，包括视频监控、无线传感网络、无人机系统以及智能灌溉设备。对果树林区气象环境、土壤环境及周界环境进行实时、动态、连续的可视化监测。通过平台可对灌溉、喷灌自动控制系统参数进行设置（时间），同时供人工进行特殊操作。

信息传输平台主要实现信息的传递，为适用果园分布广、地势复杂的特点，采用有线传输和无线传输相结合，视频数据和喷灌控制采用有线传输，传感网络、无人机、灌溉控制经由无线通信进行传输。

管理平台主要实现数据处理，将信息传输平台上传的环境数据进行存储及分析，并形成有效决策，下发控制命令以控制智能终端的运行。根据数据分析系统的结果，可设置数据检测频率，定期自动采集数据，可综合查看历史数据，分析趋势。通过数据分析，将种植园区目前的生长环境与其相适应的环境进行对比，对不适宜的环境进行预警，并提供相应的技术方法。

4结论

本文从果园管理实际应用要求出发，针对传统果园管理的环境因素难确定、智能化程度低的痛点,依托物联网三层架构，充分利用信息技术，依托智慧灌溉系统,同时辅以土壤监测和气象信息监测,设计了物联网生态培育系统。实现数据的自动采集、智慧分析，有利于果园生产的标准化发展,具有一定的推广应用价值。

参考文献

[1] 林娟,刘文莉.智慧农业信息系统研究[J].电气应用, 2018.DOI:CNKI:SUN:DGJZ.0.2018-24-026.

[2] 佚名.基于物联网、大数据的智慧农业在中国的探索和发展[C]//0[2023-11-23].

[3] 贾珺,李静宇,董芳娟.物联网技术在智慧农业大棚监测系统设计中的应用探讨[J].智慧农业导刊, 2023, 3(13):9-12.

[4] 饶晓燕,吴建伟,李春朋,等.智慧苹果园"空-天-地"一体化监控系统设计与研究[J].中国农业科技导报, 2021, 23(6):8.DOI:10.13304/j.nykjdb.2020.1038.

[5] 王中林.智慧果园发展制约因素与对策措施[J].科学种养, 2020(7):3.