基于WSN精准农业信息智能获取方法研究

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农业物联网技术对于现代化农业至关重要。对于农业工程野外场景,信息获取难度大,常规方法工作量大且很难实现,如实地采取样本。而物联网核心技术——无线传感器网络(WSN),利用自组网方式进行信息获取,非常适合农业工程领域。不但有效避免复杂农业工程环境监测布线安装上的难度,而且网络低功耗自组,信息传递准确,在精准农业信息智能获取方面有特有的优势。针对传统的农业工程中信息的获取,通常采用野外实地取样,困难且不保证时效性,通过卫星影像,费用昂贵,还需要专门的从业人员进行处理等问题,本文采用“LoRa+WiFi+4G”集成用于智慧农业工程,保证时效的同时更智能化简单化,有利于推动智慧农业工程的发展和普及。根据农业环境特点,分析了WSN关键技术的优缺点,提出了利用“LoRa+WiFi+4G”的农田信息智能获取方法及其实现方案,开发了基于LoRa技术的长距离低功耗无线传感网络的实验系统。研究了LoRa终端节点与网关系统硬件设计与实现方法,并针对硬件系统设计了中心平台软件、网关软件与终端节点软件三个软件子系统。基于“LoRa+WiFi+4G”实现了水稻温度、湿度等农业环境信息的自动获取,提高了信息获取的时效性,同时通过Web平台界面展示,不但人性化程度好,也便于农业领域学者利用获取的信息建立农作物栽培、土壤肥力等管理模型,揭示农作物产量与生长的时空差异规律,进行农作生长定时、定位、定量控制,达到增产增效的目的。为验证基于WSN精准农业信息智能获取方法的准确性和实用性,利用广东海洋大学校门口水稻试验田进行了实地测试。测试参数选取了水稻最敏感的温湿度数据。实验结果表明,系统工作稳定,功耗低,能长时间载荷工作;系统获取的温湿度相对误差整体保持在0%到6%之间,温度湿度都存在相对误差的零点,在农业监测允许误差范围内。实践证明基于“LoRa+WiFi+4G”技术精准农业信息智能获取方法具有良好的实用性。
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