NB-IoT在智慧农业中的应用
第35卷  第5期 福  建  电  脑 Vol. 35  No.5
2019年5月
Journal of Fujian Computer
May 2019
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李梦瑶，女，1998年生，主要研究领域为NB-IoT 、智慧农业。E-mail:1018944750@qq 。蒋建发，男，1997年生，本科，主要研究领域为计算机应用技术、NB-IoT 。E-mail: 1121489375@qq 。
NB-IoT 在智慧农业中的应用
李梦瑶 蒋建发 郭梦月 雷毅 陈林
(乐山师范学院计算机科学与技术学院 四川 乐山 614000)
摘  要 本文以NB-IoT 技术作为载体，目标是提升农产品的质量安全。以市场需求为导向，围绕着影响农
产品质量的薄弱和监管质量安全的关键环节，利用NB-IoT 覆盖广、速率快、成本低等技术方面的优点，维护食用众的安全与健康。 关键词 NB-IoT ；食品安全；远程监控与检测
中图法分类号 S126  DOI:10.16707/jki.fjpc.2019.05.038
Application of NB-IoT Narrowband Internet of Things in Smart Agriculture
LI Mengyao, JIANG Jianfa, GUO Mengyue, LEI Yi, CHEN Lin
(School of Leshan Normal University, Leshan Normal University, Leshan, China, 614000)
1 引言
食品安全关乎众的安全和身体健康，同时对国内外农产品等的竞争力也有至关重要的影响。农业质量安全是公民最为重要的安全权之一，由于各方面的因素，它已经从独立的质量问题上升到了政治问题，甚至已经逐步变成五大国家战略安全的重要组成部分，涉及到了我国食品安全的国际声誉。
农产品质量安全监测涉及到通信、系统集成、检验检测等领域。NB-IoT （窄带物联网）是由3GPP 标准化组织在2016年发布的一项技术标准，是专为物联网设计的窄带射频技术。本文主要研究NB-IoT 在质量安全监测中的应用[1]。
2 系统概述
信息的采集和上报是传统农业生产过程中最大的障碍，由于不能及时将信息传输给农户，导致很多时候农户无法准确判断农作物的状态，导致农作物非正常死亡。由于地理位置较为偏僻、分散等问题，采集到的信息不能及时传输到服务端，导致系统建设变成摆设。而2016年NB-IoT 技术的发布
为这种情况带来了改观。
NB-IoT 技术适合于野外数据的采集以及对大量分散数据进行采集。
本文在传统的种植业、畜牧业、水产养殖等领
域进行了生产质量安全的探索。分别进行信息采集：农业采集土壤指标（土壤的水分、酸碱值、温度等），畜牧养殖采集养殖场的环境信息（棚温、湿度等），水产养殖行业采集水域质量指标（水质、氨氮、PH 等）。
3 系统设计与实现
3.1 软件系统总体设计
本系统采用了先进的软件工程方面的思想，可以做到开发功能实用、界面简洁友好、用户操作简单方便、同时易于扩展新的功能的智慧农业系统。Web 端选择了Windows 操作系统作为运行平台，将eclipse 作为系统的开发工具，My SQL 作为系统数据库，Java 作为系统开发语言，同时通过SSM 框架提高开发的效率，移动端选择了目前市场份额最高的Android 操作系统作为运行平台，对软件的每个功能进行设计和实现[2]。软件系统主要用来实现数据存储、数据显示以及监控管理等功能。 3.2 种植农业场景
农业种植系统按功能模块划分为三大部分：如何显示隐藏文件
免漆套装门（1）农田环境的数据采集：采集由多个不同的传感器以及各个NB-IoT 的模块组成，传感器的作用是采集当前环境的各项数据[3]，然后通过总线
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将采集到的数据传输到NB-IoT 模块。
（2）传输网络：传输网络由NB-IoT 和Internet 组成，上述中的NB-IoT 模块通过对应的网络将收集到的数据传输到Internet 网络。
（3）后台服务器和用户终端：后台服务器通过上述Internet 网络接受最初采集到的数据，将其显示在
用户可访问的网络上，用户便可通过网络了解农场的真实情况以及各种数据，从而对农作物的生长具有一定的判断。抛售美债什么意思
农田数据监测平台负责收集数据、显示数据、存储数据等，并可以自动绘画出数据变化的曲线，同时设置报警装置用以及时提醒农户[4]。用户可以通过这种方法实时监看自家农田的环境和农作物生长状况。该平台基本功能如图1、2所示：
图1  种植农业场景
图2  种植农田监测流程
3.3 畜牧养殖场景
畜牧养殖系统按功能模块划分为三大部分： （1）感知层：采集牧场当前环境及牲畜的相关数据。采集由多个不同的传感器以及各个NB-IoT 的模块组成，传感器的作用是采集当前环境的各项数据，然后通过总线将采集到的数据传输到NB-IoT 模块[5]。
（2）网络层：传输网络由NB-IoT 和Internet 组成，上述中的NB-IoT 模块通过对应的网络将收集到的数据传输到Internet 网络。
（3）后台服务器和用户终端：后台服务器通
过上述Internet 网络接受最初采集到的数据，将其显示在用户可访问的网络上，用户便可通过网络了解到牧场的真实情况以及各种数据，从而对牲畜的成长具有一定的判断。
关于牧场，牲畜的生长数据和牧场环境的数据不断变化，信息采集显得尤为重要。通过这些数据，可以实时构建各种报表，从而了解牧场以及牲畜的当前状态。用户便可以通过这些数据进行系统的牲畜管理方案，保证牲畜健康安全的成长，减少非正常死亡。该平台基本功能如图3、4所示：
图3  畜牧养殖场景
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图4  畜牧养殖监测流程
3.4 水产养殖场景
水产养殖系统按功能模块划分为三大部分：
（1）实时监测与显示：以养殖场为单位，监测的数据包括氧含量、当前水温度、以及PH等。
（2）水质调查与分析：根据不同养殖场的水质影响因素和时间，绘制数据变化图分析其变化趋势，同时将分析结果以报表的形式导出到用户端[6]。
（3）监测管理：监测管理主要分为两部分。一是根据养殖品种的不同，制定不同的监测标准。二是根据养殖场中设备的损耗状态，对设备进行管理并及时维修。该平台基本功能如图5、6所示：
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图5  水产养殖场景图6  水产养殖监测流程
4 数据关键技术
在系统运行与建设的过程中，主要根据用户职业的不同分别对种植业、畜牧业、养殖业进行智能化数据采集与分析。通过用列表和图形分析采集到的数据，使用户能够及时准确地得到所需要的数据。数据获取的主要组成部分是传感器和处理单元的节点。各个节点通过相关的协议组成一个个的分布式网络，再进行网络拓扑结构的搭建，最后将相关的数据上报。用户就可以实时监看所需数据。
5结束语
本文运用NB-IoT技术研究热门领域“智慧农业”。虽然该领域已出现不少相对成熟的应用软件，但随着技术的进步和用户的需求增多，该领域还有较大的研究空间，也有极佳的市场机会和商业价值。
本文基于窄带物联网进行研究，是典型的“物联网+农业”的应用，不仅有很高的研究价值，还有极高的社会效益。
参考文献
[1] 王海宏，周卫红，李建龙，孙政国，郑亚君.我国智慧农业研究的现状.问
题与发展趋势.安徽农业科学,2016,44(17):279-282
[2] 黄超琼，王天宝，陈超，张利.基于安卓的智慧农业APP设计与实现.软
件导刊:Android,2015,14(01):1-3华南地区
[3] 赵远超，赵建平，田全利，勾宝同，李晓慧.基于NB-IoT技术的智能温室
大棚温湿度检测系统.电子技术,2018,47(07):76-79
[4] 王能辉，胡国强.基于NB-IoT的农田远程监测系统的设计.陕西农业
科学,2017,63(12):82-85
[5] 胡东.基于NB-IoT的智慧牧场管理系统的设计.信息技术与信息
化,2018(07):31-33
[6] 李海涛，王新安，丰艳，兰长杰.智慧生态水产养殖系统.计算机系统应
用
祭奠英烈手抄报
,2017,26(10):73-76

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