光电信息实用技术范文

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关键词 光纤技术；广播电视；信号传输；应用

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）173-0056-02

作为电视信号传输的三大主要技术之一，光纤技术凭借其成本低、速度快、可靠性高等优势受到了越来越多信号传输运营商的青睐，光纤传输可以实现对不同信号的压缩和非压缩状态的任意转换，满足了当下广播电视设备安全运行及信息资源任意切换的需求，是三网融合背景下的重要传输技术之一。光纤传输技术其多样化的组合方式及对信息资源多样化的管理方式正是广播电视行业未来发展的基础条件，对于其在广播电视信号传输中应用的探究具有非常重要的意义和价值。

1 光纤技术概述

光纤传输依赖于光缆，光缆是光纤的集合，光纤是一种光导纤维，由纤芯和包层两部分组成，它是以光波作为传播介质实现广播电视信号的传输的[ 1 ]。光纤传输利用了光波的折射原理，当光波遇到玻璃介质时，发生折射，其在纤芯的折射率极高，可在光纤界面实现全反射，而光波在包层的发射率较低，这也保证了光波只能在纤芯中进行传播，从而实现信号的传输。光纤一般分为单模光纤和多模光纤两种，多模光纤的传输容量小于单模光纤的传输容量，光纤传输的效果受损耗和色散两个主要因素的影响，损耗会影响信号传输的距离，而色散会使光纤光脉冲的脉冲宽度发生变化，进而影响光纤传输的信息容量。

光纤传输是一种以光纤作为传输介质、以光波作为信号载体的通信方式，光纤传输的网络结构一般由光发射机、光接收机、中继器及不同的耦合器件和连接器组成。光发射机一般由调制器、光源、驱动器等设备构成，它可对光源发出的光波信号及电视音频产生的电信号进行调制转换，然后将已调制的光信号耦合进光纤中，完成电/光信号的转换。光接收机主要由光检测器、放大器、均衡器等部件构成，它的主要作用是将光信号还原为电信号，然后利用放大器和均衡器对转换得到的电信号进行二次放大，并发送到用户端。中继器由光源、光信号检测器、再生电路等部件组成，它的主要作用是通过放大或补偿的方式对光纤传输过程中发生畸变的微弱光信号进行整形、校正，再生成一定强度的光信号，确保信号的传输质量，若脉冲的波形受到影响而出现失真情况，中继器可持续不断地对光信号进行校正[2]，光发射机和光接收机同为光端机，其一般以8路作为标准单元，可设计成16路、24路、32路等多种机型。耦合器件及连接器是安装于光纤之间和光纤与光接收机之间的设备，应用光纤技术进行信号传输时，往往因为光缆长度不达标、质量不合格或光纤本身长度限定等因素，使得信号传输受到影响，另外光纤技术应用时往往是采用一条光纤通道与多根光纤连接的方式进行信号的传输，这很容易影响信号的传输质量，为此就需要在光线之间及光线与光接收机之间进行耦合连接，以保证光纤连接效果。

2 光纤技术在广播电视信号传输中的应用

2.1 非压缩传输

非压缩传输是以光纤为传输媒介，进行光波传输，将非压缩信号长距离传输至广播中心IBC、TER机房。非压缩传输主要应用于现场直播信号的传输，特别是在比赛直播中应用广泛，为保证较好的直播效果，控制好现场与直播设备之间的距离是关键，一般应设在50m以下[3]。非压缩传输方式一般是在直播现场设置电视转播机房TOC，然后借助光端机实现HD-SDI高清信号与光信号之间的转换，再由本地光缆将得到的光信号传输至IBC通信机房，经光端机转换得到HD-SDI高清信号。在此过程中接口连接方式是影响信号传输的关键，为保证不同接口之间不同信号形式的有效传输，应尽量使用相同型号的终端设备，这样才能最大限度地实现现场信号的全范围覆盖，保证传输效果。

我国公共信号的传输大多是采用1+1主备信号传输方式，这种传输方式是以双电缆作传输介质，转播机房同时提供两个HS-SD信号接口，IBC的TER机房负责发出主备信号，再由视频交换系统进行接收，如果传输过程中主用通道发生故障，备用通道可替换主用通道完成传输，另外转播机房采用物理光缆，保证了一侧发生故障时信号不会出现中断。这种传输方式实现了端对端双设备光纤传输，在保证光纤传输效果的同时，也充分发挥出了光纤设备双光缆的优势。

单边信号传输中一般采用冷备设备和双光缆进行传输，冷备设备主要由编解码器、传输接口设备及光端机组成，TOC为用户提供一个HD-SDI接口，在通信机房和TOC电视转播机之间设置主备光缆和冷备设备，如果主用通道出现故障，进行光缆或设备替换，保证了主备通道传输效果和可用性的一致。

2.2 压缩与非压缩结合传输

压缩传输具有一定的独立性，实际应用中往往是将压缩与非压缩结合起来完成广播电视信号的传输，这种结合的传输方式适用于广播涉及地区较多的时候，兼具了两种传输方式的优点，它是将各个地区的光端机和基带光纤进行直连，而较偏远的地区则是采用同步数字（SDH）通道进行信号传输，所使用的编码器和接口设备主要用来编码和压缩光信号，获得ASI信号，当ASI信号传输至机房后，再由网络适配器将其传输至另一个机房进行二次解码，最终输出HD-SDI高清信号。SDH传输通道可实现点对点、多点之间的网络传输，具有较好的时钟同步性能，能够充分利用网络资源，实现对网络的有效管理，是广播电视信息传输和交换的重要通道，其在广播电视网络建设中发挥着巨大的作用。

压缩与非压缩结合的公共信号传输中也是采用1+1主备方式进行传输，如果主用通道出现故障，由于主备通道传输效果及可用性相同，所以传输仍可继续。另外主场馆采用物理光缆，当一侧发生故障时，信号不会中断。单边信号传输同样使用冷备设备和双光缆，如果主用通道出现故障，进行光缆或设备替换，保证主备通道传输效果和可用性的一致。IBC机房和TER机房之间也设置了冷备设备，同步数字电路提供保护倒换，当主用设备出现故障时，完成传输接口设备的编解码器的替换，从而保证主备通道传输效果和可用性的一致[ 4 ]。

3 结论

光纤传输技术具备传输损耗低，适用于长距离传输；抗干扰性强，不易受电磁干扰，可保证信息资源的完整性；光纤质量小，施工方便，建设成本低；耐温耐湿、抗腐蚀，在高温、湿度大的环境下仍可正常使用等优点，为进一步提高广播电视信号传输的质量，有必要对光纤传输技术进行规范化的应用和管理，根据不同的情况选择合适的传输方式，可有效结合压缩与非压缩传输，同时广电应加强与运营商之间的合作，有效利用光缆资源和传送网本地传输方式，多样化组合各种传输方式，扩大广播电视 覆盖范围，保证广播电视信号传输效果，提高传输过程的安全性、可靠性。

参考文献

[1]张伟，赵林.光纤传输技术在广播电视信号传输的应用[J].西部广播电视，2014（2）：120.

[2]崔建生.光纤技术分析及其广播电视信号传输的应用[J].信息通信，2014（10）：274.

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关键词：单片机；超声波；测距；程序设计；数据存储

1 引言

随着社会的发展，人们对于距离的敏感度越来越高，生活上对距离的感知也越来越敏感，因此测距仪也受到了极大的欢迎。它主要有三类，一类是激光测距仪，是根据光电元件接收目标反射的激光束来计算出测距者到目标的距离。另一类是红外测距仪，利用红外线传播不扩散的原理进行测距，但方向性差。还有一类是超声波测距仪，但也有局限性，传播需要介质，超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，碰到障碍物后就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波测距是一种非接触可直接检测技术，它对光线和被测对象的颜色等没有要求，与其它仪器相比更卫生，更耐高温、等恶劣环境，具有少维护、可靠性高、寿命长等优点。利用超声波检测往往比较快捷、性能稳定、能够实现实时检测等优点，所以它广泛的应用在全自动机器人，汽车倒车雷达等研制方面。

2 工作原理

超声波测距系统结构超声波测距的基本工作原理是：发射探头发出超声波，在介质中传播遇到障碍物反射后再通过介质返回到接收探头，测出超声波从发射到接收所需的时间，然后根据介质中的声速，就能算得从探头到障碍物的距离。

3 方案设计

本设计主要包括了硬件和软件设计两部分。按模块可划分为数据采集、按键控制、显示模块、电源电路和复位电路五个子模块。电路结构可划分为：超声波传感器和单片机控制电路。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。图1为系统整体框架图。图2为主程序流程示意图。

4 结论

本设计是一种基于单片机技术上的超声波智能测距报警系统。该系统通过以AT89C51单片机为处理系统核心，以超声波传感器为测量与物体之间距离的工具，它是一种被动式超声波探测器件，能够以非接触任何物体就测出与前方物体距离，并将此信号转换为电信号并且输出。该报测距报警系统的最大特点就是用户能够以最短的时间学会并且使用，了解其功能，简单适用；而且安装方便、智能相对性高、误报率低。

参考文献

[1] 张友德. 单片微型机原理、应用与实验[M].上海： 复旦大学出版社， 2005.

[2]李珍， 付植桐著.单片机原理与应用技术[M].北京： 清华大学出版社， 2008.

[3]胡长胜. 单片机实用技术教程[M].北京： 北京师范大学出版社， 2003.

[4]谭浩强. C语言程序设计[M].北京： 清华大学出版社， 2005.

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关键词:微机综合保护系统 继电器

前言

目前我国电网建设处于快速发展壮大时期，现阶段建设的工厂变配电装置投资规模大，服务生产流程长，从原料到成品需要经过多个生产工序，因此必须保证生产装置的连续运行与供电稳定，如果在生产过程中遇到突然停电等事故会中断生产、设备损坏，造成重大经济损失。 

传统的继电保护装置存在较多的弊端，在电力系统运行中，经常会出现短路、接地、超负荷、断线等现象引起很严重的后果。电气设备损坏，供电中断。以往都是采用传统的继电器保护装置防护，但由于受继电器质量、调试水平的因素影响，常使继电器保护达不到想要的效果。现代工业的高速发展，传统的继电保护系统已经不适用。随着计算机技术的发展，我们开始尝试采用配置微机综合保护系统，来提高保护电力系统的可靠性，实际应用证明，效果良好。

一、继电保护在供电系统中的要求 

1选择性：保护装置动运时，将故障元件从电力系统中清除，尽量缩小停电范围，以保证其他无故障部分系统可以继续安全运行。 

2快速性：短路时快速清除故障，缩小故障影响范围，减轻引起的破坏程度，减小对用户工作的影响，提高供电系统的稳定性。 

3灵敏性：灵敏性是指保护装置在其保护范围内电路发生故障或不正常运行状态的反应能力。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，灵敏系数越大，则保护的灵敏度就越高，反之就越低。 

4可靠性：可靠性是在电路出现故障时，保护装置不应该有拒绝保护动作，而在电路完好的情况下，它则不应该有误动的行为。 

二、传统继电保护的不足： 

传统继电保护大多都是多个继电器组合所成，如：过流继电器、时间继电器、中间继电器等通过复杂的组合来实现电路保护功能，其不足之外在于： 

1由于其是多个装置的组合体，所以其占地空间大，安装也不方便。变电站安装需要较大的空间，增加盘柜数量，增加建设资金。而其采用的继电器触点过多，也使保护装置的灵敏度和可靠性降低。并且继电器保护是和电器设备直接连接的，中间没有光电隔离措施，在系统受到强电压冲击时容易产生故障并使故障范围扩大。

2继电器保护功能单一，灵活性差，自身没有监控与自检功能，要安装各种检测仪表才能观察与实时观测功能，保护定值修改要在继电器上调节，有时候还要更换继电器。数据无法远方监控，无法实现远程控制，不具备联网功能。当继电器线圈短路后，不能及时快速的发现问题。 

3由于调试、检修、维护复杂，要停电才能进行，出现事故将很难找到故障点，不能及时修复，影响生产。继电器线圈的老化与发热问题将直接影响保护的可靠动作，也缩短其使用寿命。传统继电保护装置已经逐渐淘汰，很多继电器已经停止生产，备件采购困难。其运行维护工作量大，设备的运行成本也多。

三、微机综合保护系统 

目前国内的微机综合保护系统的设计和生产均采用GB、IEC等标准，二次系统设备的组成也采用了单纯的数字信息处理系统。微机综合保护系统基于先进的计算机软硬件、自动控制、传感器和光纤网络通信等技术，融合了电子式互感器、继电保护、测控、通讯、当地监控和远程监控，远程指挥等主要功能，能够最大限度地满足供电安全、稳定和高效运行的要求。 

1微机综合保护的特点

作为综合保护装置的微机继电保护功能，通过相应的电路连接以及编制相关软件程序实现的， 具有采样处理、 保护和测量计算、 状态监视、 故障判断及处理、 液晶显示、 人机对话操作、 修改定值和通信的功能， 并且它还具有强大的自检能力， 利用事故后分析，可与计算机交换信息。微机保护在电力系统中多年的实践应用证明， 与传统的继电保护相比较，微机保护拥有无可比拟的优越性。其主要优特点如下:

1） 改善和提高继电保护的动作特征和性能， 动作正确率高。具有很强的巡检和自检功能，保护功能齐全。微机保护能满足配电站所需的各种保护功能， 例如三段定时限低电压闭锁过电流保护、 方向纵联保护等，可靠性高

2） 实现了保护、 控制、 测量、数据通信一体化， 可以进行远方监控。微机保护装置实际上是一台高性能、 多功能的计算机， 是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。 它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据， 也可将它所获得的被保护元件的信息和数据传送给控制中心。因此， 每个微机保护装置不但可完成继电保护功能， 而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、 数据通信功能， 也可实现保护、 控制、 测量、 数据通信一体化。

3 ） 使用方便的数字整定功能。使用灵活方便， 人机界面友好。实时的数据显示， 故障记忆报警。工艺结构条件优越，简化二次接线， 减低功耗。

2、微机综合保护系统按站控层、间隔层和过程层划分。 

1）站控层：监控系统包含监控、一体化五防、VQC和保护信息管理等功能。 

2）间隔层：保护装置、测控装置、安全稳定装置等自动装置。 

3）过程层：电子式互感器、智能终端应用于开关和变压器智能化管理控制。 

4）其它设备包括系统配置器、变电站专用工业以太网交换机、RS-485接口等。 

3、微机综合保护系统的各逻辑接口具有的功能：

间隔与远方保护系统之间保护数据交换;过程层和间隔层之间PT和CT瞬时数据交换;变电站与远方工程师办公地点数据交换;间隔之间直接数据交换，尤其是像联锁、保护这样需要快速动作的功能;变电站和远方控制中心之间或者与DCS、ESD等系统的控制数据交换等。 

4、通信网络物理上应该分控间隔层网络、过程层网络。 

变配电之间的网络可采用双绞线以太网或光纤以太网，过程层网络采用光纤以太网，可以选择采用简单可靠的星型拓扑结构或者环网机构。隔层网络和传统的自动化系统一样，可通过双网热备用或双网双工方式冗余提高通信可靠性;而过程层网络则视为继电保护的一部分，需根据保护配置原则进行冗余，在双网运行时应采用双网双工无延时切换，以满足保护跳闸要求。 

三、微机综合保护系统的优点： 

1.微机综合保护系统，具备采集、监视、控制、自检查功能、通过一台设备可以发现：输电线路的故障，输电线路的负荷、自身的运行情况等，当设备自身某种故障，微机保护通过自检功能，把故障进行呈现出来，工作人员就可要根据显示情况进行处理，采用计算机原理进行远程控制和监视。 

2. 微机综合保护系统采用双核或者多核心CPU进行数据处理，加大了数据处理速度保证动作相应时间。同时由于微机综合保护系统采用各种电力逻辑运算来实现保护功能，所以只需要采集线路上的电流电压等少量信息，简化了接线与布线工作。 

3.微机综合保护系统采用计算机控制功能，保护定值、保护功能、保护手段采用程序逻辑，这样可以随时修改保护参数，修改保护功能。微机综合保护系统还具备通讯功能，可以通过网络把用户所需要的各种数据传输到监控中心，进行集中调度。 

4.微机综合保护系统的采样与控制信号采用光电耦合隔离技术，把所有采集上来的电信号转换为光信号，这样在有强电流进入控制系统的时候，设备可以建立自身保护机制防止损坏或扩大事故。同时由于设备在正常状态处于休眠待机等状态，只有程序实时运行，所以微机综合保护系统的较传统保护系统寿命长。

5. 微机综合保护系统具备时钟同步功能，对于故障可以记录，采用故障波形记录的方式把故障记录下来，便于对故障的分析判断。 

6.微机综合保护系统采用了多层印刷板和表面贴装技术，因而具有很高的可靠性和抗干扰能力。

  4结论

微机综合保护系统比传统的继电保护在各个方面都具有明显优势，随着的微机发展和的广泛应用，它渐渐实现多种功能化，并可实现软件的升级、功能的扩展。微机综合保护系统的自诊断能力，能及时发现装置故障，在使用过程中可将配电系统的各种数据、信号通过通讯线路传送到生产管理部门及总变电站的微机系统，生产管理部门及总变电站的各项指令也可通过数据传输下达到各级变电所的微机工作站，使维护工作量大为减少，减少人工参与过程，节省人力。保证数据的真实可靠，方便化工企业通过内部网络组建ERP管理系统。微机保护必将取代传统保护。

参考文献： 

(1) 继电保护自动装置及二次回路中国电力出版社 

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关键词 智慧农业；物联网；物联网架构；发展现状；问题

中图分类号 F49 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）14-0338-03

Discussion Development of Internet of Things and Wisdom Agriculture

DONG Miao HUANG Rong-rong ZHENG Yong ZHAO Shi-jing CHEN Jie *

（Tongji University，Shanghai 201800）

Abstract With the development of internet，wisdom agriculture is a trend of agriculture in our country，and the internet of things is the key technology of wisdom agriculture. This paper mainly introduced the connotation of internet of things and wisdom agriculture，architecture of internet of things，mainly including perception layer，network layer and application layer.At the same time，the paper concretely introduced the internet of things in wisdom agriculture development situation and existing problems.

Key words internet of things；wisdom agriculture；framework of internet of things；development situation； problems

智慧农业是我国近几年根据农业的发展而新产生的一个概念，就是在传统农业的基础上应用物联网技术，充分利用传感器和其他平台软件对农业生产生活进行监测和控制。由于我国农业已经步入由传统农业向现代化农业发展的阶段，越来越多的现代化智能技术融入到农业中，而物联网技术则是智慧农业的主要支撑技术，我们越来越多地感受到智慧农业给我们带来的便捷、高产和优质，这是我国未来农业发展的一个主要趋势。

1 物联网与智慧农业

1.1 物联网

物联网[1]（internet of things）定义的核心和基础仍然是互联网，主要是将物品与物品之间用互联网进行连接，所使用的技术包括智能感知识别技术、普适计算等通信感知技术，简而言之，就是利用互联网等通信技术实现远程管理控制的智能化网络，从而更好地将物与物、人与物进行连接，可以说物联网是互联网的延伸，在兼容了互联网所有的应用后，同时又具有自己的私有化和个性化。农业物联网是将物联网技术与农业相结合，是将其具体应用在农产品生产、经营、管理、服务的整个产业链当中，即将农产品与农产品之间的信息应用现代智能感知技术进行采集测定，然后将收集到的信息数据进行识别处理，再传到操作终端，实现智能化控制[2]。物联网在农业生产中的具体应用就是通过在农业生产中安装各类传感器，如温度传感器、湿度传感器等，通过数据连接，将无线传感网络、电信网、互联网进行集成，实现农业生产信息在各个环节的传输，最后将大量农业生产信息进行整理融合，由操作终端实现对农业生产的过程监控，进而实现现代化农业生产高产、高效、集约的目标。

1.2 智慧农业

智慧农业即在传统农业的基础上应用物联网技术，充分利用传感器和其他平台软件对农业生产生活进行监测和控制，使农业系统不再像传统农业一样封闭，而是具有“智慧”，智慧农业不仅可以进行基本的感知、控制和管理，更是扩展到了电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等方面的内容，物联网技术可以说是智慧农业的基础[3]。

2 智慧农业物联网架构

2.1 信息感知层

顾名思义，感知层相对于物联网而言，类似于人类的感觉器官，主要是用于识别物体并进行信息采集。信息感知层通过采用先进的传感技术，即利用温度、湿度、光照、风速等各种传感器，得到农业生产过程中的精细化信息，如设施内温度、湿度、光照情况、CO2浓度、土壤湿度、营养液浓度等信息，是对植物生长状况进行判定的基础[4]。

2.2 信息传输层

信息传输层由互联网、云计算平台、移动通信网、无线传感器网络等组成，主要负责传递和处理感知层获取的信息，也是物联网的中枢环节。信息传输层主要作用就是将信息感知层获取的数据以多种通信协议向局域网或广域网。其中应用较多的为无线传感网络。无线传感器网络[5]通过无线通信方式自行组网，对网络覆盖区域中的对象的动态信息进行采集，并进一步计算处理。由于其监控效率高，且具有成本低的有点，因而在农业领域的信息采集工作中应用广泛。

2.3 信息应用层

信息应用层通过对数据进行科学处理而制定相应的管理决策，从而实现对农业生产过程的控制。例如利用无线传感器网络获取作物生长环境的温湿度、光照强度等信息，并对各类信息进行分析，依据制定的管理策略，与传动机构进行通讯，控制传动机构，进行自动灌溉、施肥、加温、控光等，同时对异常信息自动报警[6]。

3 智慧农业物联网技术分析

3.1 信息感知技术

物联网技术是智慧农业的基础，而信息感知技术又是物联网技术的基础，信息感知技术是整个智慧农业中最基础的环节。该技术包括射频识别技术、全球定位系统技术、农业传感器技术、遥感技术等。

3.1.1 射频识别技术。射频识别技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，该技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内的物品跟踪与信息共享。射频识别技术在食品行业中主要应用于食品的跟踪和溯源。应用射频识别技术系统可确保食品供应链的高质量数据交流，可确保食品源的清晰，实现产品追踪，从而实现质量监控和追溯[7]。同时，射频识别技术与传感器技术相结合，可以感知食品加工和储藏过程中环境的状态信息，因为环境因素对食品品质影响很大，记录分析这些因素就显得十分重要。利用无线通信技术可以方便地把这些状态信息及其变化传递出来。

3.1.2 全球定位系统技术。全球定位系统（global positioning system，GPS）是美国从20世纪70年代开始研制，在1994年全面建成，可以在海陆空的三维空间中进行全方位的导航和定位。全球定位系统技术的定位定时功能能够实现对农田具体生产状况的跟踪与描述，同时辅助农业机械将农作物肥料等定点运送并喷洒到准确的位置[8]。

3.1.3 农业传感器技术。农业传感器技术是农业物联网的核心，主要用于采集各类农业信息，包括空气温度、湿度等环境指标参数，畜禽养殖业中的有害气体含量，种植业中的光、温、水、肥、气等参数，以及水产养殖业中的酸碱度、氨氮、溶解氧、浊度、电导率等参数。

3.1.4 遥感技术。遥感技术从不同高度的平台上，使用不同的传感器，对地球表层各类地物的电磁波谱信息进行收集，并进行分析处理。遥感技术利用地面目标反射或辐射电磁波的固有特性，通过观察目标的电磁波信息以达到获取目标的几何信息和物理属性的目的。在智慧农业采集地面空间分布的地物光谱反射或辐射信息，实施全面监测，同时根据光谱信息，进行空间的定性与定位分析，从而提供大量的田间时空变化信息[9]。

3.2 信息传输技术

农业信息感知技术在智慧农业中运用最广泛的是无线传感网络。无线传感网络[10]采用无线通信方式，由部署在监测区域内大量的传感器节点组成，负责感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息。蓝牙（bluetooth）[11]是一种短距离无线通信技术规范 ，能够实现数据和语音通信，蓝牙通信带宽为lMb/s，一个“蓝牙”主设备最多同时与7个其他的“蓝牙”设备通信，支持点对点和点对多的连接，使用灵活的无基站组网方式。目前主要的应用场景有数码相机图像传输，计算机、手机等的交互会议，耳机、游戏机等的电子娱乐产品等，汽车产品等。Wi-Fi（wireless fidelity）是IEEE定义的无线网络通信的工业标准（IEEE802.11），主要特点是可靠性高、速度快，在开放的环境通信距离达到300 m以上，在相对封闭的环境里通信距离在100 m。组网灵活、成本低、可移动性好，与现有的有线以太网络非常容易整合。但是其明显的缺点是信号强度影响其稳定性，抗干扰性不好，且设备的功耗非常高。目前，Wi-Fi应用在如手机、PAD等的便携式电子产品中，有效解决校园网或办公室无线局域网的无线接入问题[12]。

3.3 信息应用技术

信息处理技术是物联网技术的最后环节，也是智慧农业实现自动控制的基础，应用的技术有云计算、决策支持系统、专家系统、地理信息系统、智能控制技术等技术。

3.3.1 云计算。云计算指将计算任务分布在资源池上，使应用系统实现根据需要获取存储空间及软件服务。面对智慧农业中的大量数据，云计算可以实现信息存储资源和计算能力的分布式共享，超级强大的信息处理能力同时也为大量信息提供支撑[13]。

我国近年来开展云计算对于农业生产的应用，在农业相关领域的应用都有研究。目前农业云体验平台包括农业信息智能搜索与服务平台和绿云格平台，通过这2个平台能够实现农业市场信息和实用技术的准确获取与分析，为农业主管部门、企业及农户个人提供个性化检索，同时提供全方位的农业生产环境远程管理服务[14-18]。

3.3.2 决策支持系统。决策支持系统以人机交互方式进行半结构化或非结构化决策。农业决策支持系统在农业节水灌溉优化、大型养鸡厂管理、小麦栽培、饲料配方优化设计、农机化信息管理、土壤信息系统管理上进行了广泛应用研究[19]。农业决策支持系统可对地方农业生产过程进行分析和模拟，预测不同决策方案的效果与效益， 从而优化农业生产决策。目前决策支持系统技术在农业结构优化、产量预测及潜力分析、确定农业投资规模等方面得到广泛应用[20]。

3.3.3 专家系统。专家系统模拟人类专家解决各种复杂的实际问题，具有与专家水平解决问题的能力。该系统在利用农业专家多年积累的知识与经验的基础上，对需要解决的农业问题进行分析判断，提出决策，使计算机在农业生产中起到人类农业专家的作用[17]。例如专家系统在榨菜病虫害防治中的应用，为农户和科技人员提供了病虫害信息交流平台，为菜农提供了病虫害防治的科学指导，现实意义显著[18]。

3.3.4 地理信息系统。地理信息系统主要用于建立自然条件、生产条件、土壤数据、作物病虫草害发展趋势、作物产量等的空间信息数据库，为分析差异性和实施调控提供处方决策方案[15]。利用地理信息系统进行土壤适宜性评价就是将土壤质地、类型、氮磷钾含量、有机质含量等土地数据进行整合，并赋予权重，再进行分析运算，生成土壤适宜性评价图，也可建立数学模型，实现土地适宜性的分级[16]。

3.3.5 智能控制技术。智能控制技术主要用来解决用传统方法无法顺利解决的复杂问题。目前智能控制技术的主要研究方向包括神经网络控制、模糊控制、综合智能控制技术，并在设施园艺、大田种植、畜禽养殖等方面得到初步应用[20]。比如，用神经网络分析甜瓜质量的物理测量指标与人们感官对甜瓜香味、甜度、酸度、组织结构、水分等质量指标的相关关系，来预测甜瓜质量。将实测物理标与人的感官分类联系起来，对食品质量进行预测，在食品工业中有很重要的意义。

4 智慧农业物联网技术应用现状

4.1 传感器在温室中的应用

为了提高农作物的产量和质量，优化作物品种，使作物的生长不受或少受季节的影响，现代化设施农业快速发展，它的主要发展形势是温室大棚，相配套的温室栽培技术也得到了广泛的关注和应用。该种技术主要是利用对温度、湿度、光照、喷灌量、通风等影响因素的测量和控制，实现对作物生长的精准控制。

在此过程中，对各类参数的测定采集尤为重要。主要是采用温度、湿度、光照、CO2、土壤湿度、土壤养分等各类传感器检测农业环境中的各项物理量参数，并根据生产控制策略，实现生产自动控制，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境[21]。

4.2 传感器在自动化农业机械中的应用

由于农业现代化的快速发展，对农业机械精度的要求也越来越高，对于机械各部分强度的测量也就尤为重要。例如，应用传感器技术测定农机的性能指标及零部件的结构强度；用应变式传感器测定犁体的阻力，为犁体曲面设计提供科学依据；播种机上安装的光电传感器可随时监测机器是否堵塞，保证农作物出苗率；自动灌溉装置中土壤温度、湿度传感器的使用，在保证农作物灌溉用水的同时实现节约用水[22]。

4.3 遥感技术在农业中的应用

遥感技术是一种现代测量技术，它是通过非接触、少破坏的方法对农林业等方面信息进行测定获取，它可以测定农作物品种的分布区域、植物品种的分类、土地肥沃程度、植物生长情况、植物受灾情况等，然后通过遥感所获得的信息来确定最合适的种植和最适度的施肥，这也就在一定程度上控制了农药化肥的不合理使用，防止了环境污染，从而获得更高的效益[23]。

5 智慧农业物联网技术存在的问题

农业物联网是一项创新型现代化信息集成技术，正在不断改变着我国传统农业的面貌，即便如此，农业物联网也遇到了一定的问题[24]。

5.1 物联网设备概念性产品多于实际应用性产品

我国农业物联网设备主要产自高校院所的实验室，很多都是学生们研究出的概念性产品，实际应用推广并不高，且实验室理论研究与农业实际应用差异较大。

5.2 不计成本的示范对农业物联网的推广并没有实际价值

物联网技术虽然说是在农业中要进行普遍推广，但更多的注重试点示范而不看重经济指标，尚无法实现大规模商业化应用，实际价值不大。由于我国农业仍处于弱势地位，物联网在我国农业领域的应用受限，发展初期同时受到资金的限制。

5.3 资金投入回报周期长，不利于物联网推广

农业物联网基础设施建设具有一次性投入大、回报周期长的特点。在农业整体比较效益低、以小农户分散经营为主的情况下，很多物联网设备因价格偏高很难大面积推广。

5.4 传感器的缺乏

目前我国农用传感器种类较少，主要集中在温度和湿度监测方面，对其他农业生产环境因子的监测传感器严重不足，对生物本体的感知传感器则更少。同时，国产传感器性能不稳定，监测数据的准确性不足，且器材寿命较短[25]。

6 结语

智慧农业是我国未来农业发展的主要趋势，是未来农业的发展方向，随着信息技术的进一步发展，物联网技术会得到更大范围的应用。现在，已经可以看到物联网技术为智慧农业带来更多智能化和信息化，而现在要做的就是提升农业物联网的自主创新能力，加快低成本、高可靠性、使用期限长的传感器开发，加强 Zig-Bee技术等新型无线传输技术在农业上的应用研究，提升专家系统等智能决策系统的实用性和可靠性，通过单项技术突破与多项技术集成应用并举，加快技术研发应用步伐，使基于物联网的智慧农业可以在农村地区大范围使用，这是我国未来农业的趋势和目标。

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