物聯(lián)網(wǎng)傳感器與農(nóng)業(yè)融合，匯總十項科研新進展

一、農(nóng)產(chǎn)品質量安全納米傳感應用研究分析與展望

在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中，農(nóng)產(chǎn)品質量安全作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分。納米材料特殊的尺寸效應和光電性質，符合農(nóng)業(yè)傳感技術的靈敏度、穩(wěn)定性和檢測通量等指標要求。中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)質量標準與檢測技術研究所和國家納米科學中心，就農(nóng)產(chǎn)品質量安全納米傳感應用研究分析與展望，闡述常用納米材料的性質和特點，論述了基于納米材料的化學傳感、生物傳感、電化學傳感和光譜傳感等常用傳感分析技術和器件，以及納米傳感分析技術在農(nóng)產(chǎn)品質量安全，在克倫特羅、三聚氰胺等危害物方面的應用。

納米材料的制備和修飾技術仍需要進一步提升，多目標、高通量納米傳感器件在實際應用中的價值廣受關注，在線傳感分析在農(nóng)產(chǎn)品質量安全智慧監(jiān)控方面有迫切需求需要快速、實時、在線監(jiān)測。

二、太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)故障診斷特征分析及潛在挑戰(zhàn)

基于農(nóng)業(yè)場景與物聯(lián)網(wǎng)技術的新型物理農(nóng)業(yè)蟲害防治工具，太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)在應用中的故障診斷難、維護難等問題，南京農(nóng)業(yè)大學工學院與英國林肯大學工學院聯(lián)手展開了研究。

結合目前太陽能殺蟲燈節(jié)點自身存在的故障，及其在無線傳感網(wǎng)絡上的應用，基于行為、基于時間、基于組件以及基于影響區(qū)域的故障四類，在故障診斷方法與策略的基礎上，提出了適用WSNs故障診斷調試工具。

總之，太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)的特性對故障診斷帶來的潛在挑戰(zhàn)，指出了合理的研究方向，為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設備的故障診斷提供參考。

三、用于作物表型信息邊緣計算采集的認知無線傳感器網(wǎng)絡分簇路由算法

針對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用終端數(shù)量增加，及多媒體圖像傳輸需求的增加，會出現(xiàn)無線頻譜資源緊缺問題。華南農(nóng)業(yè)大學電子工程學院與嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學與技術廣東省實驗室，預見地基于傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的作物表型信息采集系統(tǒng)，存在法人頻譜競爭、數(shù)據(jù)擁堵的現(xiàn)象，以及監(jiān)測周期縮減等諸多問題，研究建立了一個認知無線傳感器網(wǎng)絡(CRSN)作物表型信息采集模型。

該算法模型，引入邊緣計算機制的動態(tài)頻譜和能耗均衡(DSEB)的事件驅動分簇路由算法，在網(wǎng)絡生存期與能效等方面均具有一定的改進，在主用戶節(jié)點數(shù)為定值時，所提算法比其它兩種算法具有更高頻譜利用率。

四、基于調制近紅外反射光譜的土壤養(yǎng)分近場遙測方法研究

國家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術研究中心就快速、準確檢測土壤養(yǎng)分技術開展研究，針對土壤養(yǎng)分過高過低的問題，基于調制近紅外光譜的土壤養(yǎng)分主動式近場遙測方法。力圖解決在傳統(tǒng)取樣檢測過程中，取樣及預處理過程繁瑣、操作復雜、費時費力，不能實現(xiàn)土壤養(yǎng)分的原位快速檢測的問題。

研究發(fā)現(xiàn)基于調制近紅外反射光譜的土壤養(yǎng)分近場遙測方法，可有效避免土壤反射自然光的干擾，具有土壤養(yǎng)分現(xiàn)場快速檢測的能力。

五、農(nóng)機遠程智能管理平臺研發(fā)及其應用

金華職業(yè)技術學院、浙江大學聯(lián)手商業(yè)機構，針對農(nóng)機管理中存在的實時數(shù)據(jù)少、作業(yè)監(jiān)管難、服務信息不對稱等問題，提出了一項專業(yè)化遠程管理平臺的研究。

該管理平臺具備專業(yè)化、標準化、云平臺、模塊化、開放性等五大原則，基于大田作業(yè)智能傳感、物聯(lián)網(wǎng)、定位、遙感、地理信息系統(tǒng)等技術下，可定制化的通用農(nóng)機遠程智能管理平臺。平臺采用分級管理策略，可供管理部門、合作社、農(nóng)機手、農(nóng)戶，實現(xiàn)了的農(nóng)機信息庫及農(nóng)機位置服務、農(nóng)機作業(yè)實時監(jiān)測與管理、農(nóng)田基礎信息管理、田間作物基本信息管理、農(nóng)機調度管理、農(nóng)機補貼管理、農(nóng)機作業(yè)訂單管理等實用功能，對同類型管理平臺的研發(fā)工作，具有參考與借鑒作用。

六、水肥濃度智能感知與精準配比系統(tǒng)研制與試驗

中國科學院、安徽省智慧農(nóng)業(yè)工程實驗室 、中國科學技術大學攜手寧夏農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程技術研究中心，為解決農(nóng)場當?shù)禺敃r的復合肥料精準化配料問題，開展了一項關于水肥濃度智能感知與精準配比系統(tǒng)的科研。

該研究將水肥一體化智能灌溉施肥系統(tǒng)作為研究對象，構建了水肥濃度智能感知與精準配比系統(tǒng)。研究消除了當?shù)厮w電導率對水肥配比準確性的干擾，實現(xiàn)復合肥精準化配比，該配比系統(tǒng)結構簡單，配比精準，具備與現(xiàn)有水肥一體機、人工配肥系統(tǒng)結合使用的基礎，可應用于設施農(nóng)業(yè)栽培、果園栽培和大田經(jīng)濟作物栽培等環(huán)境下的精準施肥作業(yè)。

七、太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的防盜防破壞設計及展望

國家信息農(nóng)業(yè)工程技術中心、南京農(nóng)業(yè)大學與英國林肯大學，針對太陽能殺蟲燈在部署應用過程中存在的被盜被破壞問題，展開了跨專業(yè)的防盜防破壞設計及展望。

以太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)為應用場景，從內(nèi)部硬件、軟件算法和外形結構設計三個層面，對硬件進行改造設計，以獲取更多的傳感信息。同時提出了用以被盜被破壞出現(xiàn)后的部署、追蹤和巡檢等應急應用的輔助設備，對設備防盜防破壞技術，在太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)場景中的應用進行了展望。

八、面向果園多機器人通信的AODV路由協(xié)議改進設計與測試

針對多機器人在果園中作業(yè)時的通信需求，西北農(nóng)林科技大學、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部蘋果全程機械化科研基地、 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部北方農(nóng)業(yè)裝備科學觀測實驗站和黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室，跨學科研究了基于Wi-Fi信號的改進無線自組網(wǎng)按需平面距離向量路由協(xié)議(AODV-SP)。

該協(xié)議在實驗室環(huán)境中進行了靜態(tài)丟包率和動態(tài)測試，為果園多機器人在實際環(huán)境中通信系統(tǒng)的搭建提供參考。

九、基于粒子群與模擬退火協(xié)同優(yōu)化的農(nóng)田物聯(lián)網(wǎng)混合多跳路由算法

吉林農(nóng)業(yè)大學的信息技術學院與智慧農(nóng)業(yè)研究院，對農(nóng)田土壤、環(huán)境和作物生長的多源異構信息獲取的無線傳感器網(wǎng)絡，在農(nóng)田中非均勻分布且受到能量制約等問題，研究提出了一種基于粒子群和模擬退火協(xié)同優(yōu)化的農(nóng)田物聯(lián)網(wǎng)混合多跳路由算法(PSMR)。

該算法利用異構網(wǎng)絡高效動態(tài)組網(wǎng)，通過粒子群與模擬退火協(xié)同優(yōu)化方法，實現(xiàn)sink節(jié)點加速采集簇首中的聚合數(shù)據(jù)。該研究為實現(xiàn)大規(guī)模農(nóng)田復雜環(huán)境的長時間、高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測提供了技術基礎，可提高農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的資源利用效率。

十、基于熒光法的溶解氧傳感器研制及試驗

江南大學攜手江蘇省互聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)發(fā)展中心及商業(yè)機構，針對水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測作業(yè)中常用的溶解氧傳感器，價格昂貴、不能持續(xù)在線測量、更新部件維護困難、不適合規(guī)?；瘧玫葐栴}，研究了一種基于熒光法的溶解氧傳感器。

該傳感器基于熒光淬滅原理，針對性進行低成本、易維護方面的研發(fā)。經(jīng)試驗證實：該傳感器的測量范圍是0～20 mg/L，響應延遲小于2 s，溶氧敏感膜使用壽命約1年，可實時不間斷地對溶解氧濃度進行測量。同時具備測量方便、制作成本低、體積小等特點，為實現(xiàn)低成本的溶解氧傳感器研發(fā)與市場化，奠定了良好的基礎。

審核編輯黃昊宇