1窄带物联网技术的基本原理和特点

1.1基本原理

①窄带信号调制。窄带物联网使用窄带信号调制技术，将信息数据转换为窄带信号进行传输。窄带信号具有窄带宽，可以有效减少功耗并提高传输距离。②物联网设备连接。窄带物联网允许大量设备同时连接至网络，通过星型网络拓扑结构和低功耗特性，实现设备之间的广域互联。

1.2特点

①低功耗。窄带物联网技术采用低功耗设计，延长了物联网设备的电池寿命，使得设备可以长时间运行而无需频繁更换电池。②高室内外覆盖。窄带物联网以窄带信号调制的方式工作，能够穿透墙壁和建筑物，提供室内外广泛覆盖，使得物联网设备可以在不同环境下稳定连接。③大连接密度。窄带物联网网络能够支持大规模设备连接，每个基站可以同时连接数千个设备，以满足实际应用中对于连接密度的需求。④低成本。由于窄带物联网技术采用较窄的带宽，相较于传统移动通信技术（如4G、5G）来说，物联网设备的通信模组和通信费用更低廉。⑤延迟较高。相较于传统移动通信技术，窄带物联网技术的延迟较高，适用于对传输延迟要求不高的物联网应用场景。

2人工智能技术概述

2.1机器学习

机器学习是一种让计算机系统从数据中进行学习和预测的技术。它通过构建和训练模型，使计算机能够从大量数据中识别模式、进行分类和预测，并根据反馈不断改进模型的性能。

2.2深度学习

深度学习是机器学习的一个分支，利用多层神经网络模型进行学习和推断。这种模型模仿人脑的神经网络结构，能够处理和分析庞大复杂的数据集，并在图像识别、自然语言处理、语音识别等领域取得显著成果。

2.3自然语言处理

自然语言处理是通过计算机系统来理解和处理人类语言的技术。它可以用于文本分析、语义理解、机器翻译等任务，使计算机能够与人类进行自然而流畅的交流。

2.4计算机视觉

计算机视觉是通过计算机系统对图像和视频进行分析、理解和处理的技术。它可以用于图像识别、目标检测、人脸识别等任务，实现计算机对视觉信息的理解和应用。

2.5强化学习

强化学习是一种通过与环境进行交互，通过试错来学习最佳行为的技术。它通过建立智能体与环境的交互模型，通过奖励信号来引导智能体在环境中学习最优的决策策略。

3窄带物联网与人工智能技术的融合在农业领域的应用

3.1农田环境监测

通过安装土壤湿度传感器，可以实时监测农田土壤的湿度水平。这有助于确定农作物的灌溉需求，避免过度灌溉或干旱。节约用水资源，并提高农作物的生长效率和产量。监测农田的温度和光照强度可以提供对植物生长和发育的信息。这些数据可以帮助农民和农作物专家了解植物所需的光照和温度范围，并进行相应调整，以优化农作物的生长条件。监测农田的空气湿度可以帮助农民预测病虫害发生的可能性。高湿度环境有助于病虫害的生长和繁殖，因此可以提前采取相应的预防措施，减轻病虫害对农作物的影响。

3.2病虫害监测和预防

通过安装摄像头或无人机，可以获取高清图像以对病虫害进行准确识别。图像识别技术结合人工智能算法，可以自动分析图像中的病虫害特征，并快速准确地识别潜在威胁。将传感器收集到的数据和图像识别结果进行分析，可以建立病虫害的模型，并预测可能的疫情爆发。这样，农民可以提前采取相应的预防措施，如适时施药、优化灌溉等，减少病虫害对农作物的危害。通过物联网连接的系统，病虫害预警可以发送给农民的智能手机或电脑。这样，农民可以及时收到病虫害预警信息，得知其种类、严重程度和分布情况，从而更好地制定预防和治理策略。利用传感器和自动化系统，可以实现智能农药喷洒和施药。根据病虫害监测的数据和预测结果，自动化系统可以精确计算农药的喷洒量和喷洒路线，避免过量使用农药，减少环境污染和成本。

3.3智能灌溉和施肥

基于传感器收集到的数据，结合人工智能和机器学习技术进行模型分析和预测。通过分析数据，可以确定最佳的灌溉和施肥方案，根据具体需求调整灌溉量和施肥浓度，以提高作物生长效率和产量。基于传感器数据和分析结果，智能化灌溉系统可以动态地控制水源和灌溉设备。系统可以根据实时的土壤湿度和气象条件，自动调整灌溉时间、水量和喷洒方式，以满足作物的水分需求，避免浪费水资源。利用传感器监测土壤养分含量和作物营养需求，智能化施肥系统可以根据这些信息自动调整施肥方案。根据作物种类和生长阶段，系统可以精确计算施肥的剂量和时间，避免过量或不足施肥，提高养分利用效率。

3.4农产品质量追溯

①农产品质量追溯系统可以记录种植和养殖环节中所使用的农药、化肥、饲料等信息，按照规定的标准和要求进行管理和监督。这样，可以控制农药和化肥的使用量，减少农药残留和化肥超标的风险，保障农产品的安全性。②农产品质量追溯系统可以记录农产品加工过程中的关键步骤和环境参数，如温度、湿度等。这有助于监控和控制加工过程中的卫生质量，防止交叉污染和品质变质。③农产品质量追溯可以记录农产品在运输过程中的温度、湿度和运输路线等信息。这有助于追踪农产品的运输历史，及时发现并解决可能导致质量变差的问题，确保产品品质在物流过程中不受损失。④农产品质量追溯系统可以通过售后服务的反馈和检验等，从销售环节收集并记录消费者的评价和投诉信息。这有助于改进产品质量和营销策略，提高农产品的市场竞争力。⑤农产品质量追溯系统可以通过收集和记录相关信息，提供农产品的溯源能力。当产品质量问题发生时，可以追踪到具体的生产、加工和销售环节，进行问题追责和风险控制，提高食品安全监管的效率和准确性。

3.5农机智能化

农机可以根据预设的路径和地块信息进行自主导航和作业，实现精确定位和运营。这样可以减轻农民的劳动强度，提高工作效率和作业质量。智能化农机装备传感器可以实时获取农田的环境参数和作物生长情况等数据。通过数据采集和传输到中心处理系统，可以进行数据分析和决策支持。农民可以根据数据分析结果了解农田状况，优化管理和决策，提高农作物的生产效益。智能化农机可以通过自动化控制系统，实现种植、施肥、喷洒、收割等农业操作的自动化。根据预设的参数和程序，智能农机可以精确控制作业深度、施肥量、喷洒时间等，减少人工操作的误差和浪费，提高农作物的品质和产量。

结语：

在智慧农业的发展过程中，窄带物联网和人工智能技术的融合应用极大地促进了传统农业向智慧农业的转型升级，并增强了农业生产的数字化管理和监控能力，优化了农业资源的利用效率，同时，也解决了传统农业存在的一系列问题。窄带物联网和人工智能技术的融合应用可以实现农业生产过程的精细化管理和智能化控制，大幅减少农业生产过程中的人工成本，更好地保障了传统农业在数字化时代的生产水平、商品质量和安全性，从而满足了日益增长的农业产品需求。

参考文献：

[1] 丁劲锋，刘成，穆绍帅． 基于窄带物联网技术的电泵监控系统设计[J]．自动化与仪表，2019,34（7）：65-68,79.

[2] 张智鑫． 基于手机 ＡＰＰ 的温室大棚温湿度自动控制系统设计[D]．保定：河北农业大学，2017．