基于4G技术的智能农业小气候监测系统

摘要：随着网络技术发展及创新，其在各行各业中有着不可或缺的地位，尤其在农业发展方面有重要指导作用。近年来，4G技术广泛普及，使得农业中小气候监测成为现实，并高效率地促进我国农田、果园、林地、大棚种植业发展。本文就4G技术对农业气候监测的特点及应用情况进行有效分析。

关键词：农业；气候；4G技术；监测

中图分类号： S714 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.04.035

农业小气候指的是果园林地、大棚、农田中贴近地表的环境参数。4G技术传感器在农业发展小气候监控中的普遍应用，为农作物种植优良发育和生长提供重要保障。4G技术监控可分为感知、传输和应用三个阶段，其中，感知是指土壤温度、浓度等环境具体信息数据的采集；传输是将所有采集的数据经由传感器输入分析系统的阶段，在其输送过程中，受采集数据复杂性、海量性影响，容易造成传输信道拥堵，影响数据分析准确性。因此，4G技术的高效、合理运用对小气候监控有着重要意义。

1 小气候中4G技术监控的特点分析

1.1 数据的准确采集

农作物种植环境中对外部环境有着严格的要求，尤其对气候因素的要求最为显著。适宜的光照强度、空气和土壤温湿度、二氧化碳浓度能有效提高作物生长效率，因此准确采集和分析农作物中小气候情况，可利于研究人员及时改善气候环境的不适宜性，以促进作物生长，提高农业发展效率。

1.2 动态监控信息管理

数据采集具有海量性、复杂性的监测特点，因此数据的动态监控管理极为重要。通过实时监控，可在一天内多时态的查看农业情况，及时发现不良情况并予以调整。同时，可在数据不符合作物实际需求时发出警报信号，提醒农业人员给予有效预防措施，保障生长效率。例如土壤湿度下降时可提醒水源灌溉，湿度过高时则停止水源灌溉[1]。

1.3 视屏监控的可视化

为确保农作物生长顺利，则需定期亲自前往查看作物长势、风害、水害、病虫害情况，这无形中加大了物力、财力和人力的浪费。人为检查并不能完全发现不良情况，可能出现检查遗漏，影响判定准确度[2]。而可视化监控能够利用摄像头多方位、多角度旋转扫描的特点，以有效并全面的查看视频信息，提高作物长势的分析效率。

1.4 定位服务

农业管理存在分布广泛、数量多的特点，通过4G定位能够准确判断某一农田、大棚或果园林地小气候情况，以便工作人员能及时对作物生长情况做出管理和改善，以促进农作物快速生长。

2 4G技术在小气候监控中的应用

智能农业是集传感器、监控、视频传输和计算机操作为一体的发展模式，其很好的应用了4G技术的各种特点。通过智能软件的有效监控和数据分析，使得农作物生长环境、生長局势得到正常及合理发展，为智能农业管理提供重要指导。

2.1 感知阶段中传感器排布设计

田地分布区域和环境不同，其传感器的设置类型也会不同。因此，传感器设计的节点可依据农田位置和实际情况设置特定的汇聚节点，并依据各个节点存在的多跳技术汇总数据。传感器分布陈列中，4G路由汇聚节点为父节点，其通信范围中的路由节点则定为子节点，并将路由节点通信范围内的节点定为路由节点的子节点。其通信特点是子节点到父节点通信，相互之间不通信，由此形成了一种簇树结构，使得信息采集的通信结构更为简单和明确。但其对树根部节点的数据信息传送存在反复性，因而容易造成节点能量衰竭，致使区域信息输送错误或数据丢失，导致工作人员不能及时正确查看作物生长状况。

2.2 4G网络专项传输

4G网络可达100兆宽带，可为数据、视频传输和云计算提供通信效率保障。通过4G网，工作人员可以共享云计算系统中的智能温湿度监控技术，以实现对农业小气候的远程测控。例如大棚温室监控，通过远程采集获取小气候数据，再经模型分析后自行监控棚内温室度，并自动控制内外遮阳、喷淋滴灌、顶窗侧窗、加温补光及湿帘风机设备，以充分满足农作物生长需求，实现精细化农业管理格局[3]。因此，从信息数据处理和系统监控后续性发展考虑，4G技术专用通信网络具有较高应用效果，其具备组网灵活、通信范围大、信息安全和流量实际计费的应用优点。

2.3干扰信号分析

4G网络传输可能会受多途径效应影响，致使传输信号质量及能量下降。同时，小型区域内网络的覆盖会发生同频干扰，从而对监控系统的工作效率带来影响。对此，可通过网络路径的最优选择计算法以提高频谱利用效率，保障信号的传输能量，以促进农业4G网络技术的优化及可持续发展。

2.4身份验证系统

4G技术专有的小气候监控系统中，4G用户可经由台式电脑或手机客户端，在访问内网时可直接用IP进行登录。而外网访问时，则需进行以下两个措施：防火墙设置，可有效拦截非法访问；身份验证及密码输入，以确保用户使用权益。同时，系统访问时可对所有访问信息进行跟踪和记录，例如用户名、IP地址、访问时间、访问操作，以便于管理人员对访问信息予以甄别，提高账户安全度。

3 结语

4G网络技术应用是现代农业发展的必备手段，也是提高农作物生长发育和高产量的重要保障。为提高我国农业发展水平，需积极全面推行农业智能化、自动化、高科技发展模式，以将农业生产者从繁重的劳作中解脱，更好地推动现代化农业发展，提高生产生活质量。

参考文献

[1]高国昌.农业灌溉智能化系统在农业生产中的应用[J].河北农机，2016（06）：11-13.

[2]聂强.黑龙江垦区发展4G物联农业的可行性研究及展望[J].北方水稻，2015，45（04）：74-76.

[3]张爱民.利用4G通信网络实现农业温室远程智能测控[J].山西电子技术，2014（01）：52-53.

作者简介：王汝伟，本科学历，助理农艺师，研究方向：大田作物种植与管理以及农业环境保护技术。