专题推荐-农业传感器和物联网
论文内容包括农产品质量安全纳米传感器、太阳能杀虫灯、分簇路由算法、农田物联网混合多跳路由算法、水产养殖溶解氧传感器开发、土壤养分近场遥感方法、农业机械远程智能管理平台、水肥浓度智能感知与精确配比、果园多机器人通信等。，供您阅读和参考。
专题-农业传感器与物联网
主题-农业传感器和物联网
[1]王培龙，唐智勇。纳米传感器在农产品质量安全中的应用研究、分析与展望[J].智慧农业(中英文)，2020，2(2): 1-10。
王培龙，唐智勇。纳米传感器在农产品质量安全中的应用分析与展望[J].智慧农业，2020，2(2): 1-10。
知网阅读
[2]杨兴，，，李，，霍志强，，卢巧玲，张亚成.太阳能杀虫灯的物联网故障诊断特点及潜在挑战[J].智慧农业(中英文)，2020，2(2): 11-27。
杨兴、舒蕾、、李、霍志强、、、卢巧玲、张亚成。太阳能杀虫灯故障诊断的特征分析与挑战[J].物联网。智慧农业，2020，2(2): 11-27。
SIL-IoTs是基于农业场景和物联网技术的新型物理农业病虫害防治工具。通过无线传输太阳能杀虫灯组件的状态数据，用户可以在后台实时查看太阳能杀虫灯的运行状态，具有害虫计数、害虫定位、辅助农业监控等功能。然而，随着物联网的快速发展和广泛应用，故障诊断与维护之间的矛盾日益突出。基于此，本研究首先阐述了SIL-IoTs的结构和研究现状，分析了故障诊断的重要性，指出故障诊断是保证其可靠性的主要手段。然后，介绍了太阳能杀虫灯节点存在的故障及其在无线传感器网络中的表现形式，并进一步对无线传感器网络中的故障进行了分类，包括基于行为的故障、基于时间的故障、基于组件的故障和基于影响区域的故障四种类型。然后，讨论了无线传感器网络的主要故障诊断方法，如统计方法、概率方法、分层路由方法、机器学习方法、拓扑控制方法和移动基站方法。此外，还讨论了SIL-IoTs的故障诊断策略。故障诊断在行为上分为主动诊断和被动诊断策略，在监测类型上分为连续诊断、定期诊断、直接诊断和间接诊断策略，在设备上分为集中式、分布式和混合式策略。在上述故障诊断方法和策略的基础上，介绍了适用于后台数据异常、部分节点通信异常、全网通信异常、未诊断出的异常等四种故障现象的WSNs故障诊断和调试工具，如Sympathy、千里眼、SNIF和Dustminer。最后，强调了SIL-IOT的特性给故障诊断带来的潜在挑战，包括复杂的部署环境、节点任务的冲突、连续区域内的节点无法传输数据以及各种故障诊断的失败，并针对这些潜在挑战指出了合理的研究方向。由于SIL-IoTs是农业物联网中的典型应用，因此本研究可以推广到其他农业物联网，为这些农业物联网的故障诊断提供参考。
知网阅读
王锦鸿，韩宇星。用于作物表型信息边缘计算和获取的认知无线传感器网络分簇路由算法[J].智慧农业(中英文)，2020，2(2): 28-47。
王锦鸿，韩宇星。认知无线电传感器网络作物表型信息边缘计算收集分簇路由算法[J].智慧农业，2020，2(2): 28-47。
摘要:随着无线终端数量的快速增长和对多媒体图像等高带宽传输服务需求的不断增加，农业物联网相关领域将出现无线频谱资源短缺的问题。针对基于传统物联网的作物表型信息采集系统中，节点密集部署导致数据传输过程中频繁的频谱竞争和数据拥塞，固定电池网络能耗不均衡导致监测周期缩短等问题，建立了基于认知无线传感器网络(CRSN)的作物表型信息采集模型，提出了一种具有边缘计算机制的事件驱动分簇路由算法。该算法包括:(1)动态频谱感知分簇，结合频谱感知获得的可用信道、节点间距离、剩余能量和邻居节点度作为相似度，使用层次分簇算法对监测区域内的节点进行分簇并选择簇头，在构建分簇拓扑的过程中，将奖惩因子引入簇大小的平衡，提高网络中每个簇的平均频谱利用率；(2)集成边计算的事件触发数据路由，根据构建的分簇拓扑结构，将每个待检测区域的异常表型信息触发的事件以簇内聚合和簇间中继交替迭代的方式转发到汇聚节点，其中簇内聚合包括直接传输和簇内中继，簇间中继包括主网关节点和次网关节点-主网关节点两种情况；(3)基于频谱变化和通信服务质量(QoS)的自适应重分簇:基于主用户行为变化引起的可用信道变化或分簇效果不佳对通信质量的干扰，触发CRSN进行自适应重分簇。此外，本研究还提出了一种新的能耗均衡策略来分散能耗(假设sink为中心)，即在网关或簇头节点选择的计算公式中引入一个与节点到sink的距离成正比的权重系数。算法仿真结果表明，与基于K-medoid分簇和能量感知的事件驱动分簇(ERP)路由方案相比，在CRSN节点数量固定的前提下，基于DSEB的分簇路由算法在网络寿命和能量效率方面有一定的改善。当主用户节点数一定时，该算法比其他两种算法具有更高的频谱利用率。
知网阅读
顾浩、王志强、吴昊、江永年、郭亚。基于荧光原理的溶解氧传感器的研制与实验[J].智慧农业(中英文)，2020，2(2): 48-58。
顾浩、王志强、吴昊、江永年、郭亚。一种基于荧光的溶解氧传感器[J].智慧农业，2020，2(2): 48-58。
溶解氧含量的测量对水产养殖具有重要意义。而我国市场上的溶解氧传感器价格昂贵，无法在线连续测量，组件难以维护更新，难以普及，难以在水产养殖物联网中发挥作用。本研究基于荧光猝灭原理，利用水中溶解氧浓度与荧光信号相位差的关系，研制出一种低成本、易维护的溶解氧传感器。首先利用自制的溶解氧敏感膜在激发光照射下产生红色荧光，荧光寿命可以通过溶解氧浓度来调节；然后利用光信号敏感器件设计光电转换电路，实现光信号感知；然后以STM32F103微处理器作为主控芯片，编写下位机程序，实现激发光脉冲的产生。利用相敏检测和快速傅里叶变换原理计算出激发光和参考光的相位差，然后转换成溶解氧浓度，从而实现溶解氧的测量。系统的荧光检测部分和主控部分采用分离式设计思想，使用屏蔽扁平电缆直接插拔连接，便于传感器探头的拆卸、更换和维护以及远程在线测量。经测试，该溶解氧传感器的测量范围为0~20 mg/L，响应延迟小于2 s，溶解氧敏感膜的使用寿命约为1年，可实时连续测量溶解氧浓度。同时，该传感器具有测量方便、制造成本低、体积小的特点，为我国水产养殖用低成本溶解氧传感器的研发和市场化奠定了良好的基础。
知网阅读
子，董大明，赵显德，田洪武。基于调制近红外反射光谱的土壤养分近场遥感方法研究[J].智慧农业(中英文)，2020，2(2): 59-66。
焦雷子，董大明，赵显德，田洪武。基于调制近红外反射光谱的土壤养分近场遥测检测[J].智慧农业，2020，2(2): 59-66。
摘要:土壤养分作为农业生产的重要指标，过少会降低作物产量，过多则会造成环境污染。因此，快速准确地检测土壤养分对于精确施肥和提高作物产量具有重要意义。基于采样和化学分析的传统方法可以全面、准确地检测土壤养分，但检测过程中土壤的采样和预处理过程复杂、费时费力，无法实现土壤养分的原位快速检测。基于调制近红外光谱技术，提出了一种主动近场土壤养分遥感方法，该方法可以有效避免土壤反射自然光的干扰。该方法采用波长范围为1260~1610 nm的8通道窄带激光二极管作为近红外光源，通过测量8通道激光束的土壤反射率，建立土壤养分中氮(N)的测量模型，实现对N的快速检测。在已知氮含量的74组土样中，选择54组作为训练集，20组作为预测集。基于一般线性模型，对训练集中的土壤N含量和土壤反射率的定量参数进行训练，筛选显著波段后的计量经济模型R2达到0.97。基于建立的计量经济模型，预测浓度下土壤N含量的预测值与参考值之间的决定系数R2达到0.9，结果表明该方法具有快速现场检测土壤养分的能力。
知网阅读
朱登生、方辉、胡、、周延锁、、、何勇。农业机械远程智能管理平台的开发与应用[J].智慧农业(中英文)，2020，2(2): 67-81。
朱登生、、胡、、周延锁、、、何勇。农业机械智能远程管理平台的开发与应用[J].智慧农业，2020，2(2): 67-81。
针对农机管理缺乏实时数据、农机实时作业难以监控、服务信息不对称等问题，本研究首先提出了设计专业远程管理平台时的五大原则:专业化、标准化、云平台化、模块化、开放性。基于这些原则，本研究设计了一个基于智能传感技术、物联网技术、定位技术、遥感技术和地理信息系统的可定制的通用农业机械远程智能管理平台。该平台设计并实现了基于WebGIS的农机信息库与农机位置服务、农机作业实时监控与管理、农田基础信息管理、大田作物基础信息管理、农机调度管理、农机补贴管理、农机作业订单管理等多个实用模块。重点研究了平台在当前技术背景下的一些关键技术的实现方法，包括使用低精度GNSS定位系统前提下工作区域的计算方法、GNSS定位数据处理过程中的数据问题分析、农业机械调度算法、工作传感器信息的融合等。，提出了构建以土地为核心的管理平台的思路；同时提出农机作业管理平台将逐步从单纯的作业管理向田间农机综合管理转变。该平台对同类型管理平台的研发具有一定的借鉴意义。
知网阅读
金州区、张俊卿、郭红艳、胡逸民、陈向宇、黄河、汪鸿雁。水肥浓度智能传感精确配比系统的开发与试验[J].智慧农业(中英文)，2020，2(2): 82-93。
锦州、张俊卿、郭红艳、胡逸民、陈向宇、黄河、汪鸿雁。水肥浓度智能传感精确配比系统的开发与试验[J].智慧农业，2020，2(2): 82-93。
为了解决当时当地农场复合肥的精确配比问题，本研究以水肥一体化智能灌溉施肥系统为研究对象，构建了水肥浓度智能感知与精确配比系统。首先，提出了一种快速建立水肥溶液在线智能感知模型的方法，利用数据分析算法从传感器实时监测的一系列浓度梯度肥料溶液中挖掘模型。其次，基于上述模型，设计了水肥浓度智能感知精确配比系统的框架结构，并阐述了系统的工作原理。通过三种水体模拟在线配肥验证了该系统原位指导水肥浓度比的有效性，并评价了水电导率对水肥浓度比的干扰。实验结果表明，二次多项式拟合曲线是表达溶液电导率与水肥浓度关系的最佳模型，相关系数R2大于0.999。从这个模型中可以得到用户关心的复合肥各项指标的浓度。三种水体模拟在线施肥结果表明，水体干扰电导率，无法准确反演水肥比浓度，相对偏差值超过0.1。因此，本研究提出的水肥在线智能感知与精确配比系统，可以排除当地水分电导率对水肥配比准确性的干扰，通过模型计算实现复合肥的精确配比，得到各项指标的浓度。该系统结构简单，配比准确，易于与现有水肥一体机或人工配肥系统相结合，可广泛用于设施农业栽培、果园栽培、大田经济作物栽培等环境中的精准智能施肥。
知网阅读
孙浩然、孙林、毕春光、于和龙。基于粒子群优化和模拟退火的混合多跳农田物联网路由算法[J].智慧农业(中英文)，2020，2(3): 98-107。
孙浩然、孙林、毕春光、于和龙。基于粒子群和模拟退火协同优化方法的农田物联网混合多跳路由算法[J].智慧农业，2020，2(3): 98-107。
摘要:农业无线传感器网络在获取农田土壤、环境和作物生长等多源异构信息方面起着关键作用。针对传感器在农田中分布不均匀和能量受限的问题，提出一种基于粒子群优化和模拟退火的混合多跳路由算法。首先，通过加权剩余能量和节点度选择簇头，采用分簇结构实现异构网络的高效动态组网。然后利用簇头间的多跳数据结构解决簇头长距离传输的高能耗问题，并利用粒子群优化和模拟退火的协同优化方法提高算法的收敛速度，使汇聚节点加速簇头内汇聚数据的收集。仿真结果表明，与基于节能负载均衡的多路径路由策略方法(PSMR)相比，无线传感器网络的生命周期提高了57%。与贪婪外围无状态路由算法(GPSR-A)相比，在相同的网络生命周期内，第1个死亡传感器节点延迟两轮，剩余能量标准差降低0.04 J，具有良好的网络能量均衡性。本研究提出的PSMR算法通过簇头间的多跳减少了远程簇头的额外能耗，提高了不同距离簇头的能耗均衡性能，为大规模复杂农田环境下长期、高效、稳定的数据采集和监测提供了技术基础，可以提高农业物联网的资源利用效率。
知网阅读
毛文举、刘恒、王东飞、杨付增、刘志杰。果园多机器人通信AODV路由协议的改进设计与测试[J].智能农业(中英文)，2021，3 (1): 96-108。
毛文举、刘恒、王东飞、杨付增、刘志杰。果园多机器人通信的改进AODV路由协议[J].智慧农业，2021，3(1): 96-108。
针对果园作业多机器人的通信需求，基于桃园Wi-Fi信号接收强度预测模型，引入优先级节点和路径信号强度阈值，提出了一种改进的按需平面距离矢量路由协议(AODV-SP)。设计了AODV-SP包，并利用NS2仿真软件从发起频率、路由开销、平均端到端时延和包投递率四个方面比较了按需平面距离矢量路由协议(AODV)和AODV-SP的性能。仿真结果表明，本文提出的AODV-SP路由协议在启动频率、路由开销、平均端到端时延和分组投递率四个方面的性能都优于AODV协议。当节点移动速度为5 m/s时，AODV-SP的路由发起频率和路由开销分别比AODV降低了3.65%和7.09%，当节点移动速度为8 m/s时，AODV-SP。为了进一步验证AODV-SP协议的性能，在实验室环境下搭建了一个基于导频跟随法的小型多机器人无线通信物理平台，并将AODV-SP应用于该平台，进行了静态丢包率和动态测试。测试结果表明，节点间距离为25 m时静态丢包率为0，距离为100 m时为21.05438+0%；机器人在动态行驶时可以保持链式拓扑。该研究可为实际环境下果园多机器人通信系统的构建提供参考。
知网阅读
[10]，，李，，杨星，，，苏琴。太阳能杀虫灯物联网节点的防盗防破坏设计与展望[J].智慧农业(中英文)，2021，3 (1): 65438。
、舒蕾、李、杨星、、王晓婵、。太阳能杀虫灯物联网节点防盗防破坏设计与展望[J].智慧农业，2021，3(1): 129-143。
摘要:太阳能杀虫灯能有效控制害虫，减少农药使用量。随着其部署的增加，被盗破坏的报道也越来越多，严重影响了害虫防治的效果，造成了很大的经济损失。为了有效解决太阳能杀虫灯物联网节点被盗破坏的问题，本研究以太阳能杀虫灯物联网为应用场景，设计太阳能杀虫灯硬件，获取更多传感信息。提出了太阳能杀虫灯的辅助设备——无人机杀虫灯，用于被盗损坏后的调配、跟踪、巡查等应急应用。通过上述硬件层面的改造设计和增加辅助设备，可以获得更全面的信息来判断太阳能杀虫灯的物联网节点被盗和破坏。但考虑到盗窃破坏时间短，仅从硬件层面进行改造不足以实现快速准确的判断。因此，本研究从内部硬件、软件算法和外部结构设计三个方面，进一步探讨了六个关键研究问题，即设备防盗的优化设计、设备防盗判断规则的建立、设备被盗和损坏的快速准确判断、设备被盗和损坏的应急措施、设备被盗和损坏的预测和预防、降低网络数据传输负荷的优化计算。最后，对设备防盗损技术在太阳能杀虫灯物联网场景中的应用进行了展望。
知网阅读
微信交流服务群
为了方便农业科学领域的读者、作者、审稿人之间的学术交流，促进智慧农业的发展，更好地为读者、作者、审稿人服务，编辑部建立了微信交流服务群，在这里可以咨询专业领域的讨论、投稿等相关问题。
入群方法:加我微信331760296，备注:姓名，单位，研究方向，我来邀请你入群，代理营销广告主请勿打扰。
信息发布
引进科研团队和推广招聘信息、学术会议及相关活动。