基于物联网技术的智慧休闲农业应用系统设计.pdf

办 公 自 动 化 杂 志 一 引 言 休 闲 农 业 是 农 业 和 旅 游 业 交 叉 的 新 型 产 业 融 合 了 第 一 第 二 和 第 三 产 业 对 调 整 农 村 农 业 产 业 结 构 带 动 农 民 就 业 增 收 激 发 农 村 创 业 创 新 促 进 城 乡 协 调 发 展 等 方 面 具 有 重 要 作 用 国 家 高 度 重 视 休 闲 农 业 和 美 丽 乡 村 建 设 2 0 1 5 2 0 1 8 年 连 续 四 年 的 中 央 一 号 文 件 都 提 出 要 大 力 发 展 休 闲 农 业 为 休 闲 农 业 发 展 提 供 政 策 支 撑 将 物 联 网 技 术 应 用 到 传 统 休 闲 农 业 让 休 闲 农 业 智 慧 化 可 为 休 闲 农 业 插 上 科 技 魔 力 的 翅 膀 增 加 其 观 感 趣 味 性 体 验 性 和 神 奇 性 吸 引 用 户 眼 球 使 得 居 民 足 不 出 户 就 能 够 体 验 到 农 业 生 产 的 乐 趣 不 断 提 高 居 民 对 休 闲 农 业 进 行 休 闲 娱 乐 的 兴 趣 渴 望 亲 临 其 境 这 样 可 使 农 业 产 业 链 的 所 有 环 节 融 合 相 通 深 度 转 化 提 高 农 业 产 业 链 以 创 新 思 维 改 进 休 闲 农 业 旅 游 活 动 的 供 给 与 消 费 不 断 提 高 休 闲 农 业 全 产 业 链 附 加 值 让 智 慧 休 闲 农 业 成 为 农 业 农 村 经 济 发 展 的 新 动 能 并 且 为 居 民 节 假 日 休 闲 度 假 提 供 平 台 和 环 境 基 于 物 联 网 技 术 的 智 慧 休 闲 农 业 应 用 系 统 设 计 林 元 乖 海 南 热 带 海 洋 学 院 计 算 机 科 学 与 技 术 学 院 三 亚 5 7 2 0 2 2 摘 要 物 联 网 技 术 给 休 闲 农 业 带 来 的 变 革 是 巨 大 的 促 使 休 闲 农 业 向 智 慧 化 发 展 和 变 革 目 前 我 国 智 慧 休 闲 农 业 属 于 起 步 阶 段 为 了 促 进 智 慧 休 闲 农 业 发 展 基 于 物 联 网 技 术 设 计 了 智 慧 休 闲 农 业 应 用 系 统 文 章 介 绍 了 智 慧 农 业 智 慧 旅 游 和 智 慧 休 闲 农 业 的 概 念 从 物 联 网 体 系 结 构 的 角 度 进 行 构 思 和 设 计 设 计 了 基 于 物 联 网 技 术 的 智 慧 休 闲 农 业 应 用 系 统 架 构 该 架 构 包 括 进 行 信 息 采 集 的 感 知 层 用 于 信 息 传 输 的 网 络 层 负 责 指 挥 的 中 枢 系 统 应 用 层 应 用 层 以 休 闲 农 业 管 理 服 务 一 体 化 系 统 为 统 一 门 户 连 接 应 用 层 中 各 个 子 系 统 和 支 撑 子 层 进 行 信 息 交 换 和 共 享 实 现 信 息 资 源 整 合 从 而 实 现 休 闲 农 业 智 慧 生 成 智 慧 流 通 智 慧 销 售 智 慧 管 控 和 展 示 互 动 进 而 为 游 客 提 供 全 程 泛 在 的 旅 游 信 息 服 务 增 强 互 动 体 验 提 升 个 性 化 服 务 该 应 用 系 统 架 构 可 为 休 闲 农 业 实 现 智 慧 化 提 供 技 术 参 考 模 型 和 可 借 鉴 的 思 路 关 键 词 智 慧 休 闲 农 业 休 闲 农 业 物 联 网 物 联 网 技 术 数 字 赋 能 泛 在 信 息 服 务 中 图 分 类 号 T P 3 9 9 曰 S 1 2 6 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 7 5 0 0 D e s ig n o f th e A p p lic a tio n S y s te m to S m a rt L e is u re A g ric u ltu re B a s e d o n th e In te rn e t o f T h in g s L IN Y u an g u a i C o lle g e o f C o m p u te r S c ie n c e a n d T e c h n o lo g y H ain a n T ro p ic a l O c e a n U n iv e rsity S an y a 5 7 2 0 2 2 A b s t ra c t T h e In t e r n e t o f t h i n g s t e c h n o l o g y b ri n g s g re a t c h a n g e s t o l e i s u re a g ri c u l t u re w h i c h p ro m o t e s t h e d e v e l o p m e n t a n d t ra n s f o rm a t i o n o f l e i s u re a g ri c u l t u re t o s m a rt T h i s p a p e r i n t ro d u c e s t h e c o n c e p t s o f s m a rt a g ri c u l t u re s m a r t t o u ri s m a n d s m a r t l e i s u re a g ri c u l t u re a n d d e s i g n s t h e a p p l i c a t i o n s y s t e m a rc h i t e c t u re o f s m a rt l e i s u re a g r i c u l t u re b a s e d o n t h e I n t e rn e t o f t h i n g s t e c h n o l o g y w h i c h f ro m t h e p e rs p e c t i v e o f t h e a rc h i t e c t u re o f t h e In t e rn e t o f t h i n g s T h e a rc h i t e c t u re i n c l u d e s a s e n s i n g l a y e r f o r i n f o rm a t i o n c o l l e c t i o n a n e t w o rk l a y e r f o r i n f o rm a t i o n t r a n s m i s s i o n a n d a c e n t ra l s y s t e m a p p l i c a t i o n l a y e r f o r c o m m a n d T h e a p p l i c a t i o n l a y e r t a k e s t h e l e i s u re a g ri c u l t u re m a n a g e m e n t s e rv i c e i n t e g ra t i o n s y s t e m a s t h e u n i f i e d p o r t a l c o n n e c t s e a c h s u b s y s t e m a n d s u p p o rt s u b l a y e r i n t h e a p p l i c a t i o n l a y e r e x c h a n g e s a n d s h a re s i n f o r m a t i o n a n d re a l i z e s t h e i n t e g ra t i o n o f i n f o r m a t i o n re s o u rc e s S o a s t o r e a l i z e t h e s m a r t p ro d u c t i o n s m a rt c i rc u l a t i o n s m a rt s a l e s s m a rt c o n t ro l a n d d i s p l a y i n t e ra c t i o n o f l e i s u r e a g ri c u l t u re a n d t h e n p ro v i d e t o u ri s t s w i t h t h e f u l l ra n g e o f t o u ri s m i n f o rm a t i o n s e rv i c e s e n h a n c e i n t e ra c t i v e e x p e r i e n c e a n d e n h a n c e p e rs o n a l i z e d s e rv i c e s T h e a p p l i c a t i o n s y s t e m a r c h i t e c t u re c a n p r o v i d e t e c h n i c a l re f e re n c e m o d e l a n d i d e a s f o r l e i s u re a g ri c u l t u re t o re a l i z e i n t e l l i g e n c e K e y w o rd s S m a rt l e i s u re a g ri c u l t u re L e i s u re a g ri c u l t u re i n t e rn e t o f t h i n g s In t e rn e t o f T h i n g s D i g i t a l e n a b l i n g U b i q u i t o u s i n f o rm a t i o n s e rv i c e 基 金 项 目 本 文 系 三 亚 农 业 科 技 创 新 项 目 基 于 物 联 网 技 术 的 海 南 休 闲 农 业 智 慧 化 研 究 项 目 编 号 2 0 1 5 K J1 1 总 第 4 2 8 期 2 0 2 0 年 8 月 1 日 N e tw o r k M o b i le O ff ic e H o m e O f fi c e 2 4 办 公 自 动 化 杂 志 二 休 闲 农 业 概 述 休 闲 农 业 最 早 是 二 战 后 在 欧 美 国 家 出 现 近 年 来 以 色 列 日 本 以 及 中 国 台 湾 等 亚 洲 地 区 的 休 闲 农 业 也 得 到 充 分 的 发 展 1 这 些 国 家 的 休 闲 农 业 各 具 特 色 我 国 的 休 闲 农 业 起 步 相 对 较 晚 2 2 0 世 纪 8 0 年 代 末 才 兴 起 经 过 三 十 余 年 的 发 展 逐 渐 成 为 推 动 乡 村 发 展 的 重 要 产 业 促 进 农 村 经 济 发 展 和 繁 荣 带 动 农 村 生 态 文 明 建 设 不 断 提 升 农 村 的 精 神 文 明 虽 然 休 闲 农 业 的 实 践 已 经 有 一 定 的 历 史 和 经 验 但 学 术 界 对 休 闲 农 业 的 概 念 尚 没 给 出 统 一 的 界 定 国 内 学 者 认 为 休 闲 农 业 是 以 农 村 自 然 风 光 和 民 俗 生 活 特 色 为 基 础 以 农 业 生 产 农 业 资 源 为 基 础 以 农 耕 文 化 农 家 生 活 和 农 村 风 情 为 依 托 以 农 业 设 施 农 业 科 技 农 业 生 态 及 田 园 景 观 为 资 源 条 件 融 通 城 乡 融 合 生 产 和 服 务 为 城 乡 居 民 提 供 休 闲 体 验 观 光 娱 乐 和 教 育 等 多 种 服 务 的 农 业 经 营 活 动 和 农 业 产 业 发 展 模 式 2 3 所 以 又 称 观 光 农 业 或 旅 游 农 业 从 农 村 产 业 角 度 来 看 休 闲 农 业 是 农 业 和 旅 游 业 相 融 合 第 一 产 业 农 业 和 第 三 产 业 旅 游 及 服 务 业 相 结 合 的 新 型 产 业 发 展 模 式 其 核 心 是 农 业 农 村 农 民 等 资 源 向 外 延 伸 发 展 和 创 新 融 合 催 生 的 产 业 带 动 农 副 产 品 加 工 业 发 展 融 合 了 大 量 第 三 产 业 旅 游 销 售 和 休 闲 服 务 等 是 农 业 和 旅 游 业 交 叉 的 新 型 产 业 随 着 世 界 的 发 展 中 国 梦 的 实 现 绿 水 青 山 就 是 金 山 银 山 的 发 展 理 念 人 民 对 美 好 生 活 的 向 往 信 息 新 技 术 企 业 数 字 化 和 数 字 赋 能 的 发 展 休 闲 农 业 的 内 涵 和 外 延 也 随 之 不 断 发 展 1 智 慧 农 业 和 智 慧 旅 游 智 慧 农 业 指 的 是 以 物 联 网 技 术 为 支 撑 和 手 段 的 现 代 化 农 业 属 于 农 业 信 息 化 的 范 畴 是 信 息 技 术 与 产 业 深 度 融 合 的 产 物 是 产 业 数 字 化 的 必 然 选 择 关 于 智 慧 农 业 的 研 究 文 献 涉 及 不 同 的 层 面 有 整 体 架 构 的 有 大 棚 应 用 的 有 畜 牧 业 应 用 的 也 有 针 对 农 业 某 个 细 分 领 域 应 用 的 还 有 针 对 智 慧 农 业 大 数 据 应 用 的 研 究 等 关 于 农 业 环 境 监 测 的 文 献 比 较 多 4 8 李 道 亮 2 0 1 2 年 提 出 智 慧 农 业 由 智 慧 生 产 智 慧 流 通 智 慧 销 售 智 慧 社 区 智 慧 组 织 以 及 智 慧 管 理 等 多 个 部 分 组 成 以 全 面 感 知 可 靠 传 输 和 智 能 处 理 等 物 联 网 技 术 为 支 撑 和 手 段 是 一 种 高 产 高 效 低 耗 优 质 生 态 和 安 全 的 现 代 农 业 发 展 模 式 与 形 态 4 近 年 来 国 家 高 度 重 视 智 慧 农 业 2 0 1 5 至 2 0 1 9 年 5 年 间 颁 布 了 信 息 进 村 入 户 农 民 手 机 应 用 培 训 农 业 信 息 化 农 业 大 数 据 数 字 农 业 等 1 0 多 个 政 策 文 件 政 策 力 度 特 别 大 随 着 物 联 网 移 动 互 联 网 等 信 息 技 术 的 不 断 发 展 与 农 业 的 融 合 在 农 业 中 的 广 泛 应 用 智 能 农 业 装 备 在 农 业 生 产 领 域 的 广 泛 应 用 国 家 互 联 网 战 略 的 部 署 宣 传 和 实 施 智 慧 农 业 逐 渐 为 人 所 知 所 用 目 前 学 术 界 对 智 慧 旅 游 的 概 念 尚 未 形 成 统 一 的 定 论 有 多 种 不 同 观 点 的 概 念 涉 及 到 技 术 应 用 论 管 理 变 革 论 旅 游 个 性 化 服 务 等 李 云 鹏 指 出 智 慧 旅 游 是 旅 游 者 个 体 在 旅 游 活 动 全 过 程 中 所 接 受 的 泛 在 化 的 旅 游 信 息 服 务 其 核 心 内 涵 之 一 是 旅 游 信 息 服 务 其 核 心 内 涵 之 二 是 泛 在 化 9 智 慧 旅 游 是 为 满 足 旅 游 者 个 性 化 需 求 在 旅 游 活 动 过 程 中 所 接 受 的 泛 在 化 的 旅 游 信 息 服 务 同 时 提 供 高 品 质 高 效 率 服 务 的 系 统 化 集 约 化 的 管 理 变 革 进 而 实 现 资 源 共 享 与 有 效 利 用 2 智 慧 休 闲 农 业 内 涵 学 界 和 业 界 尚 无 关 于 智 慧 休 闲 农 业 的 统 一 标 准 定 义 在 中 国 知 网 平 台 以 智 慧 休 闲 农 业 为 关 键 词 进 行 主 题 检 索 其 结 果 为 1 7 条 如 图 1 所 示 没 有 完 全 匹 配 的 智 慧 休 闲 农 业 主 题 有 智 慧 农 业 休 闲 农 业 观 光 农 业 农 业 大 数 据 等 相 关 主 题 的 文 献 虽 然 休 闲 农 业 是 农 业 发 展 的 一 个 领 域 一 个 分 支 但 其 是 农 业 和 旅 游 业 交 叉 融 合 的 新 型 产 业 可 以 引 申 智 慧 农 业 的 内 涵 融 合 智 慧 旅 游 的 理 念 来 说 明 智 慧 休 闲 农 业 内 涵 图 1 中 国 知 网 检 索 结 果 通 过 理 论 研 究 和 文 献 分 析 笔 者 认 为 智 慧 休 闲 农 业 指 的 是 以 全 面 感 知 可 靠 传 输 和 智 能 处 理 等 物 联 网 技 术 为 支 撑 和 手 段 使 得 休 闲 农 业 全 产 业 链 全 过 程 数 字 化 赋 能 实 现 休 闲 农 业 的 生 产 流 通 销 售 展 示 互 动 溯 源 和 管 理 全 过 程 全 流 程 智 慧 化 人 们 足 不 出 户 就 能 获 得 休 闲 农 业 的 全 方 位 信 息 旅 客 在 休 闲 农 业 旅 游 过 程 中 能 够 享 用 泛 在 化 的 信 息 服 务 其 核 心 内 涵 之 一 是 休 闲 农 业 通 过 数 字 赋 能 驱 动 智 慧 化 之 二 是 旅 游 服 务 信 息 化 之 三 是 泛 在 化 三 基 于 物 联 网 技 术 的 智 慧 休 闲 农 业 应 用 系 统 架 构 设 计 传 感 器 技 术 R F ID R S 技 术 和 G P S 技 术 或 北 斗 导 航 等 信 息 感 知 技 术 是 智 慧 休 闲 农 业 的 基 础 是 休 闲 农 业 数 字 化 2 0 2 0 年 8 月 1 日 N e tw o r k M o b i le O ff ic e H o m e O f fi c e 总 第 4 2 8 期 2 5 办 公 自 动 化 杂 志 的 重 要 数 据 信 息 来 源 传 感 器 技 术 是 智 慧 休 闲 农 业 的 核 心 是 农 业 信 息 采 集 的 基 础 和 核 心 信 息 处 理 技 术 是 实 现 智 慧 休 闲 农 业 自 动 控 制 的 基 础 主 要 包 括 云 计 算 人 工 智 能 移 动 互 联 网 技 术 专 家 决 策 和 大 数 据 分 析 系 统 等 也 是 实 现 智 慧 休 闲 农 业 必 须 的 技 术 支 撑 传 输 网 络 是 纽 带 是 智 慧 休 闲 农 业 传 输 信 息 的 通 道 包 括 无 线 传 感 网 络 有 线 无 线 网 络 和 4 G 5 G 通 信 网 络 等 多 网 异 构 融 合 网 络 传 输 技 术 从 物 联 网 体 系 结 构 的 角 度 进 行 构 思 和 设 计 基 于 物 联 网 技 术 的 智 慧 休 闲 农 业 应 用 系 统 架 构 设 计 如 图 2 所 示 由 感 知 层 网 络 层 和 应 用 层 组 成 感 知 层 是 整 个 系 统 的 基 础 主 要 负 责 物 理 世 界 的 信 息 采 集 感 知 层 通 过 传 感 器 和 相 关 技 术 对 物 体 进 行 标 识 和 信 息 采 集 通 过 Z igB ee 无 线 传 感 网 络 等 短 距 离 无 线 通 信 技 术 将 这 些 感 知 设 备 进 行 联 网 还 可 以 组 成 包 括 传 感 网 P A N WI F I 和 工 业 总 线 等 的 延 伸 网 通 过 网 关 异 构 接 入 互 联 网 或 移 动 通 信 网 网 络 层 是 信 息 传 输 的 纽 带 借 助 目 前 成 熟 的 互 联 网 和 移 动 通 信 网 来 搭 建 对 数 据 和 控 制 指 令 进 行 安 全 有 效 的 传 输 应 用 层 是 负 责 指 挥 的 中 枢 系 统 在 感 知 层 和 网 络 层 的 基 础 上 遵 循 软 件 开 发 的 理 论 选 用 成 熟 的 架 构 技 术 综 合 运 用 人 工 智 能 大 数 据 分 析 云 计 算 和 智 能 控 制 等 技 术 和 算 法 以 休 闲 农 业 管 理 服 务 一 体 化 系 统 为 统 一 门 户 连 接 图 2 所 示 的 应 用 层 中 各 个 子 系 统 和 支 撑 子 层 对 接 智 慧 旅 游 系 统 进 行 信 息 交 换 和 共 享 实 现 信 息 资 源 整 合 在 云 端 部 署 通 过 云 端 计 算 驱 动 休 闲 农 业 园 区 的 设 备 通 过 门 户 网 站 移 动 浏 览 端 或 微 信 端 的 形 式 提 供 给 各 级 用 户 使 用 可 以 实 现 休 闲 农 业 智 慧 生 成 智 慧 流 通 智 慧 销 售 智 慧 管 控 和 展 示 互 动 可 以 为 游 客 提 供 全 程 泛 在 的 旅 游 信 息 服 务 增 强 互 动 体 验 提 升 个 性 化 服 务 应 用 层 建 设 的 基 础 包 括 制 订 统 一 数 据 标 准 体 系 搭 建 各 类 农 情 基 础 数 据 库 等 构 建 休 闲 农 业 智 慧 云 平 台 分 级 管 理 按 需 接 入 和 使 用 四 结 束 语 基 于 物 联 网 技 术 的 智 慧 休 闲 农 业 应 用 系 统 是 符 合 国 家 重 点 发 展 物 联 网 云 计 算 和 大 数 据 产 业 农 业 信 息 化 的 要 求 系 统 架 构 中 的 应 用 层 最 好 是 省 级 层 面 建 设 各 个 休 闲 农 业 公 司 按 需 接 入 各 个 休 闲 农 业 公 司 在 规 范 标 准 指 导 下 负 责 自 身 园 区 的 感 知 层 建 设 选 用 合 适 的 模 式 通 过 网 络 层 接 入 应 用 层 这 样 的 系 统 要 落 地 实 施 需 要 政 策 和 资 金 的 支 持 顶 层 设 计 分 步 建 设 任 重 而 道 远 参 考 文 献 1 赵 航 休 闲 农 业 发 展 的 理 论 与 实 践 D 福 建 师 范 大 学 2 0 1 2 2 陈 水 雄 陈 炫 范 武 波 休 闲 农 业 及 其 旅 游 安 全 特 性 研 究 兼 谈 海 南 休 闲 农 业 旅 游 安 全 保 障 体 系 的 构 建 J 生 态 经 济 2 0 1 3 1 2 1 5 8 1 6 1 3 郭 焕 成 我 国 休 闲 农 业 发 展 的 意 义 态 势 与 前 景 J 中 国 农 业 资 源 与 区 划 2 0 1 0 3 1 1 3 9 4 2 4 李 道 亮 物 联 网 与 智 慧 农 业 J 农 业 工 程 2 0 1 2 2 0 1 1 7 5 常 超 鲜 晓 东 胡 颖 基 于 W S N 的 精 准 农 业 远 程 环 境 监 测 系 统 设 计 J 传 感 技 术 学 报 2 0 1 1 2 4 6 8 7 9 8 8 3 6 林 元 乖 龙 顺 宇 杨 伟 基 于 物 联 网 技 术 的 智 能 农 业 应 用 系 统 J 物 联 网 技 术 2 0 1 3 3 7 1 7 4 7 王 昆 贺 海 育 基 于 物 联 网 技 术 的 智 慧 农 业 大 棚 监 控 系 统 研 究 J 粘 接 2 0 1 9 4 0 0 8 1 8 3 1 8 6 8 邓 湘 王 代 君 周 铭 涛 等 基 于 互 联 网 的 智 慧 农 业 大 数 据 管 理 一 体 化 平 台 研 究 J 信 息 通 信 2 0 1 9 0 5 1 7 0 1 7 1 9 李 云 鹏 胡 中 州 黄 超 等 旅 游 信 息 服 务 视 阈 下 的 智 慧 旅 游 概 念 探 讨 J 旅 游 学 刊 2 0 1 4 2 9 0 5 1 0 6 1 1 5 作 者 简 介 林 元 乖 1 9 7 2 女 海 南 乐 东 工 学 硕 士 海 南 热 带 海 洋 学 院 计 算 机 教 授 主 要 研 究 方 向 为 数 据 通 信 与 计 算 机 网 络 物 联 网 技 术 应 用 移 动 互 联 网 信 息 安 全 教 育 信 息 化 图 2 基 于 物 联 网 技 术 的 智 慧 休 闲 农 业 应 用 系 统 架 构 总 第 4 2 8 期 2 0 2 0 年 8 月 1 日 N e tw o r k M o b i le O ff ic e H o m e O f fi c e 2 6