三、物联网智能农业的应用架构

物联网智能农业的应用架构分为三层，最下面一层是数据和控制层，主要是对于数据的采集，以及农业相关的设备的控制等。中间一层是平台层，支持各个物联网设备的各种通信方式，并且把相关的数据保存，以及提供相应的API接口。最上面一层是应用层，基于农业物联网的采集的实时数据和历史数据来形成对应的业务，例如在正午的时候根据光照的强度自动的来调整大棚的遮阴，具体的见下图。

3.1 数据和控制层

3.1.1 物联网控制系统

物联网控制系统包含了对农作物生长所需要的元素的物联网控制设备等，农作物的生长要素的土水光气药等相关设备的控制。该控制系统可以是通过有线的方式，例如RS232,RS485等方式对现有的农业设备进行控制，并通过4G、WIFI等方式连入到物联网云平台中。实现云端能自动控制或者人为远程控制农业设备。

3.1.2 物联网传感系统

物联网传感系统是对于农作物的生长中关键指标的数据实时监测，并且上传到物联网平台。例如在现有的温湿度传感器上，通过RS485或4-20mA的通信方式获取到现有传统传感器的监测数据并上传到物联网云平台上。

3.1.3 物联网图像系统

在传统的土水光气的监测中，还是不能精准的识别到病虫害的或者实时生长状态的监测，通过视频和图像的物联网技术，是可以长期跟踪生长情况和病虫害的状态。

3.2 物联网平台层

在开源的代码中使用的阿里IOT云和私有云的方案。物联网改造后的农业设备和监测传感设备通过4G、CAT1、WIFI等方式接入到阿里IOT云，并把实时数据、累计数据、事件数据等上传到阿里IOT中。同时若有需要云端下发的数据也是通过阿里IOT云下发到对应的物联网终端上，例如下发打开通风设备指令，下发灌溉容量指令等。阿里IOT同时也和私有云对接，会把各类数据推送到私有云上。

3.3 物联网应用层

3.3.1 远程控制和自动控制应用

灌溉、通风、光照控制、喷洒等都是可以用户通过手机或者WEB来远程的人为控制设备的远程使用。另外也是可以通过私有云的应用，结合实时数据和历史数据能根据农作物的自动的对农业设备的自动控制和使用。

3.3.2 生长状态和品质的监控和跟踪

农作物的生长规律是客观的，根据土水光气药肥等生长因素和时间累积来完成一个完整的生长周期。并且土水光气药肥等生长因素也是可以通过传感器来实时的记录并且反馈到物联网云平台上。我们在物联网智慧农业的项目上使用了“数据孪生”的技术，来正式的把农作物的生长过程实时的反应在云平台的应用上。

通过实时数据和历史数据，并结合到农作物的生长规律，我们能实时的了解到几个关键的信息，第一个是农作物的当前生长状态，并预测对水气药肥等需求，在整个生长管理上更为精细化和精准化。第二是让农业设备和农业物资更加准确的配合到农作物的生长管理上。根据准确的传感数据和实时的自动控制，可以减少人力的投入并更加精准高效的使用到农业设备和物资。第三是农作物的全生长周期的跟踪，在农作物的每个生长阶段都记录在物联网云平台中，例如农药记录、光照记录等等。在终端消费者拿到某一个农作物的时候是完全可以通过二维码来追溯到从种子到成品的完整过程。

作者介绍

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