农业物联网系统的架构与特点

　　农业物联网的架构

　　农业物联网主要包括三个层次：感知层、传输层和应用层。

　　第一层是感知层，包括RFID条形码、传感器等设备在内的传感器节点，可以实现信息实时动态感知、快速识别和信息采集，感知层主要采集内容包括农田环境信息、土壤信息、植物养分及生理信息等；

　　第二层是传输层，可以实现远距离无线传输来自物联网采集的数据信息，在农业物联网上主要反映为大规模农田信息的采集与传输；

　　第三层是应用层，该系统可以通过数据处理及智能化管理、控制来提供农业智能化管理，结合农业自动化设备实现农业生产智能化与信息化管理，达到农业生产中节省资源、保护环境、提高产品品质及产量的目的。农业物联网的三个层次分别赋予了物联网能全面感知信息、可靠传输数据、有效优化系统及智能处理信息等特征。

　　农业物联网的特点

　　物联网无线自组织网络在国内外研究应用非常广泛，尤其在工业控制领域。物联网的组网通信协议研究也随之成为研究热点。但物联网应用环境不一样，往往导致它的通信协议并不一定完全兼容于其他场合，如环境监测、农场机械、精准灌溉、精准施肥、病虫害控制、温室监控、大田果园监控、精准畜牧等。不同的应用环境需要不同的组网方式。传统的无线网络包括移动通信网、无线局域网、蓝牙技术通信网络等，这些网络通信设计都是针对点对点传输或多点对一点传输方式。然而物联网的功能不仅是点对点的数据通信，在通信方面有更高的目标和措施。

　　20世纪末以来，美国、日本等发达国家和欧洲都相继启动了许多关于无线传感器网络的研究计划，比较著名的计划有SensorIT、WINS、SmartDust、SeaWeb、Hourglass、SensorWebs、 IrisNet、NEST。之后，美国国防部、航空航天局等多渠道投入巨资支持物联网开发技术的研究与发展。然而，农业物联网所处物理环境及网络自身状况与工业物联网有本质区别。农业物联网的主要特点如下。

　　1、大规模农田物联网采集设备布置稀疏

　　农业物联网设备成本低、节点稀疏，布置面积大，节点与节点间的距离较远。对于实际农业生产而言，目前普通农作物收益并不高，农田面积大、投入成本有限，大规模农田在物联网信息投入方面决定了大面积农田很难密集布置传感节点。另外，大面积地在农田里铺设传感节点不仅给农业作业带来许多干扰，特别对农业机械化作业形成较大的阻碍，也会给传感节点的维护带来诸多不便，导致传感网络维护成本过高等。在大规模农田里，农业大田环境可以根据实际情况划分成若干个小规模的区域，每个小区里可以近似地认为环境相同、土质和土壤养分含量基本相同。因此，在每一个小区里铺设一个传感器节点基本可以满足实际应用需要。

　　2、农业传感节点要求传输距离远、功耗低

　　对于较大规模的农田，物联网信息采集节点与节点之间的距离往往会比较大。由于布置在农田中，节点一般无人维护，也无市电供电。因此，节点不仅要求传输距离远，还要求功耗小，在低成本太阳能供电情况下实现长期不断电的工作要求。因此，农业物联网必须要求低功耗通信和远距离传输。

　　3、农业物联网设备面临的环境恶劣

　　农业物联网设备基本布置在野外，在高温、高湿、低温、雨水等环境下连续不间断运行，而且作物的生长会影响信息的无线传输，因此要求对环境的适应能力较强。同时，农业从业人员文化素质不高，缺乏设备维护能力，因此，农业物联网设备必须稳定可靠，而且具有自维护、自诊断的能力。

　　4、农业物联网设备位置不会经常大范围变动

　　农业物联网信息采集设备一旦安装好后，不会经常大范围调整位置。特殊需要时也只需小范围调整某些节点。移动的节点结构在网络分布图内不会有太大的变化。

　　综上所述，农业物联网技术应用特点及环境与工业物联网有明显区别。工业组网规则不一定能满足农业物联网信息传输需求。