【摘要】：智慧農業(yè)近幾年受到廣泛關注,究其技術,是以物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術融合到農業(yè)領域中,通過硬件搭建、軟件設計,實現(xiàn)智能感測與控制、人-機-物全面連通。不過,智慧農業(yè)的發(fā)展處于初級節(jié)點,一些技術問題尚待解決,如:物聯(lián)網(wǎng)中設備繁多,尤其是感測設備,設備之間的接口可能存在較大差異,涉及多種通信協(xié)議,也使得應用程序開發(fā)存在困難。智慧農業(yè)研究需要將物聯(lián)網(wǎng)、信息系統(tǒng)或平臺與農業(yè)應用有機結合起來,因此,加強對基于物聯(lián)網(wǎng)架構的智慧農業(yè)研究,對促進農業(yè)領域的智能管理、農業(yè)信息化推進等具有重要的理論與現(xiàn)實意義。本文在對智慧農業(yè)相關研究系統(tǒng)評述的基礎上,進行基于分簇的無線可充電傳感器網(wǎng)絡路由算法研究、面向智慧農業(yè)的輕量型安全通信協(xié)議研究及以服務為導向的防災監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)構建研究。總結本文的研究工作,所研究主要內容集中于以下4個方面:(1)以智慧農業(yè)相關研究為線索,主要對農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀加以系統(tǒng)述評。首先從農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展入手,歸納提煉其系統(tǒng)架構,進而對幾種典型的關鍵技術進行細致討論,而后介紹了農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在若干具有代表性領域中的應用情況,最后,對農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的特征及其存在問題深入的分析,并展望未來研究重點與發(fā)展趨勢。(2)基于一種無線可充電傳感器網(wǎng)絡的研究現(xiàn)狀,綜合考慮傳感器節(jié)點能量獲取效率差異與節(jié)點電池容量的限制,嘗試針對面向智慧農業(yè)的WRSNs提出一種新的基于分簇路由算法(NCBRA),構建WRSNs和能量消耗模型,設計NCBRA路由算法,體現(xiàn)為簇建立、數(shù)據(jù)傳輸兩個階段,仿真表明,NCBRA在簇首節(jié)點質量、每輪能量增加及丟包率上是有效的。(3)在感知層通過安全層協(xié)議降低計算成本,在中間件層與感知層之間以“數(shù)字簽名”概念提出輕量型安全機制,經(jīng)由中間件層使感知層內感測節(jié)點身份能夠得到認證;設計信息安全設備與信息安全模塊,實現(xiàn)雙向授權和認證,以確認聯(lián)機設備可被允許的訪問控制列表,并結合解密技術保護信息通信。(4)探討防災監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)中大量數(shù)據(jù)所帶來的網(wǎng)絡傳輸負擔的問題,以降低物聯(lián)網(wǎng)中網(wǎng)絡負載問題。通過以防災監(jiān)測為例構建以服務為導向的架構和作業(yè)流程,提升了防災監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)相關應用的服務品質。在研究中,考慮了農業(yè)環(huán)境中可能的緊急情況,在云環(huán)境中提出一個有效的作業(yè)流程,以提升服務質量。
【學位授予單位】：上海應用技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.44;TN929.5;S126
【圖文】：

Fig. 2.1 Architecture of the Intnert of Things in agriculture業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術實踐上，農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)采用的技術一般是面向特定應用領域（大田、設施隨需而變，歸納獲得其關鍵技術，主要包括信息感知、射頻識別、信息等四個方面，具體如圖 2.2 所示。信息感知技術過感測技術獲得農業(yè)信息，農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的感知環(huán)節(jié)，就是部署大量傳包括用于農業(yè)生產環(huán)境、動植物生命及質量安全與追溯等的各式各樣傳物聯(lián)網(wǎng)中應用較為廣泛的傳感器有 3 類：物性型傳感器、生物傳感器及其中，微機電傳感器具有一些適用于農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的明顯優(yōu)勢，如體積小、高可靠性等[28]。隨著感測技術的進步，一些元器件出現(xiàn)了集成，如氣件的集成等。傳感器的光學感知機理主要有熒光淬滅效應、分光光度法驗、葉綠素含量測定等，具有較大的應用潛力[29]；根據(jù)應用原理，電學多的種類，如電容式、電阻式、電感式、電渦流式等，在農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中[30]

圖 2.2 農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術Fig. 2.2 Key technologies for the Intnert of Things in agriculture.2 射頻識別技術射頻識別（RFID）是利用無線信號識別與感知特定目標，并讀寫相關信息，污染、掃描速度快、可重用性好、數(shù)據(jù)存儲容量高、安全性高等特點。與傳統(tǒng)的條卡相比，射頻識別的效率更高、傳輸?shù)男畔⒘扛螅軌蚝芎玫貪M足農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)化識別需求[35]。從 RFID 技術衍生的產品大致可以分為有源 RFID、無源 RFID源 RFID，其中，有源 RFID 是依靠節(jié)點本身供電，可以實現(xiàn)遠距離自動識別，用于農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對農業(yè)相關對象的實時監(jiān)測[36]。在農業(yè)生產中，RFID 的用領域是農產品質量安全與追溯，特別是食品安全領域[37]。在國外，RFID 技術品監(jiān)督領域的應用已相當成熟，如對禽畜實現(xiàn)了全程監(jiān)測（從成長到屠宰，再到零售）；在國內，RFID 的農業(yè)應用也已非常廣泛，主要包括農產品流通、農作物生畜養(yǎng)殖及肉食品供應等[38]�；� RFID 進行標識的研究一直在拓展中，定位、導應用的熱門領域，體現(xiàn)著 RFID 的研究在走向與 ZigBee、GPS 及無線傳感器網(wǎng)絡中的位置信息融合[39]。RFID 信號在不同相對高度下具有特定的信號衰減規(guī)律，

Fig. 3.2 Comparison of energy increase per cycle of HC in NCBRA and CRA91011121314151617包率（丟%）CRASNCBRA

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2747748