論文內容包括農產品質量安全納米傳感器、太陽能殺蟲燈、分簇路由算法、農田物聯網混合多跳路由算法、水產養殖溶解氧傳感器開發、土壤養分近場遙感方法、農業機械遠程智能管理平臺、水肥濃度智能感知與精確配比、果園多機器人通信等。，供您閱讀和參考。
專題-農業傳感器與物聯網
主題-農業傳感器和物聯網
[1]王培龍，唐智勇。納米傳感器在農產品質量安全中的應用研究、分析與展望[J].智慧農業(中英文)，2020，2(2): 1-10。
王培龍，唐智勇。納米傳感器在農產品質量安全中的應用分析與展望[J].智慧農業，2020，2(2): 1-10。
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[2]楊興，，，李，，霍誌強，，盧巧玲，張亞成.太陽能殺蟲燈的物聯網故障診斷特點及潛在挑戰[J].智慧農業(中英文)，2020，2(2): 11-27。
楊興、舒蕾、、李、霍誌強、、、盧巧玲、張亞成。太陽能殺蟲燈故障診斷的特征分析與挑戰[J].物聯網。智慧農業，2020，2(2): 11-27。
SIL-IoTs是基於農業場景和物聯網技術的新型物理農業病蟲害防治工具。通過無線傳輸太陽能殺蟲燈組件的狀態數據，用戶可以在後臺實時查看太陽能殺蟲燈的運行狀態，具有害蟲計數、害蟲定位、輔助農業監控等功能。然而，隨著物聯網的快速發展和廣泛應用，故障診斷與維護之間的矛盾日益突出。基於此，本研究首先闡述了SIL-IoTs的結構和研究現狀，分析了故障診斷的重要性，指出故障診斷是保證其可靠性的主要手段。然後，介紹了太陽能殺蟲燈節點存在的故障及其在無線傳感器網絡中的表現形式，並進壹步對無線傳感器網絡中的故障進行了分類，包括基於行為的故障、基於時間的故障、基於組件的故障和基於影響區域的故障四種類型。然後，討論了無線傳感器網絡的主要故障診斷方法，如統計方法、概率方法、分層路由方法、機器學習方法、拓撲控制方法和移動基站方法。此外，還討論了SIL-IoTs的故障診斷策略。故障診斷在行為上分為主動診斷和被動診斷策略，在監測類型上分為連續診斷、定期診斷、直接診斷和間接診斷策略，在設備上分為集中式、分布式和混合式策略。在上述故障診斷方法和策略的基礎上，介紹了適用於後臺數據異常、部分節點通信異常、全網通信異常、未診斷出的異常等四種故障現象的WSNs故障診斷和調試工具，如Sympathy、千裏眼、SNIF和Dustminer。最後，強調了SIL-IOT的特性給故障診斷帶來的潛在挑戰，包括復雜的部署環境、節點任務的沖突、連續區域內的節點無法傳輸數據以及各種故障診斷的失敗，並針對這些潛在挑戰指出了合理的研究方向。由於SIL-IoTs是農業物聯網中的典型應用，因此本研究可以推廣到其他農業物聯網，為這些農業物聯網的故障診斷提供參考。
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王錦鴻，韓宇星。用於作物表型信息邊緣計算和獲取的認知無線傳感器網絡分簇路由算法[J].智慧農業(中英文)，2020，2(2): 28-47。
王錦鴻，韓宇星。認知無線電傳感器網絡作物表型信息邊緣計算收集分簇路由算法[J].智慧農業，2020，2(2): 28-47。
摘要:隨著無線終端數量的快速增長和對多媒體圖像等高帶寬傳輸服務需求的不斷增加，農業物聯網相關領域將出現無線頻譜資源短缺的問題。針對基於傳統物聯網的作物表型信息采集系統中，節點密集部署導致數據傳輸過程中頻繁的頻譜競爭和數據擁塞，固定電池網絡能耗不均衡導致監測周期縮短等問題，建立了基於認知無線傳感器網絡(CRSN)的作物表型信息采集模型，提出了壹種具有邊緣計算機制的事件驅動分簇路由算法。該算法包括:(1)動態頻譜感知分簇，結合頻譜感知獲得的可用信道、節點間距離、剩余能量和鄰居節點度作為相似度，使用層次分簇算法對監測區域內的節點進行分簇並選擇簇頭，在構建分簇拓撲的過程中，將獎懲因子引入簇大小的平衡，提高網絡中每個簇的平均頻譜利用率；(2)集成邊計算的事件觸發數據路由，根據構建的分簇拓撲結構，將每個待檢測區域的異常表型信息觸發的事件以簇內聚合和簇間中繼交替叠代的方式轉發到匯聚節點，其中簇內聚合包括直接傳輸和簇內中繼，簇間中繼包括主網關節點和次網關節點-主網關節點兩種情況；(3)基於頻譜變化和通信服務質量(QoS)的自適應重分簇:基於主用戶行為變化引起的可用信道變化或分簇效果不佳對通信質量的幹擾，觸發CRSN進行自適應重分簇。此外，本研究還提出了壹種新的能耗均衡策略來分散能耗(假設sink為中心)，即在網關或簇頭節點選擇的計算公式中引入壹個與節點到sink的距離成正比的權重系數。算法仿真結果表明，與基於K-medoid分簇和能量感知的事件驅動分簇(ERP)路由方案相比，在CRSN節點數量固定的前提下，基於DSEB的分簇路由算法在網絡壽命和能量效率方面有壹定的改善。當主用戶節點數壹定時，該算法比其他兩種算法具有更高的頻譜利用率。
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顧浩、王誌強、吳昊、江永年、郭亞。基於熒光原理的溶解氧傳感器的研制與實驗[J].智慧農業(中英文)，2020，2(2): 48-58。
顧浩、王誌強、吳昊、江永年、郭亞。壹種基於熒光的溶解氧傳感器[J].智慧農業，2020，2(2): 48-58。
溶解氧含量的測量對水產養殖具有重要意義。而我國市場上的溶解氧傳感器價格昂貴，無法在線連續測量，組件難以維護更新，難以普及，難以在水產養殖物聯網中發揮作用。本研究基於熒光猝滅原理，利用水中溶解氧濃度與熒光信號相位差的關系，研制出壹種低成本、易維護的溶解氧傳感器。首先利用自制的溶解氧敏感膜在激發光照射下產生紅色熒光，熒光壽命可以通過溶解氧濃度來調節；然後利用光信號敏感器件設計光電轉換電路，實現光信號感知；然後以STM32F103微處理器作為主控芯片，編寫下位機程序，實現激發光脈沖的產生。利用相敏檢測和快速傅裏葉變換原理計算出激發光和參考光的相位差，然後轉換成溶解氧濃度，從而實現溶解氧的測量。系統的熒光檢測部分和主控部分采用分離式設計思想，使用屏蔽扁平電纜直接插拔連接，便於傳感器探頭的拆卸、更換和維護以及遠程在線測量。經測試，該溶解氧傳感器的測量範圍為0~20 mg/L，響應延遲小於2 s，溶解氧敏感膜的使用壽命約為1年，可實時連續測量溶解氧濃度。同時，該傳感器具有測量方便、制造成本低、體積小的特點，為我國水產養殖用低成本溶解氧傳感器的研發和市場化奠定了良好的基礎。
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子，董大明，趙顯德，田洪武。基於調制近紅外反射光譜的土壤養分近場遙感方法研究[J].智慧農業(中英文)，2020，2(2): 59-66。
焦雷子，董大明，趙顯德，田洪武。基於調制近紅外反射光譜的土壤養分近場遙測檢測[J].智慧農業，2020，2(2): 59-66。
摘要:土壤養分作為農業生產的重要指標，過少會降低作物產量，過多則會造成環境汙染。因此，快速準確地檢測土壤養分對於精確施肥和提高作物產量具有重要意義。基於采樣和化學分析的傳統方法可以全面、準確地檢測土壤養分，但檢測過程中土壤的采樣和預處理過程復雜、費時費力，無法實現土壤養分的原位快速檢測。基於調制近紅外光譜技術，提出了壹種主動近場土壤養分遙感方法，該方法可以有效避免土壤反射自然光的幹擾。該方法采用波長範圍為1260~1610 nm的8通道窄帶激光二極管作為近紅外光源，通過測量8通道激光束的土壤反射率，建立土壤養分中氮(N)的測量模型，實現對N的快速檢測。在已知氮含量的74組土樣中，選擇54組作為訓練集，20組作為預測集。基於壹般線性模型，對訓練集中的土壤N含量和土壤反射率的定量參數進行訓練，篩選顯著波段後的計量經濟模型R2達到0.97。基於建立的計量經濟模型，預測濃度下土壤N含量的預測值與參考值之間的決定系數R2達到0.9，結果表明該方法具有快速現場檢測土壤養分的能力。
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朱登生、方輝、胡、、周延鎖、、、何勇。農業機械遠程智能管理平臺的開發與應用[J].智慧農業(中英文)，2020，2(2): 67-81。
朱登生、、胡、、周延鎖、、、何勇。農業機械智能遠程管理平臺的開發與應用[J].智慧農業，2020，2(2): 67-81。
針對農機管理缺乏實時數據、農機實時作業難以監控、服務信息不對稱等問題，本研究首先提出了設計專業遠程管理平臺時的五大原則:專業化、標準化、雲平臺化、模塊化、開放性。基於這些原則，本研究設計了壹個基於智能傳感技術、物聯網技術、定位技術、遙感技術和地理信息系統的可定制的通用農業機械遠程智能管理平臺。該平臺設計並實現了基於WebGIS的農機信息庫與農機位置服務、農機作業實時監控與管理、農田基礎信息管理、大田作物基礎信息管理、農機調度管理、農機補貼管理、農機作業訂單管理等多個實用模塊。重點研究了平臺在當前技術背景下的壹些關鍵技術的實現方法，包括使用低精度GNSS定位系統前提下工作區域的計算方法、GNSS定位數據處理過程中的數據問題分析、農業機械調度算法、工作傳感器信息的融合等。，提出了構建以土地為核心的管理平臺的思路；同時提出農機作業管理平臺將逐步從單純的作業管理向田間農機綜合管理轉變。該平臺對同類型管理平臺的研發具有壹定的借鑒意義。
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金州區、張俊卿、郭紅艷、胡逸民、陳向宇、黃河、汪鴻雁。水肥濃度智能傳感精確配比系統的開發與試驗[J].智慧農業(中英文)，2020，2(2): 82-93。
錦州、張俊卿、郭紅艷、胡逸民、陳向宇、黃河、汪鴻雁。水肥濃度智能傳感精確配比系統的開發與試驗[J].智慧農業，2020，2(2): 82-93。
為了解決當時當地農場復合肥的精確配比問題，本研究以水肥壹體化智能灌溉施肥系統為研究對象，構建了水肥濃度智能感知與精確配比系統。首先，提出了壹種快速建立水肥溶液在線智能感知模型的方法，利用數據分析算法從傳感器實時監測的壹系列濃度梯度肥料溶液中挖掘模型。其次，基於上述模型，設計了水肥濃度智能感知精確配比系統的框架結構，並闡述了系統的工作原理。通過三種水體模擬在線配肥驗證了該系統原位指導水肥濃度比的有效性，並評價了水電導率對水肥濃度比的幹擾。實驗結果表明，二次多項式擬合曲線是表達溶液電導率與水肥濃度關系的最佳模型，相關系數R2大於0.999。從這個模型中可以得到用戶關心的復合肥各項指標的濃度。三種水體模擬在線施肥結果表明，水體幹擾電導率，無法準確反演水肥比濃度，相對偏差值超過0.1。因此，本研究提出的水肥在線智能感知與精確配比系統，可以排除當地水分電導率對水肥配比準確性的幹擾，通過模型計算實現復合肥的精確配比，得到各項指標的濃度。該系統結構簡單，配比準確，易於與現有水肥壹體機或人工配肥系統相結合，可廣泛用於設施農業栽培、果園栽培、大田經濟作物栽培等環境中的精準智能施肥。
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孫浩然、孫林、畢春光、於和龍。基於粒子群優化和模擬退火的混合多跳農田物聯網路由算法[J].智慧農業(中英文)，2020，2(3): 98-107。
孫浩然、孫林、畢春光、於和龍。基於粒子群和模擬退火協同優化方法的農田物聯網混合多跳路由算法[J].智慧農業，2020，2(3): 98-107。
摘要:農業無線傳感器網絡在獲取農田土壤、環境和作物生長等多源異構信息方面起著關鍵作用。針對傳感器在農田中分布不均勻和能量受限的問題，提出壹種基於粒子群優化和模擬退火的混合多跳路由算法。首先，通過加權剩余能量和節點度選擇簇頭，采用分簇結構實現異構網絡的高效動態組網。然後利用簇頭間的多跳數據結構解決簇頭長距離傳輸的高能耗問題，並利用粒子群優化和模擬退火的協同優化方法提高算法的收斂速度，使匯聚節點加速簇頭內匯聚數據的收集。仿真結果表明，與基於節能負載均衡的多路徑路由策略方法(PSMR)相比，無線傳感器網絡的生命周期提高了57%。與貪婪外圍無狀態路由算法(GPSR-A)相比，在相同的網絡生命周期內，第1個死亡傳感器節點延遲兩輪，剩余能量標準差降低0.04 J，具有良好的網絡能量均衡性。本研究提出的PSMR算法通過簇頭間的多跳減少了遠程簇頭的額外能耗，提高了不同距離簇頭的能耗均衡性能，為大規模復雜農田環境下長期、高效、穩定的數據采集和監測提供了技術基礎，可以提高農業物聯網的資源利用效率。
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毛文舉、劉恒、王東飛、楊付增、劉誌傑。果園多機器人通信AODV路由協議的改進設計與測試[J].智能農業(中英文)，2021，3 (1): 96-108。
毛文舉、劉恒、王東飛、楊付增、劉誌傑。果園多機器人通信的改進AODV路由協議[J].智慧農業，2021，3(1): 96-108。
針對果園作業多機器人的通信需求，基於桃園Wi-Fi信號接收強度預測模型，引入優先級節點和路徑信號強度閾值，提出了壹種改進的按需平面距離矢量路由協議(AODV-SP)。設計了AODV-SP包，並利用NS2仿真軟件從發起頻率、路由開銷、平均端到端時延和包投遞率四個方面比較了按需平面距離矢量路由協議(AODV)和AODV-SP的性能。仿真結果表明，本文提出的AODV-SP路由協議在啟動頻率、路由開銷、平均端到端時延和分組投遞率四個方面的性能都優於AODV協議。當節點移動速度為5 m/s時，AODV-SP的路由發起頻率和路由開銷分別比AODV降低了3.65%和7.09%，當節點移動速度為8 m/s時，AODV-SP。為了進壹步驗證AODV-SP協議的性能，在實驗室環境下搭建了壹個基於導頻跟隨法的小型多機器人無線通信物理平臺，並將AODV-SP應用於該平臺，進行了靜態丟包率和動態測試。測試結果表明，節點間距離為25 m時靜態丟包率為0，距離為100 m時為21.05438+0%；機器人在動態行駛時可以保持鏈式拓撲。該研究可為實際環境下果園多機器人通信系統的構建提供參考。
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[10]，，李，，楊星，，，蘇琴。太陽能殺蟲燈物聯網節點的防盜防破壞設計與展望[J].智慧農業(中英文)，2021，3 (1): 65438。
、舒蕾、李、楊星、、王曉嬋、。太陽能殺蟲燈物聯網節點防盜防破壞設計與展望[J].智慧農業，2021，3(1): 129-143。
摘要:太陽能殺蟲燈能有效控制害蟲，減少農藥使用量。隨著其部署的增加，被盜破壞的報道也越來越多，嚴重影響了害蟲防治的效果，造成了很大的經濟損失。為了有效解決太陽能殺蟲燈物聯網節點被盜破壞的問題，本研究以太陽能殺蟲燈物聯網為應用場景，設計太陽能殺蟲燈硬件，獲取更多傳感信息。提出了太陽能殺蟲燈的輔助設備——無人機殺蟲燈，用於被盜損壞後的調配、跟蹤、巡查等應急應用。通過上述硬件層面的改造設計和增加輔助設備，可以獲得更全面的信息來判斷太陽能殺蟲燈的物聯網節點被盜和破壞。但考慮到盜竊破壞時間短，僅從硬件層面進行改造不足以實現快速準確的判斷。因此，本研究從內部硬件、軟件算法和外部結構設計三個方面，進壹步探討了六個關鍵研究問題，即設備防盜的優化設計、設備防盜判斷規則的建立、設備被盜和損壞的快速準確判斷、設備被盜和損壞的應急措施、設備被盜和損壞的預測和預防、降低網絡數據傳輸負荷的優化計算。最後，對設備防盜損技術在太陽能殺蟲燈物聯網場景中的應用進行了展望。
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