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1、课 程 论 文基于无线网络技术信息化新农业管理平台的构建无线传感器网络与蔬菜温室智能测控学习课程： 无线通信与网络学院名称工程学院年级专业班级名称08通信1班论文提交日期 2011年 12月 22 日 摘 要信息化时代下，传统农业的模式已远不能适应农业可持续发展的需要，产品质量问题，资源严重不足且普遍浪费，环境污染，产品种类需求多样化等诸多问题使农业的发展陷入恶性循环，而精确农业为现代农业的发展提供了一条光明之路，精确农业与传统农业相比最大的特点是以高新技术和科学管理换取对资源的最大节约。它是一项综合性很强的系统工程，是农业实现低耗、高效、优质、环保的根本途径，是世界农业发展的新趋势，也是我国
2、农业迈向21世纪的最佳选择。通过分析我们可以发现在实现精确农业的道路上，现有的基于有线的智能信息化农业系统依然存在着诸多问题，而基于无线传感网的物联网精确农业系统更具发展潜力，无线网络技术具有较高的传输带宽、抗干扰能力强、安全保密性好，而且功率谱密度低。利用上述特点，可组建针对农田信息采集和管理的目的无线网络技术，实现农田信息的无线、实时传输。同时，可以给用户提供更多的决策信息和技术支持，实现整个系统的远程管理。无线传感网络是21世纪一种新兴的测控网络技术, 它能够获取客观信息，具有十分广泛的应用前景，本文分析了网络信息时代下国内外农业的发展状况，提出了无线网络技术在新农业信息化的管理平台应用
3、的构想，并举出无线传感器网络技术在温室蔬菜智能监控应用的实例，结果表明无线网络技术在农业上的应用前景非常可观。关键词：无线网络技术 信息化 农业 无线传感器网络 温室蔬菜目 录第1章 总论41.1 背景41.2 实施意义4第2章 信息化新农业现状及发展趋势42.1国外信息化新农业概况42.2 国内信息化新农业概况52.3 信息化新农业管理平台建设的特色62.4 信息化新农业管理平台建设的建设内容6第3章 总体规划73.1 项目定位73.2 总体规划思路73.3 项目建设具体目标8第4章 项目总体建设方案84.1 基本框架84.2软件开发工具选择84.3 信息化管理平台构建9第5章 无线网络环境
4、的构建105.1 无线传感器网络的系统架构105.2 检测数据传输网络的构建10第6章信息化新农业管理平台构建与实现116.1 信息化新农业管理平台的建设116.2 系统架构11第7章收益分析127.1 市场机会分析127.2 项目收益分析137.2.1 项目投资分析137.2.2 项目收益预测137.2.3 项目投资回报13第8章管理平台的运作方式138.1 农业办公信息化138.2 农业信息网络化148.3 农业管理数字化14第9章 项目可行性分析15第10章 结论与讨论1610.1结论1610.2讨论1610.2.1 特色与创新1610.2.2 不足与缺陷1710.2.3进一步工作的建议
5、17ABSTRACT18致 谢19参考文献20第1章 总论1.1 背景无线传感器网络（Wireless Sensor Network ,WSN）就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。“传感器、感知对象和观察者”构成了网络的三个要素。这里说的传感器，并不是传统意义上的单纯的对物理信号进行感知并转化为数字信号的传感器，它是将传感器模块、数据处理模块和无线通信模块集成在一块很小的物理单元，即传感器节点上，功能比传统的传感器增强了许多，不仅能够对环境信息进行感知，
6、而且具有数据处理及无线通信的功能。借助传感器节点中内置的形式多样的传感器件，可以测量所在环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号等信号，从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等等众多我们感兴趣的物质现象。无线传感器网络是一种全新的信息获取和信息处理模式。由于我国水资源已处于相当紧缺的程度,加上全国90%的废、污水未经处理或处理未达标就直接排放的水污染,11%的河流水质低于农田供水标准。水是农业的命脉,是生态环境的控制性要素,同时又是战略性的经济资源,因此采用水泵抽取地下水灌溉农田,实现水资源合理利用,发展节水供水,改善生态环境,是我国目前精确农业的关键
7、，因此采用节水和节能的灌水方法是当今世界供水技术发展的总趋势。1.2 实施意义 目前，通过无线传感器网络可以把分布在远距离不同位置上的通信设备连在一起，实现相互通信和网络资源共享。此外，无线网络的优点还包括较高的传输带宽、抗干扰能力强、安全保密性好、功率谱密度低。利用无线网络的上述特点，可组建针对农业信息采集和管理的本地无线局域网络，实现农业信息的无线、实时传输。同时，可以给用户提供更多的决策信息和技术支持，实现整个系统的远程管理。第2章 信息化新农业现状及发展趋势2.1 国外信息化新农业概况 加州大学伯克利分校利用传感器网络监控大鸭岛(Great Duck Island)的生态环境，在岛上部
8、署30个传感器节点，传感器节点采用伯克利分校的Mi-camode节点，包括监测环境所需的温度、光强、湿度、大气压力等多种传感器，实现了信息的实时采集 。加州大学在南加利福尼亚San Jacinito山建立了可扩展的无线传感器网络系统，主要监测局部环境条件下小气候和植物甚至动物的生态模式 。此外，还可以利用无线传感器网络系统监测牧场中牛的活动，以防止2头牛互相争斗。为了在印度西部多山区域监测泥石流，部署了无线传感器网络系统，用于实时监控山体状况，以实现在灾难发生前预测泥石流的发生 。Intel公司利用Crossbow公司的Mote系列节点在美国俄勒冈州的一个葡萄园中部署了监测其环境微小变化的无线
9、传感器网络。日本北海道国家旱作农业研究所利用无线局域网建立了覆盖大型试验区域的信息系统 。在半径15 km范围内利用该系统可将田间试验数据、温室环境数据等直接上传到研究所，同时下载各种需要的数据和信息，如遥感地图、气象资料等，也可以通过该系统接入互联网。不论是田间的固定设施(试验室、温室大棚等)，还是移动设施(收割机、手机、笔记本电脑、数据采器等)都可以接人，从而方便了信息的利用和服务，克服了有线局域网的局限性。2.2 国内信息化新农业概况农业信息化问题涉及的范围很宽，包括经济学、信息经济学、农业经济学、资源经济学、管理学、信息科学、计算机技术等许多相关领域。因此，我国农业信息化侧重于多角度研
10、究。近几年，我国的农业信息化研究不断深入，推出了一些研究成果。但从总体上看，研究比较分散，大多侧重于技术层次，如开展了系统工程、数据库与信息管理系统、遥感、专家系统，决策支持系统、地理信息系统等技术应用于农业、资源、环境和灾害方面的研究，并取得一批重要成果，有些己达到国际先进水平。从农业经济角度的研究虽有所进展，但尚未形成体系。其中梅方权1侧重于农业信息化发展战略、农业信息技术应用和农业信息化对农业现代化影响；赵继海2侧重从信息资源的角度进行分析；郑红维3侧重从农业信息发布的角度进行研究；其它学者也都从不同方面对农业信息化问题进行了一些探讨。在农业信息化研究中定性分析农业信息化现状的较多，定量
11、分析其现状的少之又少：探讨农业信息化指标测度体系的较多，但具体运用其对农业信息化水平进行测度的并不多。根据所查的大量文献资料显示，山西大学蔚海燕2004年曾在晋图学刊上发表了一篇关于我国农业信息化水平测度的文章，具体运用波拉特法测度了1994-1998年问我国农业信息化水平；2006年，华中农业大学刘春年博士在科技进步与对策上发表了“我国农业信息化水平的测度及关联因素分析”，在蔚海燕研究的基础上，通过测度农业信息化水平相关因素的关联度，具体测算出我国1999-2002年间农业的信息化水平。因此，不论定性分析和定量测度都有很多工作要做，应该进一步加强我国农业信息化发展战略研究，使我们能够寻找一条
12、适合国情的农业信息化发展道路，最终目的是为了促进我国农业和农村经济的快速、协调和健康发展。2.3 信息化新农业管理平台建设的特色农业信息化管理平台的意义非常重大，它是借助3G网络的广泛覆盖，使农业信息技术传播到村、农业技术指导到人、农业技术应用到田的重要的必不可少的手段，是把农业科学技术迅速传递到农村基层的一项重要而有效的手段，是投资少，见效快的一项得民心的伟大工程，对武装农技推广人员的推广手段起到了四两拨千斤的作用。在以前搞农技推广只能靠一张嘴两条腿，已远远适应不了新农村、新农民、新时代的发展需求，而现在只要有一台装有基层农技推广管理平台的3G上网本就可以了，就有了上级的专家跟着农技人员下乡
13、跑并随时提供技术指导这个好处，并且这个管理平台上的信息更新快，新的内容不断涌现，指导农民的先进技术应有尽有，套餐丰富。部分乡镇的偏远村庄信号还不好，希望能加以改进和完善。 其次是，部分农技人员和种田大户的电脑水平还不高，还要不断加强学习，提高应用水平，活学活用。农业信息化是发展我国农业的重要手段，3G是新一代通信技术，在农业信息建设中采用3G具有极大地优势，根据我国农业信息化建设中存在的问题，采取相应的策略将3G应用到农业信息化建设中，如增强信息队伍的建设提高信息使用者的素质、拓展3G网络在农村的覆盖面、建立基于信息对称的3G农业信息服务模式等，那么，3G应用到农业信息化建设中将具有很好的发展
14、前景。农业信息化不断发展使农业信息趋于对称，这也促进我国农业产业化建设，促进农业经济的快速地发展和完善，最终实现农业可持续发展。2.4 信息化新农业管理平台建设的建设内容近年来，我国政府和各部门比较重视农业信息化建设，发展了农业信息基础设施建设，有些县村突破了农业信息化“最后一公里”，能够计算机上网，建立了信息化队伍。但是我国是一个农业大国，农村情况各不相同，农村差异较大，很多农村还没有实现农业信息基础设施建设，不能有效地开展农业信息化工作。即使农业信息基础设施建设较好的县村，也不是全体村民都能够拥有计算机终端，充分利用网络平台进行信息交互。因此，对于我国农村来说，寻找更为普及的信息交换终端是
15、十分必要的。我国农业信息服务平台建设力度不够目前，我国农业信息服务网站较多，但是很多网站都是基于不同的政府或团体以各自的初衷建造起来，网站信息深度和广度不够，不适合我国各地农村的实际需要，减弱了农民应用信息化发展农业的信心和热情。而农业信息服务网站，尤其是地方性的网站是与农民进行信息交流的重要平台，因此，当前需要建立高效的、信息丰富的并适用于各地农业信息需求的农业信息服务平台。我国农业产业化信息服务还没有形成实现农业产业化需要将市场和生产者结合起来，将农业生产的产前、产中、产后的诸多环节联结成一个完整的产业系统，实现农科工贸一体化和农业的市场化、专业化、和社会化。但目前我国农业产业化和现代化还处于发展中阶段，生产、包装、运送等各环节还不能都依据市场需求进行合理安排，农业的物流、资金流、信息流还不能统一协调。因此，要采用更先进的信息交流平台促进信息化发展，以信息化带动农业产业化发展。第3章 具体项目规划3.1 项目定位农业中蔬菜温室中智能测控系统的关键技术是无线传
