特色農業中物聯網技術的應用范文

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1WSN應用現狀

具體來說，首先，無線傳感網中傳感節點能量有限，能耗問題是物聯網技術應用的核心問題，為滿足運行時的低功耗，網絡的拓撲結構，及路由的算法，對節點的能耗起著至關重要的作用。同時，在同樣的監測面積里在保證通訊互聯，對監測點全覆蓋的條件下進行最少的傳感器節點排布，這也是降低網絡部署成本的基本要求。無線傳感網也必須能保證實現各個節點互聯互通，消除和修復網絡覆蓋空洞，使用合適的覆蓋控制算法和節點調度算法在保證一定覆蓋性的前提下使一些節點的傳感模塊策略性的休眠，對延長網絡生存時間有重要意義。實現自動組網，完成數據的高效傳輸，這方面對無線傳感網的拓撲控制算法及相關模型建立也是必須進行深入研究的。此外，由于環境影響和能量耗盡等情況，節點容易出現故障，這就使得傳感網絡往往是動態的。因此，傳感器網絡節點需要以自組織的方式工作，能夠自己協調彼此的行為，無需固定的網絡支持，在任何時候任何地方迅速展開并自動組網來提供監控監測。

2WSN應用研究難點

當前國內外的對物聯網技術在農業上的應用研究遇到以下一些難點：第一，傳感器成本及功能問題。為進行精細的監控，在農業環境中需要部署數量龐大的傳感器，而開發和選取低成本傳感器，豐富傳感器的種類，在限定面積內最少部署節點，并去除冗余節點，都是降低成本的關鍵，也是物聯網農業應用研究的難點。第二，無線傳感網節點設備功耗問題。農業現場電源的供給一般比較困難，無線傳感器網絡中節能是首要考慮的問題。有效地延長無線傳感器網絡的生存時間，達到傳感器節點的負載均衡是無線傳感器網絡路由協議的設計目標。第三，適應農業的無線傳感網絡構建的問題。尋求適合于當地農業環境的無線通信技術，研究合理的拓撲模型和路由算法，建立安全高效的數據通訊機制，對無線傳感網進行優化，實現數據的高效傳輸。針對以上三個難點，研究無線傳感網絡拓撲控制、構建問題和相關模型算法起著關鍵作用，我們希望通過這些研究加強新疆特色精細農業技術的提升，促進農業中物聯網技術的應用和發展。關于無線傳感網的拓撲算法，國外有伊利諾斯大學的Narayanaswamy等人提出COMPOW算法，XingGL等人提出的CCP算法等。國內有尚鳳軍等人給出CHTD-M簇間多跳路由算法。林愷等提出的利用能量預測的分簇算法，張德干等人提出的不均勻成簇的無線傳感網絡拓撲動態加權演化模型。李云等提出的改進的最小能量通信網拓撲控制算法IMECN。目前現有的理論和算法主要偏重于理想狀況下的純理論研究，對于在新疆農業現場的實際應用，其網絡拓撲環境可能受到田間環境的限制，如在特定的區域，如溝渠、水井等地方不能設置傳感節點，特殊的氣候環境下，由于外力的影響（如風吹、雨打等）而發生節點位置或工作狀態的變化，因此當前的拓撲控制算法存在很多缺陷，很多僅具有理論意義，并沒有在現場進行試驗檢測。同時，由于物聯網技術的發展日新月異，無線傳感網的通訊方式有很大的變化和發展，目前基于如Wifi、6LoWPAN和Zigbee等協議的無線傳感網技術快速發展，這些網絡在拓撲關系、路由效率，數據傳輸性能，能耗等方面相互關系及算法還需要進行深入研究。無線傳感網的部署有兩種策略，一種是大規模的隨機部署，另一種是針對特定的用途進行計劃部署，這些也要根據現場實際情況進行綜合考慮，需要研究結合新疆特色農業現場使用的，并在吸收現有研究成果的拓撲控制算法及路由方式，并根據現場試驗結果來驗證算法，研究將發現更為高效的分布式分簇算法，最終發現安全高效的無線傳感網模型算法和數據通訊機制，實現無線傳感網滿足低功耗、低成本、自動組網、高速率、魯棒性的要求，并適用于新疆特色農業環境。應用前景方面，本項目的研究將解決在新疆特色農業環境下科學部署無線傳感網絡的問題，可實現網絡完全覆蓋條件下有效除去冗余節點，降低了無線傳感器網絡能量和成本，增加網絡的生命周期，減少建設投入成本。

3研究意義

通過對基于物聯網技術的WSN在新疆特色農業中的應用，可以對新疆地方農業生產提供有效信息化技術支撐，加強物聯網技術的應用，提升農業科技化、現代化水平，實現農作物的精準化作業。并為農作物精準調控提供技術支持，達到增加農產品產量、改善品質、科學調節生長周期、提高農民經濟效益的目的。通過無線傳感網的科學有效部署，還可以比較方便地建立農業節水灌溉平臺，有效實現對新疆水資源的嚴格管理，確保對“三條紅線”政策的執行。

作者：胡春玲葉峰吳霞單位：石河子大學新疆維吾爾自治區風能研究新疆警官學院