基于复杂大系统智能控制理念来研究农业系统的控制智能问题是一个富有挑战意义的课题

上传者：韩先平
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上传时间：2015-05-10
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基于复杂大系统智能控制理念来研究农业系统的控制智能问题是一个富有挑战意义的课题

基于复杂大系统智能控制理念来研究农业系统的控制智能问题是一个富有挑战意义的课题。本文基于大系统控制理论以及的智能控制的定义构造出以农业复杂大系统智能控制为核心的智能农业系统架构，并对智能农业的内涵进行了阐述，指出智能农业应该是以农业大系统智能控制为核心的闭环系统。同时按照网络结构体系论述了物联网的基本含义，首次对智能农业与农业物联网的关系进行了论述，并指出了农业物联网在智能农业大系统中的位置和作用，探讨了与智能农业大系统的接口问题。

智慧农业的推广可以是我们很好的牢牢把握住农作物和食品质量安全，智慧农业研发的就是食品二维码、网络传感器、集成标签、移动网络、计算机信息、食品质量追回系统等，这些应用系统的研发可以让管理人员找到食品质量的把关。管理者对食品质量从源头到消费者的餐桌、各个环节我们都能够有效的监控，并能够查出所出的问题。可以有效的实现农作物与食物的质量安全的有效结合，同时可以满足运输的实时跟踪，在哪一个环节出问题，都能够及时的找到根源。这对智慧农业的发展将是历史性的改变，我们每一个人应该提高对智慧农业的认识。对于农业物联网的认识

将物联网技术应用到农业系统、特别是农业现场级的信号检测与传输中，便构成了农业物联网的基本框架。目前所有论述物联网在农业领域的应用无外乎是给出了几个在农业检测中的应用例子，如葡萄设施栽培生态无线传感和滴灌智能控制系统例子[5]、蔬菜智能培育控制系统例子[5]、林业病虫害与防火预警系统例子

[4]、物联网技术在区域农田土壤墒情监测应用例子[6]等。我们认为这些都仅仅涉及到传感器如何在农业系统的应用、以及如何构建检测传输网络问题，还没有涉及到对农业被控对象如何进行智能的、自动调控的问题。也因此，我们认为这样的例子仅仅说明：利用物联网的概念，解决了检测与信息传输的事情。那么这样的农业物联网无疑是初级的、和不成熟的，还没有上升到物联网的高层面上，如物-物相连，那么，如何按照物联网的定义构建一个适合智能农业大系统控制要求的农业物联网则是一个值得重视的问题。

首先要明确的是：网络是信息的载体，而不是控制系统的全部。物联网也好、传感网也罢，要看它为谁服务。基于农业系统的低成本和实用性、通用性、一网多

用等要求，我们应该将农业物联网的功能进行扩展。考虑到与农业大系统控制系统相融合，这里我们提出将农业物联网技术应该向如下几方面拓展的建议：

（1）不仅将其设计为控制系统的检测、反馈通道，还要利用这个信道完成控制信息的前

向传输任务，即控制、调控任务；因此农业物联网必须具备信号的双向流动能力；

（2）留有一定的带宽；

（3）网络坚强、稳定；

（4）组网成本低，网络节点低功耗；

（5）开发农业物联网网络控制器，并具备与任何传感器和执行器有即插即用的兼容接口；

以上考虑的出发点是建立在目前暂时无需在农业领域实现物-物、人-物相联的功能，因

为这些功能的实现势必需要农业控制系统成为无主控制系统——即控制系统中的各个节点谁都可以成为控制核心。而这些功能显然在目前农业控制领域中还不适用。

5 结论

构建一个网络一定都有其自身的目的。基于以上的论述，我们认为：物联网是一个专业的对各种信息的采集、传输和处理的网络。大量的信息通过这个网络汇总和处理，但是最终这些信息要流向哪里、为谁所用，则是我们要关心的地方。我们认为这些信息还是最终要流向需要它们的地方，如专家系统和控制系统的处理核心，如智能协同控制器。基于大系统控制理念的智能农业概念和系统架构是基于 Internet 构建的递阶型控制大系统，它是基于闭环的、反馈调控为基础的，故要求信息必须是双向流动的，即检测反馈信息流向和调控执行信息流向。基于我们对物联网的定义分析和理解，讨论了物联网在这个大系统中的地位和功能，拓展了农业物联网的基本功能，设计了农业物联网的四层功能。网络本身的好坏直接影响到控制系统的正常发挥。这里不仅与网络的物理媒介质量有关，还与网络控制器质量有关。因此，网络控制器是网络的神经中枢。它不仅处理、调配各种信息，还要进行适当的推理运算，即数据融

合，最后还要具备有效的、实时的、可靠的发送能力。因此，这种网络控制器则是本文论述的智能农业大系统控制中的另一个核心。根据智能农业大系统控制要求，我们提出了农业物联网网络控制器概念，讨论了网络控制器应该具备的功能及接口问题。

在这个架构中，我们设计的农业物联网应具备四层功能：感知层、传输层、处理层和应用层。而网络控制器融合了处理层和应用层的内容，并在 I/O 界面设计了接口 A 和接口 B。接口 A 用于农业领域传感器的即插即用，比如常用的 RS232、RS485 等，而接口 B 则用于网络外部拓扑传输接口，如以太 TCP/IP 等，这里定义为与智能农业协同控制器的接口。

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