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關鍵詞 光纖技術；廣播電視；信號傳輸；應用

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）173-0056-02

作為電視信號傳輸?shù)娜笾饕夹g之一，光纖技術憑借其成本低、速度快、可靠性高等優(yōu)勢受到了越來越多信號傳輸運營商的青睞，光纖傳輸可以實現(xiàn)對不同信號的壓縮和非壓縮狀態(tài)的任意轉換，滿足了當下廣播電視設備安全運行及信息資源任意切換的需求，是三網(wǎng)融合背景下的重要傳輸技術之一。光纖傳輸技術其多樣化的組合方式及對信息資源多樣化的管理方式正是廣播電視行業(yè)未來發(fā)展的基礎條件，對于其在廣播電視信號傳輸中應用的探究具有非常重要的意義和價值。

1 光纖技術概述

光纖傳輸依賴于光纜，光纜是光纖的集合，光纖是一種光導纖維，由纖芯和包層兩部分組成，它是以光波作為傳播介質實現(xiàn)廣播電視信號的傳輸?shù)腫 1 ]。光纖傳輸利用了光波的折射原理，當光波遇到玻璃介質時，發(fā)生折射，其在纖芯的折射率極高，可在光纖界面實現(xiàn)全反射，而光波在包層的發(fā)射率較低，這也保證了光波只能在纖芯中進行傳播，從而實現(xiàn)信號的傳輸。光纖一般分為單模光纖和多模光纖兩種，多模光纖的傳輸容量小于單模光纖的傳輸容量，光纖傳輸?shù)男Ч軗p耗和色散兩個主要因素的影響，損耗會影響信號傳輸?shù)木嚯x，而色散會使光纖光脈沖的脈沖寬度發(fā)生變化，進而影響光纖傳輸?shù)男畔⑷萘俊?/p>

光纖傳輸是一種以光纖作為傳輸介質、以光波作為信號載體的通信方式，光纖傳輸?shù)木W(wǎng)絡結構一般由光發(fā)射機、光接收機、中繼器及不同的耦合器件和連接器組成。光發(fā)射機一般由調制器、光源、驅動器等設備構成，它可對光源發(fā)出的光波信號及電視音頻產(chǎn)生的電信號進行調制轉換，然后將已調制的光信號耦合進光纖中，完成電/光信號的轉換。光接收機主要由光檢測器、放大器、均衡器等部件構成，它的主要作用是將光信號還原為電信號，然后利用放大器和均衡器對轉換得到的電信號進行二次放大，并發(fā)送到用戶端。中繼器由光源、光信號檢測器、再生電路等部件組成，它的主要作用是通過放大或補償?shù)姆绞綄饫w傳輸過程中發(fā)生畸變的微弱光信號進行整形、校正，再生成一定強度的光信號，確保信號的傳輸質量，若脈沖的波形受到影響而出現(xiàn)失真情況，中繼器可持續(xù)不斷地對光信號進行校正[2]，光發(fā)射機和光接收機同為光端機，其一般以8路作為標準單元，可設計成16路、24路、32路等多種機型。耦合器件及連接器是安裝于光纖之間和光纖與光接收機之間的設備，應用光纖技術進行信號傳輸時，往往因為光纜長度不達標、質量不合格或光纖本身長度限定等因素，使得信號傳輸受到影響，另外光纖技術應用時往往是采用一條光纖通道與多根光纖連接的方式進行信號的傳輸，這很容易影響信號的傳輸質量，為此就需要在光線之間及光線與光接收機之間進行耦合連接，以保證光纖連接效果。

2 光纖技術在廣播電視信號傳輸中的應用

2.1 非壓縮傳輸

非壓縮傳輸是以光纖為傳輸媒介，進行光波傳輸，將非壓縮信號長距離傳輸至廣播中心IBC、TER機房。非壓縮傳輸主要應用于現(xiàn)場直播信號的傳輸，特別是在比賽直播中應用廣泛，為保證較好的直播效果，控制好現(xiàn)場與直播設備之間的距離是關鍵，一般應設在50m以下[3]。非壓縮傳輸方式一般是在直播現(xiàn)場設置電視轉播機房TOC，然后借助光端機實現(xiàn)HD-SDI高清信號與光信號之間的轉換，再由本地光纜將得到的光信號傳輸至IBC通信機房，經(jīng)光端機轉換得到HD-SDI高清信號。在此過程中接口連接方式是影響信號傳輸?shù)年P鍵，為保證不同接口之間不同信號形式的有效傳輸，應盡量使用相同型號的終端設備，這樣才能最大限度地實現(xiàn)現(xiàn)場信號的全范圍覆蓋，保證傳輸效果。

我國公共信號的傳輸大多是采用1+1主備信號傳輸方式，這種傳輸方式是以雙電纜作傳輸介質，轉播機房同時提供兩個HS-SD信號接口，IBC的TER機房負責發(fā)出主備信號，再由視頻交換系統(tǒng)進行接收，如果傳輸過程中主用通道發(fā)生故障，備用通道可替換主用通道完成傳輸，另外轉播機房采用物理光纜，保證了一側發(fā)生故障時信號不會出現(xiàn)中斷。這種傳輸方式實現(xiàn)了端對端雙設備光纖傳輸，在保證光纖傳輸效果的同時，也充分發(fā)揮出了光纖設備雙光纜的優(yōu)勢。

單邊信號傳輸中一般采用冷備設備和雙光纜進行傳輸，冷備設備主要由編解碼器、傳輸接口設備及光端機組成，TOC為用戶提供一個HD-SDI接口，在通信機房和TOC電視轉播機之間設置主備光纜和冷備設備，如果主用通道出現(xiàn)故障，進行光纜或設備替換，保證了主備通道傳輸效果和可用性的一致。

2.2 壓縮與非壓縮結合傳輸

壓縮傳輸具有一定的獨立性，實際應用中往往是將壓縮與非壓縮結合起來完成廣播電視信號的傳輸，這種結合的傳輸方式適用于廣播涉及地區(qū)較多的時候，兼具了兩種傳輸方式的優(yōu)點，它是將各個地區(qū)的光端機和基帶光纖進行直連，而較偏遠的地區(qū)則是采用同步數(shù)字（SDH）通道進行信號傳輸，所使用的編碼器和接口設備主要用來編碼和壓縮光信號，獲得ASI信號，當ASI信號傳輸至機房后，再由網(wǎng)絡適配器將其傳輸至另一個機房進行二次解碼，最終輸出HD-SDI高清信號。SDH傳輸通道可實現(xiàn)點對點、多點之間的網(wǎng)絡傳輸，具有較好的時鐘同步性能，能夠充分利用網(wǎng)絡資源，實現(xiàn)對網(wǎng)絡的有效管理，是廣播電視信息傳輸和交換的重要通道，其在廣播電視網(wǎng)絡建設中發(fā)揮著巨大的作用。

壓縮與非壓縮結合的公共信號傳輸中也是采用1+1主備方式進行傳輸，如果主用通道出現(xiàn)故障，由于主備通道傳輸效果及可用性相同，所以傳輸仍可繼續(xù)。另外主場館采用物理光纜，當一側發(fā)生故障時，信號不會中斷。單邊信號傳輸同樣使用冷備設備和雙光纜，如果主用通道出現(xiàn)故障，進行光纜或設備替換，保證主備通道傳輸效果和可用性的一致。IBC機房和TER機房之間也設置了冷備設備，同步數(shù)字電路提供保護倒換，當主用設備出現(xiàn)故障時，完成傳輸接口設備的編解碼器的替換，從而保證主備通道傳輸效果和可用性的一致[ 4 ]。

3 結論

光纖傳輸技術具備傳輸損耗低，適用于長距離傳輸；抗干擾性強，不易受電磁干擾，可保證信息資源的完整性；光纖質量小，施工方便，建設成本低；耐溫耐濕、抗腐蝕，在高溫、濕度大的環(huán)境下仍可正常使用等優(yōu)點，為進一步提高廣播電視信號傳輸?shù)馁|量，有必要對光纖傳輸技術進行規(guī)范化的應用和管理，根據(jù)不同的情況選擇合適的傳輸方式，可有效結合壓縮與非壓縮傳輸，同時廣電應加強與運營商之間的合作，有效利用光纜資源和傳送網(wǎng)本地傳輸方式，多樣化組合各種傳輸方式，擴大廣播電視 覆蓋范圍，保證廣播電視信號傳輸效果，提高傳輸過程的安全性、可靠性。

參考文獻

[1]張偉，趙林.光纖傳輸技術在廣播電視信號傳輸?shù)膽肹J].西部廣播電視，2014（2）：120.

[2]崔建生.光纖技術分析及其廣播電視信號傳輸?shù)膽肹J].信息通信，2014（10）：274.

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關鍵詞：單片機；超聲波；測距；程序設計；數(shù)據(jù)存儲

1 引言

隨著社會的發(fā)展，人們對于距離的敏感度越來越高，生活上對距離的感知也越來越敏感，因此測距儀也受到了極大的歡迎。它主要有三類，一類是激光測距儀，是根據(jù)光電元件接收目標反射的激光束來計算出測距者到目標的距離。另一類是紅外測距儀，利用紅外線傳播不擴散的原理進行測距，但方向性差。還有一類是超聲波測距儀，但也有局限性，傳播需要介質，超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時開始計時，碰到障礙物后就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波測距是一種非接觸可直接檢測技術，它對光線和被測對象的顏色等沒有要求，與其它儀器相比更衛(wèi)生，更耐高溫、等惡劣環(huán)境，具有少維護、可靠性高、壽命長等優(yōu)點。利用超聲波檢測往往比較快捷、性能穩(wěn)定、能夠實現(xiàn)實時檢測等優(yōu)點，所以它廣泛的應用在全自動機器人，汽車倒車雷達等研制方面。

2 工作原理

超聲波測距系統(tǒng)結構超聲波測距的基本工作原理是：發(fā)射探頭發(fā)出超聲波，在介質中傳播遇到障礙物反射后再通過介質返回到接收探頭，測出超聲波從發(fā)射到接收所需的時間，然后根據(jù)介質中的聲速，就能算得從探頭到障礙物的距離。

3 方案設計

本設計主要包括了硬件和軟件設計兩部分。按模塊可劃分為數(shù)據(jù)采集、按鍵控制、顯示模塊、電源電路和復位電路五個子模塊。電路結構可劃分為：超聲波傳感器和單片機控制電路。就此設計的核心模塊來說，單片機就是設計的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機應用系統(tǒng)的一種應用。單片機應用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機、輸入/輸出設備、以及應用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機應用系統(tǒng)的研制過程包括總體設計、硬件設計、軟件設計等幾個階段。圖1為系統(tǒng)整體框架圖。圖2為主程序流程示意圖。

4 結論

本設計是一種基于單片機技術上的超聲波智能測距報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過以AT89C51單片機為處理系統(tǒng)核心，以超聲波傳感器為測量與物體之間距離的工具，它是一種被動式超聲波探測器件，能夠以非接觸任何物體就測出與前方物體距離，并將此信號轉換為電信號并且輸出。該報測距報警系統(tǒng)的最大特點就是用戶能夠以最短的時間學會并且使用，了解其功能，簡單適用；而且安裝方便、智能相對性高、誤報率低。

參考文獻

[1] 張友德. 單片微型機原理、應用與實驗[M].上海： 復旦大學出版社， 2005.

[2]李珍， 付植桐著.單片機原理與應用技術[M].北京： 清華大學出版社， 2008.

[3]胡長勝. 單片機實用技術教程[M].北京： 北京師范大學出版社， 2003.

[4]譚浩強. C語言程序設計[M].北京： 清華大學出版社， 2005.

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關鍵詞:微機綜合保護系統(tǒng) 繼電器

前言

目前我國電網(wǎng)建設處于快速發(fā)展壯大時期，現(xiàn)階段建設的工廠變配電裝置投資規(guī)模大，服務生產(chǎn)流程長，從原料到成品需要經(jīng)過多個生產(chǎn)工序，因此必須保證生產(chǎn)裝置的連續(xù)運行與供電穩(wěn)定，如果在生產(chǎn)過程中遇到突然停電等事故會中斷生產(chǎn)、設備損壞，造成重大經(jīng)濟損失。 

傳統(tǒng)的繼電保護裝置存在較多的弊端，在電力系統(tǒng)運行中，經(jīng)常會出現(xiàn)短路、接地、超負荷、斷線等現(xiàn)象引起很嚴重的后果。電氣設備損壞，供電中斷。以往都是采用傳統(tǒng)的繼電器保護裝置防護，但由于受繼電器質量、調試水平的因素影響，常使繼電器保護達不到想要的效果?，F(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電保護系統(tǒng)已經(jīng)不適用。隨著計算機技術的發(fā)展，我們開始嘗試采用配置微機綜合保護系統(tǒng)，來提高保護電力系統(tǒng)的可靠性，實際應用證明，效果良好。

一、繼電保護在供電系統(tǒng)中的要求 

1選擇性：保護裝置動運時，將故障元件從電力系統(tǒng)中清除，盡量縮小停電范圍，以保證其他無故障部分系統(tǒng)可以繼續(xù)安全運行。 

2快速性：短路時快速清除故障，縮小故障影響范圍，減輕引起的破壞程度，減小對用戶工作的影響，提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 

3靈敏性：靈敏性是指保護裝置在其保護范圍內電路發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應能力。保護裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來衡量，靈敏系數(shù)越大，則保護的靈敏度就越高，反之就越低。 

4可靠性：可靠性是在電路出現(xiàn)故障時，保護裝置不應該有拒絕保護動作，而在電路完好的情況下，它則不應該有誤動的行為。 

二、傳統(tǒng)繼電保護的不足： 

傳統(tǒng)繼電保護大多都是多個繼電器組合所成，如：過流繼電器、時間繼電器、中間繼電器等通過復雜的組合來實現(xiàn)電路保護功能，其不足之外在于： 

1由于其是多個裝置的組合體，所以其占地空間大，安裝也不方便。變電站安裝需要較大的空間，增加盤柜數(shù)量，增加建設資金。而其采用的繼電器觸點過多，也使保護裝置的靈敏度和可靠性降低。并且繼電器保護是和電器設備直接連接的，中間沒有光電隔離措施，在系統(tǒng)受到強電壓沖擊時容易產(chǎn)生故障并使故障范圍擴大。

2繼電器保護功能單一，靈活性差，自身沒有監(jiān)控與自檢功能，要安裝各種檢測儀表才能觀察與實時觀測功能，保護定值修改要在繼電器上調節(jié)，有時候還要更換繼電器。數(shù)據(jù)無法遠方監(jiān)控，無法實現(xiàn)遠程控制，不具備聯(lián)網(wǎng)功能。當繼電器線圈短路后，不能及時快速的發(fā)現(xiàn)問題。 

3由于調試、檢修、維護復雜，要停電才能進行，出現(xiàn)事故將很難找到故障點，不能及時修復，影響生產(chǎn)。繼電器線圈的老化與發(fā)熱問題將直接影響保護的可靠動作，也縮短其使用壽命。傳統(tǒng)繼電保護裝置已經(jīng)逐漸淘汰，很多繼電器已經(jīng)停止生產(chǎn)，備件采購困難。其運行維護工作量大，設備的運行成本也多。

三、微機綜合保護系統(tǒng) 

目前國內的微機綜合保護系統(tǒng)的設計和生產(chǎn)均采用GB、IEC等標準，二次系統(tǒng)設備的組成也采用了單純的數(shù)字信息處理系統(tǒng)。微機綜合保護系統(tǒng)基于先進的計算機軟硬件、自動控制、傳感器和光纖網(wǎng)絡通信等技術，融合了電子式互感器、繼電保護、測控、通訊、當?shù)乇O(jiān)控和遠程監(jiān)控，遠程指揮等主要功能，能夠最大限度地滿足供電安全、穩(wěn)定和高效運行的要求。 

1微機綜合保護的特點

作為綜合保護裝置的微機繼電保護功能，通過相應的電路連接以及編制相關軟件程序實現(xiàn)的， 具有采樣處理、 保護和測量計算、 狀態(tài)監(jiān)視、 故障判斷及處理、 液晶顯示、 人機對話操作、 修改定值和通信的功能， 并且它還具有強大的自檢能力， 利用事故后分析，可與計算機交換信息。微機保護在電力系統(tǒng)中多年的實踐應用證明， 與傳統(tǒng)的繼電保護相比較，微機保護擁有無可比擬的優(yōu)越性。其主要優(yōu)特點如下:

1） 改善和提高繼電保護的動作特征和性能， 動作正確率高。具有很強的巡檢和自檢功能，保護功能齊全。微機保護能滿足配電站所需的各種保護功能， 例如三段定時限低電壓閉鎖過電流保護、 方向縱聯(lián)保護等，可靠性高

2） 實現(xiàn)了保護、 控制、 測量、數(shù)據(jù)通信一體化， 可以進行遠方監(jiān)控。微機保護裝置實際上是一臺高性能、 多功能的計算機， 是整個電力系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡上的一個智能終端。 它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)， 也可將它所獲得的被保護元件的信息和數(shù)據(jù)傳送給控制中心。因此， 每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能， 而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、 數(shù)據(jù)通信功能， 也可實現(xiàn)保護、 控制、 測量、 數(shù)據(jù)通信一體化。

3 ） 使用方便的數(shù)字整定功能。使用靈活方便， 人機界面友好。實時的數(shù)據(jù)顯示， 故障記憶報警。工藝結構條件優(yōu)越，簡化二次接線， 減低功耗。

2、微機綜合保護系統(tǒng)按站控層、間隔層和過程層劃分。 

1）站控層：監(jiān)控系統(tǒng)包含監(jiān)控、一體化五防、VQC和保護信息管理等功能。 

2）間隔層：保護裝置、測控裝置、安全穩(wěn)定裝置等自動裝置。 

3）過程層：電子式互感器、智能終端應用于開關和變壓器智能化管理控制。 

4）其它設備包括系統(tǒng)配置器、變電站專用工業(yè)以太網(wǎng)交換機、RS-485接口等。 

3、微機綜合保護系統(tǒng)的各邏輯接口具有的功能：

間隔與遠方保護系統(tǒng)之間保護數(shù)據(jù)交換;過程層和間隔層之間PT和CT瞬時數(shù)據(jù)交換;變電站與遠方工程師辦公地點數(shù)據(jù)交換;間隔之間直接數(shù)據(jù)交換，尤其是像聯(lián)鎖、保護這樣需要快速動作的功能;變電站和遠方控制中心之間或者與DCS、ESD等系統(tǒng)的控制數(shù)據(jù)交換等。 

4、通信網(wǎng)絡物理上應該分控間隔層網(wǎng)絡、過程層網(wǎng)絡。 

變配電之間的網(wǎng)絡可采用雙絞線以太網(wǎng)或光纖以太網(wǎng)，過程層網(wǎng)絡采用光纖以太網(wǎng)，可以選擇采用簡單可靠的星型拓撲結構或者環(huán)網(wǎng)機構。隔層網(wǎng)絡和傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)一樣，可通過雙網(wǎng)熱備用或雙網(wǎng)雙工方式冗余提高通信可靠性;而過程層網(wǎng)絡則視為繼電保護的一部分，需根據(jù)保護配置原則進行冗余，在雙網(wǎng)運行時應采用雙網(wǎng)雙工無延時切換，以滿足保護跳閘要求。 

三、微機綜合保護系統(tǒng)的優(yōu)點： 

1.微機綜合保護系統(tǒng)，具備采集、監(jiān)視、控制、自檢查功能、通過一臺設備可以發(fā)現(xiàn)：輸電線路的故障，輸電線路的負荷、自身的運行情況等，當設備自身某種故障，微機保護通過自檢功能，把故障進行呈現(xiàn)出來，工作人員就可要根據(jù)顯示情況進行處理，采用計算機原理進行遠程控制和監(jiān)視。 

2. 微機綜合保護系統(tǒng)采用雙核或者多核心CPU進行數(shù)據(jù)處理，加大了數(shù)據(jù)處理速度保證動作相應時間。同時由于微機綜合保護系統(tǒng)采用各種電力邏輯運算來實現(xiàn)保護功能，所以只需要采集線路上的電流電壓等少量信息，簡化了接線與布線工作。 

3.微機綜合保護系統(tǒng)采用計算機控制功能，保護定值、保護功能、保護手段采用程序邏輯，這樣可以隨時修改保護參數(shù)，修改保護功能。微機綜合保護系統(tǒng)還具備通訊功能，可以通過網(wǎng)絡把用戶所需要的各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，進行集中調度。 

4.微機綜合保護系統(tǒng)的采樣與控制信號采用光電耦合隔離技術，把所有采集上來的電信號轉換為光信號，這樣在有強電流進入控制系統(tǒng)的時候，設備可以建立自身保護機制防止損壞或擴大事故。同時由于設備在正常狀態(tài)處于休眠待機等狀態(tài)，只有程序實時運行，所以微機綜合保護系統(tǒng)的較傳統(tǒng)保護系統(tǒng)壽命長。

5. 微機綜合保護系統(tǒng)具備時鐘同步功能，對于故障可以記錄，采用故障波形記錄的方式把故障記錄下來，便于對故障的分析判斷。 

6.微機綜合保護系統(tǒng)采用了多層印刷板和表面貼裝技術，因而具有很高的可靠性和抗干擾能力。

  4結論

微機綜合保護系統(tǒng)比傳統(tǒng)的繼電保護在各個方面都具有明顯優(yōu)勢，隨著的微機發(fā)展和的廣泛應用，它漸漸實現(xiàn)多種功能化，并可實現(xiàn)軟件的升級、功能的擴展。微機綜合保護系統(tǒng)的自診斷能力，能及時發(fā)現(xiàn)裝置故障，在使用過程中可將配電系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)、信號通過通訊線路傳送到生產(chǎn)管理部門及總變電站的微機系統(tǒng)，生產(chǎn)管理部門及總變電站的各項指令也可通過數(shù)據(jù)傳輸下達到各級變電所的微機工作站，使維護工作量大為減少，減少人工參與過程，節(jié)省人力。保證數(shù)據(jù)的真實可靠，方便化工企業(yè)通過內部網(wǎng)絡組建ERP管理系統(tǒng)。微機保護必將取代傳統(tǒng)保護。

參考文獻： 

(1) 繼電保護自動裝置及二次回路中國電力出版社 

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關鍵詞 智慧農(nóng)業(yè)；物聯(lián)網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)架構；發(fā)展現(xiàn)狀；問題

中圖分類號 F49 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）14-0338-03

Discussion Development of Internet of Things and Wisdom Agriculture

DONG Miao HUANG Rong-rong ZHENG Yong ZHAO Shi-jing CHEN Jie *

（Tongji University，Shanghai 201800）

Abstract With the development of internet，wisdom agriculture is a trend of agriculture in our country，and the internet of things is the key technology of wisdom agriculture. This paper mainly introduced the connotation of internet of things and wisdom agriculture，architecture of internet of things，mainly including perception layer，network layer and application layer.At the same time，the paper concretely introduced the internet of things in wisdom agriculture development situation and existing problems.

Key words internet of things；wisdom agriculture；framework of internet of things；development situation； problems

智慧農(nóng)業(yè)是我國近幾年根據(jù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展而新產(chǎn)生的一個概念，就是在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的基礎上應用物聯(lián)網(wǎng)技術，充分利用傳感器和其他平臺軟件對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活進行監(jiān)測和控制。由于我國農(nóng)業(yè)已經(jīng)步入由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的階段，越來越多的現(xiàn)代化智能技術融入到農(nóng)業(yè)中，而物聯(lián)網(wǎng)技術則是智慧農(nóng)業(yè)的主要支撐技術，我們越來越多地感受到智慧農(nóng)業(yè)給我們帶來的便捷、高產(chǎn)和優(yōu)質，這是我國未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個主要趨勢。

1 物聯(lián)網(wǎng)與智慧農(nóng)業(yè)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)[1]（internet of things）定義的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，主要是將物品與物品之間用互聯(lián)網(wǎng)進行連接，所使用的技術包括智能感知識別技術、普適計算等通信感知技術，簡而言之，就是利用互聯(lián)網(wǎng)等通信技術實現(xiàn)遠程管理控制的智能化網(wǎng)絡，從而更好地將物與物、人與物進行連接，可以說物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，在兼容了互聯(lián)網(wǎng)所有的應用后，同時又具有自己的私有化和個性化。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是將物聯(lián)網(wǎng)技術與農(nóng)業(yè)相結合，是將其具體應用在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、服務的整個產(chǎn)業(yè)鏈當中，即將農(nóng)產(chǎn)品與農(nóng)產(chǎn)品之間的信息應用現(xiàn)代智能感知技術進行采集測定，然后將收集到的信息數(shù)據(jù)進行識別處理，再傳到操作終端，實現(xiàn)智能化控制[2]。物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體應用就是通過在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中安裝各類傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器等，通過數(shù)據(jù)連接，將無線傳感網(wǎng)絡、電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)進行集成，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息在各個環(huán)節(jié)的傳輸，最后將大量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息進行整理融合，由操作終端實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程監(jiān)控，進而實現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高產(chǎn)、高效、集約的目標。

1.2 智慧農(nóng)業(yè)

智慧農(nóng)業(yè)即在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的基礎上應用物聯(lián)網(wǎng)技術，充分利用傳感器和其他平臺軟件對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活進行監(jiān)測和控制，使農(nóng)業(yè)系統(tǒng)不再像傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)一樣封閉，而是具有“智慧”，智慧農(nóng)業(yè)不僅可以進行基本的感知、控制和管理，更是擴展到了電子商務、食品溯源防偽、農(nóng)業(yè)休閑旅游、農(nóng)業(yè)信息服務等方面的內容，物聯(lián)網(wǎng)技術可以說是智慧農(nóng)業(yè)的基礎[3]。

2 智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構

2.1 信息感知層

顧名思義，感知層相對于物聯(lián)網(wǎng)而言，類似于人類的感覺器官，主要是用于識別物體并進行信息采集。信息感知層通過采用先進的傳感技術，即利用溫度、濕度、光照、風速等各種傳感器，得到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的精細化信息，如設施內溫度、濕度、光照情況、CO2濃度、土壤濕度、營養(yǎng)液濃度等信息，是對植物生長狀況進行判定的基礎[4]。

2.2 信息傳輸層

信息傳輸層由互聯(lián)網(wǎng)、云計算平臺、移動通信網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡等組成，主要負責傳遞和處理感知層獲取的信息，也是物聯(lián)網(wǎng)的中樞環(huán)節(jié)。信息傳輸層主要作用就是將信息感知層獲取的數(shù)據(jù)以多種通信協(xié)議向局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。其中應用較多的為無線傳感網(wǎng)絡。無線傳感器網(wǎng)絡[5]通過無線通信方式自行組網(wǎng)，對網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中的對象的動態(tài)信息進行采集，并進一步計算處理。由于其監(jiān)控效率高，且具有成本低的有點，因而在農(nóng)業(yè)領域的信息采集工作中應用廣泛。

2.3 信息應用層

信息應用層通過對數(shù)據(jù)進行科學處理而制定相應的管理決策，從而實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的控制。例如利用無線傳感器網(wǎng)絡獲取作物生長環(huán)境的溫濕度、光照強度等信息，并對各類信息進行分析，依據(jù)制定的管理策略，與傳動機構進行通訊，控制傳動機構，進行自動灌溉、施肥、加溫、控光等，同時對異常信息自動報警[6]。

3 智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術分析

3.1 信息感知技術

物聯(lián)網(wǎng)技術是智慧農(nóng)業(yè)的基礎，而信息感知技術又是物聯(lián)網(wǎng)技術的基礎，信息感知技術是整個智慧農(nóng)業(yè)中最基礎的環(huán)節(jié)。該技術包括射頻識別技術、全球定位系統(tǒng)技術、農(nóng)業(yè)傳感器技術、遙感技術等。

3.1.1 射頻識別技術。射頻識別技術是一種利用射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術，該技術與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術相結合，可實現(xiàn)全球范圍內的物品跟蹤與信息共享。射頻識別技術在食品行業(yè)中主要應用于食品的跟蹤和溯源。應用射頻識別技術系統(tǒng)可確保食品供應鏈的高質量數(shù)據(jù)交流，可確保食品源的清晰，實現(xiàn)產(chǎn)品追蹤，從而實現(xiàn)質量監(jiān)控和追溯[7]。同時，射頻識別技術與傳感器技術相結合，可以感知食品加工和儲藏過程中環(huán)境的狀態(tài)信息，因為環(huán)境因素對食品品質影響很大，記錄分析這些因素就顯得十分重要。利用無線通信技術可以方便地把這些狀態(tài)信息及其變化傳遞出來。

3.1.2 全球定位系統(tǒng)技術。全球定位系統(tǒng)（global positioning system，GPS）是美國從20世紀70年代開始研制，在1994年全面建成，可以在海陸空的三維空間中進行全方位的導航和定位。全球定位系統(tǒng)技術的定位定時功能能夠實現(xiàn)對農(nóng)田具體生產(chǎn)狀況的跟蹤與描述，同時輔助農(nóng)業(yè)機械將農(nóng)作物肥料等定點運送并噴灑到準確的位置[8]。

3.1.3 農(nóng)業(yè)傳感器技術。農(nóng)業(yè)傳感器技術是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心，主要用于采集各類農(nóng)業(yè)信息，包括空氣溫度、濕度等環(huán)境指標參數(shù)，畜禽養(yǎng)殖業(yè)中的有害氣體含量，種植業(yè)中的光、溫、水、肥、氣等參數(shù)，以及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的酸堿度、氨氮、溶解氧、濁度、電導率等參數(shù)。

3.1.4 遙感技術。遙感技術從不同高度的平臺上，使用不同的傳感器，對地球表層各類地物的電磁波譜信息進行收集，并進行分析處理。遙感技術利用地面目標反射或輻射電磁波的固有特性，通過觀察目標的電磁波信息以達到獲取目標的幾何信息和物理屬性的目的。在智慧農(nóng)業(yè)采集地面空間分布的地物光譜反射或輻射信息，實施全面監(jiān)測，同時根據(jù)光譜信息，進行空間的定性與定位分析，從而提供大量的田間時空變化信息[9]。

3.2 信息傳輸技術

農(nóng)業(yè)信息感知技術在智慧農(nóng)業(yè)中運用最廣泛的是無線傳感網(wǎng)絡。無線傳感網(wǎng)絡[10]采用無線通信方式，由部署在監(jiān)測區(qū)域內大量的傳感器節(jié)點組成，負責感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息。藍牙（bluetooth）[11]是一種短距離無線通信技術規(guī)范 ，能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)和語音通信，藍牙通信帶寬為lMb/s，一個“藍牙”主設備最多同時與7個其他的“藍牙”設備通信，支持點對點和點對多的連接，使用靈活的無基站組網(wǎng)方式。目前主要的應用場景有數(shù)碼相機圖像傳輸，計算機、手機等的交互會議，耳機、游戲機等的電子娛樂產(chǎn)品等，汽車產(chǎn)品等。Wi-Fi（wireless fidelity）是IEEE定義的無線網(wǎng)絡通信的工業(yè)標準（IEEE802.11），主要特點是可靠性高、速度快，在開放的環(huán)境通信距離達到300 m以上，在相對封閉的環(huán)境里通信距離在100 m。組網(wǎng)靈活、成本低、可移動性好，與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡非常容易整合。但是其明顯的缺點是信號強度影響其穩(wěn)定性，抗干擾性不好，且設備的功耗非常高。目前，Wi-Fi應用在如手機、PAD等的便攜式電子產(chǎn)品中，有效解決校園網(wǎng)或辦公室無線局域網(wǎng)的無線接入問題[12]。

3.3 信息應用技術

信息處理技術是物聯(lián)網(wǎng)技術的最后環(huán)節(jié)，也是智慧農(nóng)業(yè)實現(xiàn)自動控制的基礎，應用的技術有云計算、決策支持系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、智能控制技術等技術。

3.3.1 云計算。云計算指將計算任務分布在資源池上，使應用系統(tǒng)實現(xiàn)根據(jù)需要獲取存儲空間及軟件服務。面對智慧農(nóng)業(yè)中的大量數(shù)據(jù)，云計算可以實現(xiàn)信息存儲資源和計算能力的分布式共享，超級強大的信息處理能力同時也為大量信息提供支撐[13]。

我國近年來開展云計算對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的應用，在農(nóng)業(yè)相關領域的應用都有研究。目前農(nóng)業(yè)云體驗平臺包括農(nóng)業(yè)信息智能搜索與服務平臺和綠云格平臺，通過這2個平臺能夠實現(xiàn)農(nóng)業(yè)市場信息和實用技術的準確獲取與分析，為農(nóng)業(yè)主管部門、企業(yè)及農(nóng)戶個人提供個性化檢索，同時提供全方位的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境遠程管理服務[14-18]。

3.3.2 決策支持系統(tǒng)。決策支持系統(tǒng)以人機交互方式進行半結構化或非結構化決策。農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉優(yōu)化、大型養(yǎng)雞廠管理、小麥栽培、飼料配方優(yōu)化設計、農(nóng)機化信息管理、土壤信息系統(tǒng)管理上進行了廣泛應用研究[19]。農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)可對地方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程進行分析和模擬，預測不同決策方案的效果與效益， 從而優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策。目前決策支持系統(tǒng)技術在農(nóng)業(yè)結構優(yōu)化、產(chǎn)量預測及潛力分析、確定農(nóng)業(yè)投資規(guī)模等方面得到廣泛應用[20]。

3.3.3 專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)模擬人類專家解決各種復雜的實際問題，具有與專家水平解決問題的能力。該系統(tǒng)在利用農(nóng)業(yè)專家多年積累的知識與經(jīng)驗的基礎上，對需要解決的農(nóng)業(yè)問題進行分析判斷，提出決策，使計算機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起到人類農(nóng)業(yè)專家的作用[17]。例如專家系統(tǒng)在榨菜病蟲害防治中的應用，為農(nóng)戶和科技人員提供了病蟲害信息交流平臺，為菜農(nóng)提供了病蟲害防治的科學指導，現(xiàn)實意義顯著[18]。

3.3.4 地理信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)主要用于建立自然條件、生產(chǎn)條件、土壤數(shù)據(jù)、作物病蟲草害發(fā)展趨勢、作物產(chǎn)量等的空間信息數(shù)據(jù)庫，為分析差異性和實施調控提供處方?jīng)Q策方案[15]。利用地理信息系統(tǒng)進行土壤適宜性評價就是將土壤質地、類型、氮磷鉀含量、有機質含量等土地數(shù)據(jù)進行整合，并賦予權重，再進行分析運算，生成土壤適宜性評價圖，也可建立數(shù)學模型，實現(xiàn)土地適宜性的分級[16]。

3.3.5 智能控制技術。智能控制技術主要用來解決用傳統(tǒng)方法無法順利解決的復雜問題。目前智能控制技術的主要研究方向包括神經(jīng)網(wǎng)絡控制、模糊控制、綜合智能控制技術，并在設施園藝、大田種植、畜禽養(yǎng)殖等方面得到初步應用[20]。比如，用神經(jīng)網(wǎng)絡分析甜瓜質量的物理測量指標與人們感官對甜瓜香味、甜度、酸度、組織結構、水分等質量指標的相關關系，來預測甜瓜質量。將實測物理標與人的感官分類聯(lián)系起來，對食品質量進行預測，在食品工業(yè)中有很重要的意義。

4 智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術應用現(xiàn)狀

4.1 傳感器在溫室中的應用

為了提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質量，優(yōu)化作物品種，使作物的生長不受或少受季節(jié)的影響，現(xiàn)代化設施農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，它的主要發(fā)展形勢是溫室大棚，相配套的溫室栽培技術也得到了廣泛的關注和應用。該種技術主要是利用對溫度、濕度、光照、噴灌量、通風等影響因素的測量和控制，實現(xiàn)對作物生長的精準控制。

在此過程中，對各類參數(shù)的測定采集尤為重要。主要是采用溫度、濕度、光照、CO2、土壤濕度、土壤養(yǎng)分等各類傳感器檢測農(nóng)業(yè)環(huán)境中的各項物理量參數(shù)，并根據(jù)生產(chǎn)控制策略，實現(xiàn)生產(chǎn)自動控制，保證農(nóng)作物有一個良好的、適宜的生長環(huán)境[21]。

4.2 傳感器在自動化農(nóng)業(yè)機械中的應用

由于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，對農(nóng)業(yè)機械精度的要求也越來越高，對于機械各部分強度的測量也就尤為重要。例如，應用傳感器技術測定農(nóng)機的性能指標及零部件的結構強度；用應變式傳感器測定犁體的阻力，為犁體曲面設計提供科學依據(jù)；播種機上安裝的光電傳感器可隨時監(jiān)測機器是否堵塞，保證農(nóng)作物出苗率；自動灌溉裝置中土壤溫度、濕度傳感器的使用，在保證農(nóng)作物灌溉用水的同時實現(xiàn)節(jié)約用水[22]。

4.3 遙感技術在農(nóng)業(yè)中的應用

遙感技術是一種現(xiàn)代測量技術，它是通過非接觸、少破壞的方法對農(nóng)林業(yè)等方面信息進行測定獲取，它可以測定農(nóng)作物品種的分布區(qū)域、植物品種的分類、土地肥沃程度、植物生長情況、植物受災情況等，然后通過遙感所獲得的信息來確定最合適的種植和最適度的施肥，這也就在一定程度上控制了農(nóng)藥化肥的不合理使用，防止了環(huán)境污染，從而獲得更高的效益[23]。

5 智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術存在的問題

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是一項創(chuàng)新型現(xiàn)代化信息集成技術，正在不斷改變著我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的面貌，即便如此，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也遇到了一定的問題[24]。

5.1 物聯(lián)網(wǎng)設備概念性產(chǎn)品多于實際應用性產(chǎn)品

我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設備主要產(chǎn)自高校院所的實驗室，很多都是學生們研究出的概念性產(chǎn)品，實際應用推廣并不高，且實驗室理論研究與農(nóng)業(yè)實際應用差異較大。

5.2 不計成本的示范對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的推廣并沒有實際價值

物聯(lián)網(wǎng)技術雖然說是在農(nóng)業(yè)中要進行普遍推廣，但更多的注重試點示范而不看重經(jīng)濟指標，尚無法實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用，實際價值不大。由于我國農(nóng)業(yè)仍處于弱勢地位，物聯(lián)網(wǎng)在我國農(nóng)業(yè)領域的應用受限，發(fā)展初期同時受到資金的限制。

5.3 資金投入回報周期長，不利于物聯(lián)網(wǎng)推廣

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎設施建設具有一次性投入大、回報周期長的特點。在農(nóng)業(yè)整體比較效益低、以小農(nóng)戶分散經(jīng)營為主的情況下，很多物聯(lián)網(wǎng)設備因價格偏高很難大面積推廣。

5.4 傳感器的缺乏

目前我國農(nóng)用傳感器種類較少，主要集中在溫度和濕度監(jiān)測方面，對其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境因子的監(jiān)測傳感器嚴重不足，對生物本體的感知傳感器則更少。同時，國產(chǎn)傳感器性能不穩(wěn)定，監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性不足，且器材壽命較短[25]。

6 結語

智慧農(nóng)業(yè)是我國未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要趨勢，是未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，隨著信息技術的進一步發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術會得到更大范圍的應用?，F(xiàn)在，已經(jīng)可以看到物聯(lián)網(wǎng)技術為智慧農(nóng)業(yè)帶來更多智能化和信息化，而現(xiàn)在要做的就是提升農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的自主創(chuàng)新能力，加快低成本、高可靠性、使用期限長的傳感器開發(fā)，加強 Zig-Bee技術等新型無線傳輸技術在農(nóng)業(yè)上的應用研究，提升專家系統(tǒng)等智能決策系統(tǒng)的實用性和可靠性，通過單項技術突破與多項技術集成應用并舉，加快技術研發(fā)應用步伐，使基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)可以在農(nóng)村地區(qū)大范圍使用，這是我國未來農(nóng)業(yè)的趨勢和目標。

7 參考文獻

[1] 范珊珊，李忠，柴榮.物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的應用研究[J].計算機光盤軟件與應用，2013（13）：41-42

[2] 彭程.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展策略研究[J].西安郵電學院學報，2012（2）：94-98.

[3] 李道亮.物聯(lián)網(wǎng)與智慧農(nóng)業(yè)[J].農(nóng)業(yè)工程，2012（1）：1-7.

[4] 施連敏，陳志峰，蓋之華.物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的應用[J].農(nóng)機化研究，2013（6）：250-252.

[5] 段益群，劉國彥.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)設計[J].軟件工程師，2013（12）：35.

[6] 頓文濤，趙玉成，袁帥，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展與應用[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡信息，2014（12）：9-12.

[7]王文洋.基于RFID技術的物聯(lián)網(wǎng)探析[J].科技信息，2009（26）：587.

[8] LAN Bin.The establishment of agriculture information system based on GIS and GPS[J].ICS REI，2013（2）：506-511.

[9] 劉曉明.信息技術打造“精準農(nóng)業(yè)”[N].中國電子報，2004-09-10.

[10] YAN Ji-Feng，ZHANG Jian-Gang，DONG Fei-You.Wireless Sensor Traceability Algorithm Based on Internet of Things in the Area of Agri-culture[J].Sensors & Transducers，2013（15）：14.

[11] 楊寶祝.我國農(nóng)業(yè)信息技術與農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展戰(zhàn)略研究[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡信息，2007（9）：4-8.

[12] XIAO Yan，AI Dong-Sheng，XU Feng，ct al. Ag-riculture Intelligent Control System Algorithm for Wireless Sensor Networks Based on Internet of Things[J].Sensors & Transducers，2013（15）：811.

[13] 趙麗.淺議物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領域的應用及關鍵技術要求[J].電信科學，2011（增刊1）：71-74.

[14] 云計算在農(nóng)業(yè)上的應用[J].黑龍江糧食，2014（4）：25.

[15] 趙賞，鐘凱文，孫彩歌.GIS技術在農(nóng)業(yè)領域的應用[J]. 農(nóng)機化研究，2014（4）：234-237.

[16] 王璐，翟義欣，王菲.地理信息系統(tǒng)（GIS）的發(fā)展及在農(nóng)業(yè)領域的應用現(xiàn)狀與展望[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2005（增刊1）：362-366.

[17] 劉衛(wèi)華，張順，許家來，等.農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)應用現(xiàn)狀與前景展望[J].農(nóng)業(yè)災害研究，2015（2）：52-54.

[18] 石琳，陳帝伊，馬孝義.專家系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)上的應用概況及前景[J].農(nóng)機化研究，2011（1）：215-218.

[19] 章牧，陳飛香，劉文璽，等.農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)的概念設計與應用[J].地球信息科學，2005（2）：58-64.

[20] 張波，羅錫文.ICT在精細農(nóng)業(yè)中的應用與展望[C]//中國農(nóng)業(yè)工程學會（CSAE）.中國農(nóng)業(yè)工程學會2011年學術年會論文集，2011：5.

[21] BIGGS P，SRIVASTAVA L.ITU Internet reports 2005：the internet of things[M].Geverna：International Telecommunication Union，2005.

[22] HE Yong，NI Peng-cheng，LIU Fei.Advancement and trend of internet of things in agriculture and sensing instrument[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2013，44（10）：216-226.

[23] 劉歆.遙感技術在農(nóng)業(yè)中的應用與發(fā)展[J].科技創(chuàng)新導報，2011（27）：144-145.