无线通信技术在精准农业中的运用

摘要：本文主要以精准农业技术体系作为出发点，分析了精准农业对无线通信技术的要求，并探讨了无线通信技术在精准农业中的应用，以期为促进精准农业的快速发展提供一些参考和意见。

关键词：精准农业；通信技术；应用

随着社会经济的快速发展和农业地位的提高，现代信息技术在精准农业中得到广泛应用。现代信息技术与农业技术的有机结合一方面可以提高农作物质量，另一方面可以减少化肥对农作物的污染，从而在改变农业生产方式的同时弥补精准农业发展的不足。

1精准农业技术体系

现代通信技术作为现代农业体系的重要组成部分，其在精准农业中的应用主要表现在农业物联网中的应用[1]。农业物联网的最大特点是可以借助计算机联动报警，其外在表现形式是利用传感器数据采集系统将视频、温度、土壤有机物等的数据进行采集，以计算机网络信息平台绘制数据的最大值和最小值，并分别绘制最大值和最小值之间的频数分布直观平面图，观察频数分布状况，最终确定合适的数值和报警值，相关技术人员就可以根据事先确定好的数值和报警值在计算机中安装联动报警装置。比如，农作物的生长状况会随着时间的长短、温度的变化、天气以及土壤影响农作物的质量。因此，技术人员就可以利用棚内气候条件通过温度传感器向联动报警器传输信息参数，向管理电脑发送农作物的实际生长情况，如果温度过低或者温度过高就会导致农作物面临死亡的危机。一旦触发报警装置农作物技术人员就可以在计算机界面上调整棚内温度，无需工作人员在现象进行温度控制，不仅可以节约成本，还大大提升了工作效率。在这一过程中涉及的技术包括定位技术、传感技术、遥感遥测技术、数据库技术、无线通信技术等，这些技术组成了精准农业的技术体系。

2精准农业对无线通信技术的要求

现阶段无线传输标准和方式主要包括：IrDA、WiFi、Bluetooth、Zig-Bee等短距离无线通信技术及GPS、卫星遥感等远距离无线通信技术。由于精准农业自身的特点，其对通信技术有一定的要求。主要归纳为以下几点：其一，实时性。可以在规定时间内接受到需要的信息和数据资料，但是这些信息和数据资料并不是连续不间断地传输，而是非连续性。其二，相互性。所谓相互性是指节点之间可相互交换数据。其三，可使用语音业务。其四，集成节点。无论是采集数据资料还是实时监控，都可以在无线通信领域中得以实现。其五，拓扑结构。采用树桩网络，增加采集点。综合以上技术和要求，可以在无线通信领域全方位、多角度地分析精准农业的优点和缺点。

3无线通信技术在精准农业中的应用

3.1短距离无线通信技术

1）所谓IrDA通信技术是指借助红外线在计算机系统中展开点与点的数据传输活动。这种无线通信技术具有成本低、安全指数高等特点，但是IrDA是一种视距传输，如果在数据传输过程中没有校对设备或者通信设备没有对准的话，就会数据传输的安全性。另外，这种技术具有局限性，即只能在相互通信的两台设备之间展开数据传输活动，不利于在大型农业中的推广与运用。

2）WiFi）无线通信技术。这种技术是以太网的一种无线扩展，能以最高约11Mbps的速度接入WEB。该技术具有覆盖范围广、速度快等特点，但是其安装过程较为复杂、成本较高。3）蓝牙通信技术。该技术的数据传输频段为全球通用的2.4GHzISM频段。能够在规定的传输时间内提高传输速度，实现双赢。但是这种技术与WiFi无线通信技术一样，其运输成本较高，且在数据传输过程中容易被其他信号干扰。4）ZigBee无线通信技术。该技术的传输频率为2.4GHzISM频段，数据速率为20～250Kbit/s，最大传输距离为75m[2]。这种技术具有成本低、性能高和低功耗等特点，但是其数据传输速度较低。

3.2远距离无线通信技术

远距离无线通信技术主要把包括GPRS网络系统和卫星遥感技术。

1）GPRS技术属于移动通信技术领域的重要组成部分之一，无论是在数据传输方面还是在技术处理方面，都具有明显的优势[3]。①随着社会经济的快速发展以及现代信息技术发展脚步的加快，目前，GPRS技术是现有GSM网络系统（3G）向移动通信（4G）演变，并在不断调整和优化网络结构中加快了信号覆盖速度和数据运行速度。其网络覆盖信号基本不存在“盲区”这一说。②理论数据传输速率可高达171Kbps。如果将GSM技术进行综合改造，可以为社会提供384Kbps带宽的广域数据通信服务。③登录时间短。由于GSM技术具有速度快、传输效率高、等待接入时间短等优势，在精准农业中得到广泛推广与应用。根据实践表明，在接入网络到登录成功所花费的时间不超过两秒。除此之外，该技术还具有实时提供在线功能。用户可以在第一次登陆之后通过记住登陆密码功能节约下一次登陆时间，且长期在线，不会被迫下线。这样不仅可以为用户提供便利，还可以促使网络管理更加简单、快捷。该技术的运行模式主要是根据流量计费为主，无论是用户接受资料或者发送数据包，都是根据数据包的数量和占用资源的流量计费。根据实践表明，GPRS的上述优点特点一般适用于间歇性、突发性、频率性、小流量的数据传输。与此同时，改技术也使用与大流量的数据传输，尤其适用于现代精准农业领域。全球导航卫星体系是我国农业生产中应用最为普遍的一个系统，我国现代化农场中大部分安装了GPS系统的联合收割机。联合收割机作为作业机械中的一种，不仅可以促使GPS精准定位的实现，还可以帮助农业生产者快速有效地计算出农作物的产量数据，农场主根据有效完整的产量数据利用计算机加工、分析、整理数据信息，从而在计算机中呈现出一幅彩色的图形，为构建农业信息化技术提供理论基础，最终达到农业生产的自动化、信息化的目的[4]。

2）卫星遥感技术。该技术主要是通过卫星的传感器测得目标物体的信息数据，再通过处理系统对所获得的目标信息数据进行分析、判读，识别改目标的通信技术。换而言之，遥感技术主要依托于超高的分辨率传感器对目标实现探测的目的。利用遥感技术对不同的农作物生长期实行全方位、多角度的监控，目的是为了避免农作物“被虫吃”的现象。传感器、指挥体系、载体是组成遥感技术的三大成分，指挥体系、传感器、载体与GPS系统的组合可以提升农机技术水平，不仅可以确保遥感技术数据的精确度，还可以降低农作物遭受自然灾害破坏的影响[5]。该技术覆盖的信息量较大、处理信息数据的速度快、分辨率高，因此将其引入精准农业领域，可以提高收集相关信息数据的速度以及数据信息的精确性和完整性。

4结束语

精准农业的发展需要科学技术作为支撑，促使精准农业向现代高科技农业方向发展。纵观我国的农机技术水平还不够成熟，还需要国家加大对信息化农业技术的投入力度，相关技术要利用远程技术加强对农作物的有效检测，为促进农机新技术的发展提供技术和理论基础，最终实现信息技术在精准农业中的推广。

作者:肖维 张阔 单位:西北民族大学

参考文献：

[1]李晋，楚栓成.浅谈几种短距离无线通信技术在精确农业中的应用前景[J].电子世界，2013(11)：78-79.

[2]姜立明，庄卫东.ZigBee/GPRS技术在精准农业中的应用研究[J].农机化研究，2014，36(4)：179-182.

[3]史国滨.GPS和GIS技术在精准农业监控系统中的应用研究进展[J].湖北农业科学，2011，50(10)：1948-1950.

[4]张军国，赖小龙，杨睿茜.物联网技术在精准农业环境监测系统中的应用研究[J].湖南农业科学，2011，50(15)：173-176.

[5]蔡镔，毕庆生，李福超.基于ZigBee无线传感器网络的农业环境监测系统研究与设计[J].江西农业学报，2010，22(11)：153-156.