【摘要】：智慧農(nóng)業(yè)近幾年受到廣泛關(guān)注,究其技術(shù),是以物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)融合到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中,通過硬件搭建、軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)智能感測與控制、人-機(jī)-物全面連通。不過,智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展處于初級節(jié)點(diǎn),一些技術(shù)問題尚待解決,如:物聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備繁多,尤其是感測設(shè)備,設(shè)備之間的接口可能存在較大差異,涉及多種通信協(xié)議,也使得應(yīng)用程序開發(fā)存在困難。智慧農(nóng)業(yè)研究需要將物聯(lián)網(wǎng)、信息系統(tǒng)或平臺與農(nóng)業(yè)應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來,因此,加強(qiáng)對基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧農(nóng)業(yè)研究,對促進(jìn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的智能管理、農(nóng)業(yè)信息化推進(jìn)等具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。本文在對智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)研究系統(tǒng)評述的基礎(chǔ)上,進(jìn)行基于分簇的無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究、面向智慧農(nóng)業(yè)的輕量型安全通信協(xié)議研究及以服務(wù)為導(dǎo)向的防災(zāi)監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建研究�？偨Y(jié)本文的研究工作,所研究主要內(nèi)容集中于以下4個(gè)方面:(1)以智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)研究為線索,主要對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀加以系統(tǒng)述評。首先從農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展入手,歸納提煉其系統(tǒng)架構(gòu),進(jìn)而對幾種典型的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行細(xì)致討論,而后介紹了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在若干具有代表性領(lǐng)域中的應(yīng)用情況,最后,對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的特征及其存在問題深入的分析,并展望未來研究重點(diǎn)與發(fā)展趨勢。(2)基于一種無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀,綜合考慮傳感器節(jié)點(diǎn)能量獲取效率差異與節(jié)點(diǎn)電池容量的限制,嘗試針對面向智慧農(nóng)業(yè)的WRSNs提出一種新的基于分簇路由算法(NCBRA),構(gòu)建WRSNs和能量消耗模型,設(shè)計(jì)NCBRA路由算法,體現(xiàn)為簇建立、數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)階段,仿真表明,NCBRA在簇首節(jié)點(diǎn)質(zhì)量、每輪能量增加及丟包率上是有效的。(3)在感知層通過安全層協(xié)議降低計(jì)算成本,在中間件層與感知層之間以“數(shù)字簽名”概念提出輕量型安全機(jī)制,經(jīng)由中間件層使感知層內(nèi)感測節(jié)點(diǎn)身份能夠得到認(rèn)證;設(shè)計(jì)信息安全設(shè)備與信息安全模塊,實(shí)現(xiàn)雙向授權(quán)和認(rèn)證,以確認(rèn)聯(lián)機(jī)設(shè)備可被允許的訪問控制列表,并結(jié)合解密技術(shù)保護(hù)信息通信。(4)探討防災(zāi)監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)中大量數(shù)據(jù)所帶來的網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)擔(dān)的問題,以降低物聯(lián)網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)負(fù)載問題。通過以防災(zāi)監(jiān)測為例構(gòu)建以服務(wù)為導(dǎo)向的架構(gòu)和作業(yè)流程,提升了防災(zāi)監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用的服務(wù)品質(zhì)。在研究中,考慮了農(nóng)業(yè)環(huán)境中可能的緊急情況,在云環(huán)境中提出一個(gè)有效的作業(yè)流程,以提升服務(wù)質(zhì)量。
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.44;TN929.5;S126
【圖文】：

Fig. 2.1 Architecture of the Intnert of Things in agriculture業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)踐上，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)采用的技術(shù)一般是面向特定應(yīng)用領(lǐng)域（大田、設(shè)施隨需而變，歸納獲得其關(guān)鍵技術(shù)，主要包括信息感知、射頻識別、信息等四個(gè)方面，具體如圖 2.2 所示。信息感知技術(shù)過感測技術(shù)獲得農(nóng)業(yè)信息，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的感知環(huán)節(jié)，就是部署大量傳包括用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境、動植物生命及質(zhì)量安全與追溯等的各式各樣傳物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用較為廣泛的傳感器有 3 類：物性型傳感器、生物傳感器及其中，微機(jī)電傳感器具有一些適用于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的明顯優(yōu)勢，如體積小、高可靠性等[28]。隨著感測技術(shù)的進(jìn)步，一些元器件出現(xiàn)了集成，如氣件的集成等。傳感器的光學(xué)感知機(jī)理主要有熒光淬滅效應(yīng)、分光光度法驗(yàn)、葉綠素含量測定等，具有較大的應(yīng)用潛力[29]；根據(jù)應(yīng)用原理，電學(xué)多的種類，如電容式、電阻式、電感式、電渦流式等，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中[30]

圖 2.2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)Fig. 2.2 Key technologies for the Intnert of Things in agriculture.2 射頻識別技術(shù)射頻識別（RFID）是利用無線信號識別與感知特定目標(biāo)，并讀寫相關(guān)信息，污染、掃描速度快、可重用性好、數(shù)據(jù)存儲容量高、安全性高等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的條卡相比，射頻識別的效率更高、傳輸?shù)男畔⒘扛螅軌蚝芎玫貪M足農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)化識別需求[35]。從 RFID 技術(shù)衍生的產(chǎn)品大致可以分為有源 RFID、無源 RFID源 RFID，其中，有源 RFID 是依靠節(jié)點(diǎn)本身供電，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動識別，用于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)相關(guān)對象的實(shí)時(shí)監(jiān)測[36]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，RFID 的用領(lǐng)域是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與追溯，特別是食品安全領(lǐng)域[37]。在國外，RFID 技術(shù)品監(jiān)督領(lǐng)域的應(yīng)用已相當(dāng)成熟，如對禽畜實(shí)現(xiàn)了全程監(jiān)測（從成長到屠宰，再到零售）；在國內(nèi)，RFID 的農(nóng)業(yè)應(yīng)用也已非常廣泛，主要包括農(nóng)產(chǎn)品流通、農(nóng)作物生畜養(yǎng)殖及肉食品供應(yīng)等[38]。基于 RFID 進(jìn)行標(biāo)識的研究一直在拓展中，定位、導(dǎo)應(yīng)用的熱門領(lǐng)域，體現(xiàn)著 RFID 的研究在走向與 ZigBee、GPS 及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的位置信息融合[39]。RFID 信號在不同相對高度下具有特定的信號衰減規(guī)律，

Fig. 3.2 Comparison of energy increase per cycle of HC in NCBRA and CRA91011121314151617包率（丟%）CRASNCBRA

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2747748