畜禽物聯(lián)網(wǎng)理論、技術(shù)及應(yīng)用 課件 第3、4章 畜禽物聯(lián)網(wǎng)信息感知、畜禽物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸

畜禽物聯(lián)網(wǎng)信息感知第3章3.1傳感器技術(shù)3.1.1傳感器技術(shù)概述 3.1.2傳感器產(chǎn)業(yè) 3.1.3傳感器在畜禽業(yè)中的應(yīng)用及其發(fā)展要求

3.2射頻識別技術(shù)3.2.1射頻識別技術(shù)及其應(yīng)用 3.2.2RFID設(shè)備

3.3光譜技術(shù) 3.4二維碼技術(shù) 3.5北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 3.6無線遠程視頻監(jiān)控 3.7遙感技術(shù)（RS）3.1傳感器技術(shù)3.1.1傳感器技術(shù)概述在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，傳感器技術(shù)是感知外部信息的關(guān)鍵手段，是物聯(lián)網(wǎng)進行信息傳輸、處理和應(yīng)用的前提。傳感器技術(shù)的水平影響整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的性能，一定程度上也可以衡量物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展水平。畜禽物聯(lián)網(wǎng)完整信息鏈的構(gòu)成同樣離不開傳感器技術(shù)，畜禽物聯(lián)網(wǎng)要求檢測和控制的自動化、智能化，信息獲取和轉(zhuǎn)換是其中的重要環(huán)節(jié)，如果沒有傳感器技術(shù)采集、轉(zhuǎn)換被測對象的參數(shù)信息，畜禽物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)則不能正常運行。1.傳感器傳感器是檢測信息的裝置，負責把信息轉(zhuǎn)換成電信號，以便進行處理和分析。傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中包含了敏感元件、轉(zhuǎn)換元件及信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路，三者分別進行物體信息獲取、電信號轉(zhuǎn)換和電信號調(diào)制，最終輸出可供后續(xù)環(huán)節(jié)應(yīng)用的電信號。另外，轉(zhuǎn)換元件、信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路正常工作需要獲得一定的電量供給，這通常由輔助電源完成。傳感器的組成如圖3-1所示。圖3-1傳感器的組成3.1傳感器技術(shù)目前，傳感器相關(guān)技術(shù)已相對成熟，已被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)及工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境探測、商品質(zhì)檢、醫(yī)學(xué)診斷、交通管理、航天探索等諸多領(lǐng)域。傳感器基本可以滿足響應(yīng)速度、測量精度、靈敏度方面的要求，能夠在高溫、高壓等特殊環(huán)境下進行連續(xù)檢測并記錄數(shù)據(jù)變化，還能檢測到超聲波、紅外線等人體感官無法感知的信息，大大彌補了人工檢測的不足。眾多傳感器自組織形成的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，憑借組建方式自由、設(shè)置靈活、無需布線等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于信息采集和傳輸。2.傳感器分類傳感器種類豐富，分類方式多樣，其中較常用的分類方式如表3-1所示。傳感器分類方式傳感器名稱按用途分力敏傳感器、氣敏傳感器、生物傳感器等按工作原理分電阻式傳感器、電壓式傳感器、光電式傳感器等按輸出信號分模擬傳感器、數(shù)字傳感器、開關(guān)傳感器按制造工藝分集成傳感器、薄膜傳感器、厚膜傳感器、陶瓷傳感器表3-1傳感器分類3.1傳感器技術(shù)3.傳感器選擇傳感器的性能是由精度誤差、穩(wěn)定性、可靠性、參數(shù)一致性、量程范圍等共同決定的，同時，環(huán)境檢測對傳感器的性能要求較高，不同環(huán)境根據(jù)無線信道模型可以分為城市密集區(qū)、城市稀疏區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村和平原等，不同區(qū)域?qū)鞲衅鞯臋z測性能也有不同程度的影響。其次，所檢測環(huán)境的溫度變化、濕度變化、雷雨降水、空氣鹽霧腐蝕、雷擊靜電及周圍其他干擾因素也會影響傳感器的監(jiān)測結(jié)果。此外，傳感器檢測數(shù)據(jù)結(jié)果還與數(shù)據(jù)處理電路和傳輸電路有關(guān)，如果電路沒有經(jīng)過專業(yè)電磁兼容（EMC）設(shè)計及數(shù)據(jù)誤差校準處理，同樣會使得傳感器檢測結(jié)果出現(xiàn)很大偏差。當傳感器受到各種外界因素影響產(chǎn)生隨機誤差、系統(tǒng)誤差、粗大誤差和壞值時，需要通過模擬濾波、數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)擬合、數(shù)據(jù)建模等方法進行數(shù)據(jù)處理和校正，否則傳感器數(shù)據(jù)結(jié)果將因出現(xiàn)較大偏差而無法使用。事實上，如果不經(jīng)過嚴格專業(yè)技術(shù)處理，價值上萬元的傳感器和幾百元的傳感器性能相差無幾，因為監(jiān)測性能受到外界因素的影響，檢測數(shù)據(jù)不可靠，缺少實用價值。而目前我國市場上的傳感器大部分存在這類問題，很多屬于三無器件：沒有計量校準測試，沒有第三方性能測試報告，沒有認證報告和數(shù)據(jù)，因此此類傳感器無法滿足應(yīng)用要求。3.1傳感器技術(shù)3.1.2傳感器產(chǎn)業(yè)1.傳感器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀國內(nèi)對傳感器的需求龐大，市場規(guī)模達數(shù)百億元，但國產(chǎn)傳感器在靈敏度、準確性和穩(wěn)定性等方面普遍存在問題，導(dǎo)致其在市場上無法滿足需求。主要原因包括國內(nèi)生產(chǎn)的傳感器可靠性、穩(wěn)定性與國外產(chǎn)品存在較大差距，生產(chǎn)企業(yè)缺乏電子產(chǎn)品檢測標準和技術(shù)積累，測試手段相對滯后；在校準和誤差處理方面技術(shù)水平相對較低，缺乏數(shù)字濾波、數(shù)字擬合等先進技術(shù)；使用的材料和工藝相對滯后，未采用發(fā)達國家的MEMS技術(shù)和納米技術(shù)；在通信技術(shù)方面，國內(nèi)研究相對滯后，發(fā)達國家的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有明顯優(yōu)勢。這些問題直接影響了國產(chǎn)傳感器的性能，使其無法在特定環(huán)境下穩(wěn)定運行。為推動國產(chǎn)傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要加強對電子產(chǎn)品檢測標準和技術(shù)的研發(fā)，引入先進的校準和誤差處理技術(shù)，提升材料和工藝水平，加快通信技術(shù)的研究進展。只有通過這些改進，國產(chǎn)傳感器才能在市場上更具競爭力，滿足我國日益增長的傳感器需求。3.1傳感器技術(shù)2.傳感器產(chǎn)業(yè)化問題及解決策略目前傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的主要問題包括：（1）科技成果轉(zhuǎn)化率較低，產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)薄弱。農(nóng)業(yè)傳感器市場準入門檻高，但技術(shù)水平和開發(fā)程度相對滯后，企業(yè)在資源配置上存在不足，難以支持長周期、高失敗率的研發(fā)，導(dǎo)致科技成果難以成功轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。（2）對國外技術(shù)的依賴程度高。傳感器企業(yè)研發(fā)能力不足，生產(chǎn)過程中對進口芯片的依賴較高，技術(shù)方面多有模仿和引進，農(nóng)業(yè)級傳感器尤為突出。國內(nèi)傳感器整體技術(shù)水平、準確性、穩(wěn)定性、可靠性等需要提升。（3）市場競爭力不足。國內(nèi)傳感器市場需求大，但國產(chǎn)傳感器只能滿足一小部分需求，企業(yè)數(shù)量眾多，但專業(yè)化企業(yè)不足，缺乏龍頭企業(yè)和國際品牌。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域常使用的傳感器產(chǎn)品主要依賴進口。（4）成本優(yōu)勢不明顯。國內(nèi)傳感器生產(chǎn)成本高，大多數(shù)產(chǎn)品較為低端，提升技術(shù)水平需要大量資金投入。市場競爭中的劣勢導(dǎo)致收益少，甚至出現(xiàn)虧損，生產(chǎn)成本供給不足，很多廠家沒有實現(xiàn)傳感器的機械化裝配，產(chǎn)出效率低，規(guī)模效益難以達到。為改變傳感器產(chǎn)業(yè)相對落后的局面，需要加大對傳感器技術(shù)的研發(fā)力度，培養(yǎng)和聚集人才，進一步促進產(chǎn)學(xué)研結(jié)合。另外，政策引導(dǎo)、資金扶持等是促進傳感器研發(fā)成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力不可缺少的因素。傳感器行業(yè)發(fā)展整體戰(zhàn)略規(guī)劃和傳感器技術(shù)規(guī)范也應(yīng)得到進一步明確。3.1傳感器技術(shù)3.1.3傳感器在畜禽業(yè)中的應(yīng)用及其發(fā)展要求畜禽業(yè)所使用的傳感器多用于檢測畜禽生命信息和畜禽環(huán)境信息，常用的有生物傳感器、光電傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣敏傳感器等。傳感器所獲取的信息用來輔助判斷畜禽的健康狀況和生長情況、評估畜禽生長環(huán)境，以便滿足畜禽生長需求，提升畜禽管理質(zhì)量。隨著傳感器核心技術(shù)的突破和傳感器行業(yè)的發(fā)展，再加上大數(shù)據(jù)、云計算等的應(yīng)用推廣，傳感器將更加廣泛地應(yīng)用于育種、繁育、飼養(yǎng)、免疫、出欄等畜禽業(yè)生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)，為此，傳感器需要從以下四方面進行性能優(yōu)化，以適應(yīng)畜禽業(yè)生產(chǎn)管理的要求。3.1傳感器技術(shù)（1）提升檢測性能。通過提高導(dǎo)體、芯片等的制造水平，增強傳感器的性能，確保信息檢測連續(xù)、實時和準確。利用差動技術(shù)、補償與修正技術(shù)、干擾抑制技術(shù)等提高傳感器靈敏度，降低外界環(huán)境影響，減小誤差。對傳感器進行時效處理和老化處理，以提高穩(wěn)定性。采用精制的半導(dǎo)體敏感材料、磁性材料，以及薄膜工藝、光刻工藝等加工工藝，改善傳感器性能。（2）智能化。研發(fā)集信息檢測與轉(zhuǎn)換、邏輯判斷、統(tǒng)計分析、自診斷等功能于一體的傳感器芯片，提高傳感器的智能程度。傳感器行業(yè)應(yīng)提升核心技術(shù)自主研發(fā)能力，爭取人才、資金和政策支持，以滿足畜禽物聯(lián)網(wǎng)對智能傳感器的需求。（3）多功能化。實現(xiàn)傳感器多功能化，即能同時檢測多個參數(shù)，有助于降低成本、減小體積、提高性能指標。通過開發(fā)電介質(zhì)、強磁體等材料，研究納米技術(shù)等新材料制備技術(shù)，以及精密集成技術(shù)，滿足傳感元件集成的需求。（4）微型化。為了檢測畜禽生命信息，需要傳感器具備感應(yīng)靈敏、攜帶方便、對被測畜禽干擾小等特點，即傳感器的微型化。通過開發(fā)納米相等新材料，采用硅體微加工、晶片鍵合、LIGA、MEMS等技術(shù)，生產(chǎn)體積小而性能優(yōu)異的微型傳感器產(chǎn)品。3.2射頻識別技術(shù)3.2.1射頻識別技術(shù)及其應(yīng)用使用射頻識別技術(shù)能夠在不與物體接觸的情況下識別物體，并以電磁耦合（Electromagneticcoupling）的方式獲取目標對象的信息。1.RFID的特征（1）操作便捷。RFID讀寫器和標簽實現(xiàn)信息傳輸?shù)木嚯x可以達到幾十米；RFID閱讀器還能同時識別多個物體，識別效率高；信息在讀寫器與標簽之間傳遞耗時短，效率高。（2）標簽容量大。RFID標簽存儲信息量的最高限值為幾兆字節(jié)，其容量遠遠大于條碼載體。（3）安全性高?？梢杂醚h(huán)冗余檢查等方式檢驗RFID標簽傳遞的信息是否發(fā)生了變化，也可以對數(shù)據(jù)進行加密保護，防止內(nèi)容被篡改。（4）受環(huán)境影響小。RFID能夠穿過紙張、木材等非金屬覆蓋物進行穿透性通信，且在無光環(huán)境中也可以讀取數(shù)據(jù)，沒有可見性要求；RFID標簽對高溫等環(huán)境條件的適應(yīng)性強，使用壽命長。（5）復(fù)用率高。RFID標簽允許進行數(shù)據(jù)修改，所以標簽可以多次使用。3.2射頻識別技術(shù)2.RFID系統(tǒng)組成及其工作原理（1）系統(tǒng)組成。系統(tǒng)包括射頻識別標簽、射頻讀寫器和信息系統(tǒng)。每個射頻識別標簽都攜帶有EPC編碼，內(nèi)部包含天線和芯片用于存儲物體信息。射頻讀寫器具有控制器和天線，用于讀取或?qū)懭胄畔?，其工作距離由發(fā)射功率決定。信息系統(tǒng)負責發(fā)送應(yīng)用指令給射頻讀寫器，并接收、分析、管理讀寫器發(fā)送的數(shù)據(jù)。（2）工作原理。RFID系統(tǒng)的工作原理如圖3-2所示。射頻識別標簽受射頻讀寫器發(fā)送的射頻信號驅(qū)動，通過內(nèi)部天線發(fā)送數(shù)據(jù)信號，由射頻讀寫器進行接收、解碼并校驗，接著發(fā)送至信息系統(tǒng)進行處理。圖3-2RFID系統(tǒng)工作原理3.2射頻識別技術(shù)3.RFID在畜禽業(yè)中的應(yīng)用憑借操作便捷、信息存儲量大、一簽多用等特點，RFID技術(shù)被應(yīng)用于畜禽業(yè)領(lǐng)域，對提高畜禽業(yè)的規(guī)范化、智能化水平發(fā)揮了重要作用，其應(yīng)用主要包括：（1）畜禽養(yǎng)殖管理。在生豬養(yǎng)殖中，每頭豬佩戴獨特的RFID電子耳標，標記關(guān)鍵信息如來源、品種、進場日期。養(yǎng)殖過程中，耳標記錄養(yǎng)殖環(huán)境、飼喂、疾病、免疫等信息，建立完整生豬檔案，實現(xiàn)與養(yǎng)殖管理系統(tǒng)的信息關(guān)聯(lián)。（2）屠宰加工管理。屠宰前通過RFID電子耳標內(nèi)的信息判斷生豬是否符合標準，將問題生豬信息報送檢疫單位。在屠宰生產(chǎn)線上，將耳標信息寫入新的RFID標簽（屠體標簽），加入屠宰場編號、批次、時間、檢驗檢疫等信息，實現(xiàn)與屠宰加工管理系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)。（3）倉儲物流管理。利用RFID裝置采集畜產(chǎn)品流通信息，包括物流公司、運輸車輛、運輸人員、運輸時間、儲藏環(huán)境、出發(fā)地、目的地等。結(jié)合養(yǎng)殖屠宰環(huán)節(jié)信息，生成產(chǎn)品追溯碼，供認證產(chǎn)品質(zhì)量使用。同時，結(jié)合GPS定位系統(tǒng)，實時監(jiān)控產(chǎn)品運輸過程。在RFID技術(shù)應(yīng)用中，為擴大其范圍，需注重功能增強、成本降低、數(shù)據(jù)處理效率提高。可通過與無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN）結(jié)合，形成傳感器射頻識別網(wǎng)絡(luò)，以增強信息采集能力；通過優(yōu)化標簽制造技術(shù)，生產(chǎn)新型標簽以降低成本；同時，結(jié)合分布式計算方式，以滿足RFID數(shù)據(jù)處理的實時性要求。3.2射頻識別技術(shù)3.2.2RFID設(shè)備XC-RF2903（V3.0）型便攜式讀寫器是云輝牧聯(lián)科技開發(fā)的新型便攜式產(chǎn)品，具有快速處理、良好便攜性、適應(yīng)多場景、功能高度集成等優(yōu)勢。該讀寫器支持UHF-RFID、4G全網(wǎng)通網(wǎng)絡(luò)（數(shù)據(jù)）、Wi-Fi、藍牙、GPS等功能，可選配條碼模塊、攝像頭模塊。協(xié)議支持包括GB/T29768、EPCGlobalUHFClass1、Gen2/ISO18000-6C和ISO18000-6B。工作溫度范圍為-10℃～+60℃，系統(tǒng)內(nèi)存2GB，系統(tǒng)閃存16GB，待機時間約10天?？紤]發(fā)射功率、標簽和環(huán)境等因素，讀標簽距離為0～6m，寫標簽距離范圍為0～4m，適用于各種需要標簽識別的場合，是識別系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。圖3-3XC-RF2903（V3.0）便攜式讀寫器3.2射頻識別技術(shù)云輝牧聯(lián)的YH-TF-8612-IH電子耳標（如圖3-4所示）采用一體化設(shè)計，由此杜絕佩戴過程可能出現(xiàn)的“虛戴”的情況，減少掉標。采用無毒、無異味、無刺激、無污染、耐水解、耐高低溫和耐微生物性能的進口TPU為封裝材料，從根本上提高了耳標的物理機械性能，可以有效保護內(nèi)部芯片免受外部有機酸、水鹽液、礦物酸等的侵害。耳標尺寸為50mm*43mm*1.6mm，重4.5g，采用注塑封裝工藝，結(jié)合力大于200N，設(shè)計壽命為1年，工作溫度為-40℃～+70℃，存儲溫度是-30℃～+50℃，符合EPCglobalC1Gen2與ISO18000-6C標準，工作頻率為860MHz～960MHz，讀取距離為0～1m（與配置情況有關(guān)），芯片參數(shù)為EPC96bit（允許耳標號最長24個數(shù)字）。該電子耳標可以廣泛應(yīng)用于山羊、母羊、灘羊、母豬、山豬等大型動物的管理領(lǐng)域，作為動物專屬的“二代電子身份證”。圖3-4YH-TF-8612-IH電子耳標3.2射頻識別技術(shù)與YH-TF-8612-IH電子耳標相比，YH-TF-8613-IH電子耳標（如圖3-5所示）的性能有了進一步優(yōu)化。YH-TF-8613-IH電子耳標以“又輕又小，一體化設(shè)計”“超高性價比”“超長壽命片芯設(shè)計”“注塑焊接成型工藝”“原裝進口TPU原料”為產(chǎn)品特色。耳標尺寸為125mm*76mm*3.5mm，重2.9g，結(jié)合力大于250N，設(shè)計壽命為1年以上，工作溫度為-40℃～+70℃，存儲溫度是-30℃～+50℃，符合EPCglobalC1Gen2與ISO18000-6C標準，工作頻率為860MHz～960MHz，讀取距離為0～7m（與配置情況有關(guān)），芯片參數(shù)為EPC96bit（允許耳標號最長24個數(shù)字）。該電子耳標可以廣泛應(yīng)用于商品豬、商品羊等小型短生命周期動物的信息化管理。圖3-5YH-TF-8613-IH電子耳標3.2射頻識別技術(shù)AUTOIDUTouch（如圖3-6所示）是江蘇東大集成電路系統(tǒng)工程技術(shù)有限公司研發(fā)的一款輕薄型工業(yè)級UHFRFID手持終端。該讀寫器具有優(yōu)異的多標簽讀寫性能，RFID標簽群讀速率>200張/秒，讀取距離可以達到15m。其支持2.4G/5G雙模WiFi，能滿足信道干擾嚴重、漫游能力要求高、須快速回連等條件下的傳輸需求；支持北斗、GLONASS、GPS三模高精度定位，可實現(xiàn)戶外作業(yè)軌跡實時記錄；全網(wǎng)通4G，能夠為戶外場景應(yīng)用提供更高速穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。配置6400mAh可更換電池且內(nèi)置備份電池，續(xù)航時間能達到24小時，可應(yīng)用于電力巡檢、倉儲管理、資產(chǎn)管理等場景。圖3-6AUTOIDUTouch3.3

光譜技術(shù)光譜技術(shù)（如拉曼、近紅外、高光譜成像）可用于快速、準確地評估畜產(chǎn)品品質(zhì)，檢測包括pH值、TVB-N值、微生物成分、菌落總數(shù)、顏色、紋理、熒光代謝產(chǎn)物等指標。此外，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于畜禽飼料成分和獸藥殘留檢測，相較于傳統(tǒng)方法，具有顯著優(yōu)勢，包括檢測速度、操作便捷性、可檢測指標數(shù)量、實時在線分析和成本。1.拉曼光譜技術(shù)拉曼光譜技術(shù)通過檢測物質(zhì)結(jié)構(gòu)成分，利用光譜特性分析物質(zhì)特征，區(qū)分不同物質(zhì)。隨著激光技術(shù)、儀器學(xué)、光譜學(xué)的深入研究，拉曼光譜技術(shù)不斷發(fā)展，包括表面增強拉曼、共振拉曼、共焦顯微拉曼、傅立葉變換拉曼等多種技術(shù)。在生物醫(yī)學(xué)、石油化工、物證鑒定、污染檢測、農(nóng)業(yè)檢測等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，為各行業(yè)提供分子結(jié)構(gòu)信息。在畜禽業(yè)中，激光拉曼可檢測畜產(chǎn)品中的獸藥和違禁藥品殘留，傅立葉變換拉曼可研究蛋白質(zhì)變性和脂肪氧化，表面增強拉曼可檢測氨基酸和致病菌，具有廣闊應(yīng)用前景。拉曼光譜技術(shù)在畜禽業(yè)中的具體應(yīng)用主要包括以下幾個方面。（1）檢測飼料營養(yǎng)成分含量。拉曼光譜技術(shù)可用于檢測飼料營養(yǎng)成分，包括大豆組分、果糖和葡萄糖。通過表面增強拉曼光譜，還能及時檢測飼料中的黃曲霉毒素，防止飼料污染和摻假問題。（2）評價畜產(chǎn)品品質(zhì)。拉曼光譜技術(shù)可檢測肉品中的蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)成分，并判斷肉質(zhì)變化情況。同時，它還可用于檢測乳制品中的三聚氰胺濃度，提高產(chǎn)品質(zhì)量安全。（3）獸藥殘留檢測。曼光譜技術(shù)簡單直接，誤差小，通過散射光譜獲取分子運動信息，進而判斷畜產(chǎn)品中獸藥殘留是否超標。還可應(yīng)用于檢測非食用化學(xué)物質(zhì)和食品添加劑等，具有廣泛的應(yīng)用前景。3.3

光譜技術(shù)拉曼光譜檢測具有效率高、實用性強等特點，畜牧業(yè)領(lǐng)域也已經(jīng)有了這方面的應(yīng)用，且具有極大的應(yīng)用發(fā)展空間。各種類型的拉曼光譜設(shè)備逐漸高精度化、小型化、便攜化，實際使用也更為便利，但就目前而言，拉曼光譜技術(shù)在檢測穩(wěn)定性等方面的性能仍有待優(yōu)化，主要還存在以下幾個問題。（1）建立拉曼光譜模型需要大量數(shù)據(jù)的檢測和分析支持，這一過程相對復(fù)雜。在使用拉曼光譜技術(shù)檢測畜產(chǎn)品時，必須采用光譜曲線擬合、濾波去噪等方法對雜散光進行抑制，以避免干擾降低準確性。深入研究光譜信號提取技術(shù)，能夠在發(fā)現(xiàn)微弱信號時進行恰當處理，進一步推動拉曼光譜痕量成分檢測應(yīng)用的發(fā)展。（2）光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)在影響拉曼光譜散射強度方面至關(guān)重要。為確保檢測結(jié)果準確，需要設(shè)置合理的光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)，并進行系統(tǒng)模型優(yōu)化。（3）隨著拉曼光譜檢測技術(shù)在畜牧業(yè)應(yīng)用中的不斷增加，標準光譜圖的稀缺問題日益凸顯。為解決這一問題，需要不斷補充、更新拉曼光譜數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，確保能找到相應(yīng)的光譜圖進行比對。（4）豐富拉曼光譜檢測方式和指標，并對其檢測穩(wěn)定性進行優(yōu)化，以適應(yīng)不同的檢測環(huán)境，進一步拓展應(yīng)用范圍。（5）國內(nèi)在畜牧業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用拉曼光譜技術(shù)仍處于起步階段。實際檢測應(yīng)用較少，許多院校和研究所仍在進行基礎(chǔ)性研究。為推動技術(shù)應(yīng)用推廣，需結(jié)合國內(nèi)外先進設(shè)計經(jīng)驗，研發(fā)實用性強、成本低廉的拉曼光譜設(shè)備，并將其投入實際應(yīng)用。3.3

光譜技術(shù)2.近紅外光譜技術(shù)近紅外光譜（Near-infraredSpectroscopy，NIRS）是波長范圍在可見光和中紅外光之間的電磁波，譜區(qū)范圍為780～2526nm。通過近紅外光譜分析可以測定畜產(chǎn)品中蛋白質(zhì)、脂肪等有機物及獸藥殘留的含氫基團（O-H、N-H、C-H）含量，進而分析得到品質(zhì)信息。近紅外光譜技術(shù)結(jié)合人工智能算法能夠?qū)崿F(xiàn)實時快速、非破壞性、較低成本的畜產(chǎn)品品質(zhì)無損檢測，為了保證近紅外光譜檢測的準確性，需要選取大規(guī)模的樣本數(shù)據(jù)對計算模型進行有效訓(xùn)練，這一過程相對繁瑣，受此影響近紅外光譜檢測的精度有所欠缺，需要進一步提升。3.高光譜成像技術(shù)高光譜成像技術(shù)（HyperspectralImage,HI）集光譜技術(shù)和二維成像技術(shù)于一體，以提取、分析物體的光譜和圖像信息達到物體無損檢測的目的。使用高光譜成像技術(shù)檢測畜產(chǎn)品品質(zhì)的檢測精度較高，但現(xiàn)階段高光譜成像檢測通常選用大量的波段特征或者結(jié)合應(yīng)用圖像處理技術(shù)，建模復(fù)雜且檢測信息較多，在檢測速度方面有所不足，難以滿足在線檢測需求。3.4

二維碼技術(shù)二維碼技術(shù)是對文字、圖像等信息進行數(shù)字化編碼和自動識別的技術(shù)。二維碼（2-dimensionalbarcode）由黑白兩色的幾何圖形按特定規(guī)律排列而成，在水平、垂直方向都可以表達信息。二維碼的發(fā)展演變基于一維碼，在信息存儲量、編碼范圍、容錯能力、安全性、抗損性、譯碼可靠性等方面均有所提升，應(yīng)用領(lǐng)域也更加廣泛，常見的應(yīng)用場景包括移動支付、電子證照、網(wǎng)頁導(dǎo)航、文件保密、公共交通、產(chǎn)品溯源等。利用圖像輸入設(shè)備、光電識別設(shè)備即可識讀存儲在二維條碼內(nèi)的信息。二維碼分為堆疊式（如PDF417、Code16K、Code49等）和矩陣式（如QRCode、MaxiCode、漢信碼等）兩種類型。堆疊式二維碼是由成行排布的一維碼堆疊而成，與一維碼有相似的編碼原理，差異主要在于譯碼算法和軟件。矩陣式二維碼由“點”和“空”在矩形空間內(nèi)排列組合，其中“點”代表二進制“1”，“空”代表二進制“0”。1.二維碼應(yīng)用系統(tǒng)二維碼應(yīng)用系統(tǒng)使用二維碼存儲和表達信息，其組成如圖3-3所示。系統(tǒng)功能效果受二維碼設(shè)計、二維碼質(zhì)量、識讀設(shè)備選擇等因素的影響。圖3-5二維碼應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成3.4

二維碼技術(shù)二維碼生成設(shè)備生成二維碼標簽，二維碼標簽承載信息，二維碼識讀設(shè)備進行掃碼、譯碼，并將信息傳輸至信息處理系統(tǒng)，信息處理系統(tǒng)分析、管理所接收的信息。2.二維碼技術(shù)在畜禽業(yè)中的應(yīng)用在畜禽業(yè)領(lǐng)域，二維碼主要作為一種信息載體和信息傳輸接口，用于畜產(chǎn)品溯源，以保障畜產(chǎn)品質(zhì)量安全，提高數(shù)據(jù)查詢和共享效率。在畜產(chǎn)品生產(chǎn)、流通過程中，各環(huán)節(jié)依次將產(chǎn)品生產(chǎn)及流通相關(guān)信息存儲至二維碼中，生成二維碼標簽，隨產(chǎn)品流向市場。當產(chǎn)品最終到達消費者手中時，消費者通過條碼識讀器掃描二維碼，即可查看畜產(chǎn)品的原始生產(chǎn)流通信息。此外，也可以集合二維碼存儲的信息建立產(chǎn)品溯源系統(tǒng)，消費者登錄系統(tǒng)即可查看產(chǎn)品信息。3.5北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）由中國自主研發(fā)，與GPS、GLONASS同屬于成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在升級的過程中，其服務(wù)區(qū)域也在逐步拓展，2020年北斗三號系統(tǒng)投入應(yīng)用，正式開始在全球范圍內(nèi)提供服務(wù)。1.北斗系統(tǒng)的組成北斗系統(tǒng)的組成部分如表3-2所示。組成部分說明空間段包含若干顆GEO衛(wèi)星、IGSO衛(wèi)星和MEO衛(wèi)星，這些衛(wèi)星共同提供定位授時導(dǎo)航服務(wù)。其中GEO衛(wèi)星具有覆蓋范圍廣、可見性高、抗遮蔽性強等特點；IGSO衛(wèi)星在低緯度地區(qū)的抗遮擋能力尤其突出，總是覆蓋地球上某一個區(qū)域；MEO衛(wèi)星環(huán)繞全球運行，北斗系統(tǒng)由此實現(xiàn)全球服務(wù)。地面段包含主控站、注入站和監(jiān)測站等地面站，還包含星間鏈路管理設(shè)施。用戶段包括北斗兼容其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的芯片、模塊、天線等基礎(chǔ)產(chǎn)品，以及終端產(chǎn)品、應(yīng)用系統(tǒng)與應(yīng)用服務(wù)等。表3-2北斗系統(tǒng)的組成3.5北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)北斗系統(tǒng)以“三球交匯”定位原理，衛(wèi)星位置精確。在GPS觀測中，通過測量3顆衛(wèi)星到接收機的距離，使用距離公式解出觀測點的三維坐標?？紤]衛(wèi)星和接收機時鐘誤差，再利用一顆衛(wèi)星得到4個方程，確保準確計算觀測點的三維位置。

2.北斗系統(tǒng)的功能北斗系統(tǒng)具備全球范圍內(nèi)的定位、測速和授時功能。其定位精度優(yōu)于10m，測速精度優(yōu)于0.2m/s，授時精度優(yōu)于20ns。此外，北斗系統(tǒng)還提供短報文通信、國際搜救、星基增強、精密單點定位、地基增強等服務(wù)。短報文通信是北斗系統(tǒng)獨有的功能，通過衛(wèi)星信號傳輸信息，即使通訊和供電條件受到破壞，也能滿足通信和定位需求。3.北斗系統(tǒng)在畜禽業(yè)中的應(yīng)用北斗系統(tǒng)自投入應(yīng)用，至今已進入農(nóng)林牧漁、氣象測報、交通運輸、智能制造、救災(zāi)減災(zāi)等眾多領(lǐng)域，對經(jīng)濟和社會發(fā)展的影響顯著。就畜禽業(yè)領(lǐng)域來說，北斗系統(tǒng)的應(yīng)用主要有：（1）畜禽定位：使用北斗定位項圈給畜禽佩戴，采集其地理坐標并通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至管理平臺，實時觀測畜禽位置、軌跡和活動分布，加強對移動畜禽的管理。短報文通信服務(wù)確保即使缺少通訊系統(tǒng)，項圈的定位功能也能正常運作。（2）畜禽環(huán)境監(jiān)測：北斗系統(tǒng)結(jié)合遙感和地理信息系統(tǒng)，采集草地資源、水資源等畜禽資源信息，為放牧安排和資源規(guī)劃提供參考，促進畜禽業(yè)可持續(xù)發(fā)展。北斗和物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新監(jiān)測模式，及時獲取畜禽環(huán)境指標信息，提供準確數(shù)據(jù)，便于處理環(huán)境問題。（3）災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測：北斗系統(tǒng)結(jié)合氣象預(yù)報和災(zāi)害預(yù)警業(yè)務(wù)，幫助畜禽業(yè)管理部門做好氣象災(zāi)害防范措施，減少損失。在災(zāi)害發(fā)生后，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)實時監(jiān)測災(zāi)害情況，為災(zāi)后治理提供實時、準確信息。3.6無線遠程視頻監(jiān)控無線視頻監(jiān)控將監(jiān)控技術(shù)與無線傳輸技術(shù)相結(jié)合，通過無線傳輸技術(shù)來傳輸圖片、視頻、聲音、數(shù)據(jù)等信息，解決了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)布線繁瑣的問題，具有技術(shù)先進、高效靈活、經(jīng)濟適用等特點，監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)將主要朝著無線化方向發(fā)展。1.無線視頻監(jiān)控的特點（1）成本低。采取無線監(jiān)控方式，所以不用鋪設(shè)電纜，材料成本和施工成本都有所減少；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，故障率不高，另外對傳輸網(wǎng)絡(luò)的維護由網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商負責，因此系統(tǒng)維護成本也低。（2）實用性強。無線視頻監(jiān)控不受實際地形、周邊環(huán)境影響，減少了監(jiān)控盲區(qū)，擴大了監(jiān)控范圍，具有很強的實用性。（3）擴展、移動方便。增加監(jiān)控點只需要增加前端信息采集設(shè)備，無需新建傳輸網(wǎng)絡(luò)；改變監(jiān)控點只需要移動前端信息采集設(shè)備；用戶可以通過移動終端設(shè)備獲取監(jiān)控信息，實現(xiàn)異地全天候監(jiān)控。（4）網(wǎng)絡(luò)信號易受影響。無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢明顯，但是也存在一定的局限性。無線傳輸網(wǎng)絡(luò)容易受惡劣天氣、建筑物屏蔽等的影響，或者受到外部無線信號干擾，導(dǎo)致信號強度降低。2.無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括信息采集系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)?；A(chǔ)設(shè)備是攝像頭，其信息采集過程包含攝像、信號轉(zhuǎn)換和傳輸。無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)利用Wi-Fi、4G、5G或微波等通信技術(shù)，通過點對點或點對多點形成全面網(wǎng)絡(luò)覆蓋，傳輸監(jiān)控信息。信息管理系統(tǒng)接收、存儲、處理、反饋來自各采集點的視頻和圖像信息，并通過中心服務(wù)器向信息采集系統(tǒng)發(fā)送控制指令。3.無線遠程多節(jié)點視頻監(jiān)控系統(tǒng)(PMP+WLAN)無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)在畜禽業(yè)領(lǐng)域有兩種主要監(jiān)控模式，即點對點和Wi-FiP2P傳輸圖像。點對點模式鋪設(shè)電纜成本高、維護難，Wi-FiP2P模式需要大量光纖電纜，限制了農(nóng)業(yè)圖像、視頻數(shù)據(jù)的采集。為解決這問題，無線遠程多節(jié)點視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用MeshWLAN組網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)點對多點無線通信，突破有線網(wǎng)絡(luò)障礙，構(gòu)建靈活、高效的系統(tǒng)。系統(tǒng)通過數(shù)字視頻監(jiān)控設(shè)備將圖像信息轉(zhuǎn)換成IP基礎(chǔ)上的視頻流，實現(xiàn)全球通信，管理者能夠在任何地方進行監(jiān)控操作。系統(tǒng)使用支持WLAN的IP攝像機，采集、處理模擬視頻圖像，直接提供IP網(wǎng)絡(luò)接口，通過Wi-Fi連接或WLAN無線網(wǎng)橋轉(zhuǎn)換信號，實現(xiàn)無線傳輸。MeshWLAN自組網(wǎng)方式優(yōu)勢在于節(jié)省AC控制器，避免重復(fù)布線，維護網(wǎng)絡(luò)運行更有效。系統(tǒng)具有靈活性、降低成本、全球通信、自組網(wǎng)優(yōu)勢，實現(xiàn)實時、詳細的監(jiān)控信息記錄。3.6無線遠程視頻監(jiān)控3.7遙感技術(shù)（RS）

遙感技術(shù)（RemoteSensing,RS）是一種物體探測技術(shù)，它通過衛(wèi)星、飛機等遙感平臺和儀器遠距離采集目標對象的電磁波信息，經(jīng)過信息處理分析，反映出目標特征，具有大范圍同步觀測、受環(huán)境限制少、時效性強、綜合性強等特點。畜禽業(yè)生產(chǎn)管理常使用遙感技術(shù)進行資源監(jiān)測，通過遙感技術(shù)監(jiān)測草地等畜禽業(yè)資源的數(shù)量和質(zhì)量分異規(guī)律，精細劃分植被與土壤，可以判斷放牧是否合理，為畜禽業(yè)資源規(guī)劃和畜禽生產(chǎn)整治提供科學(xué)依據(jù)。將同一區(qū)域不同時期的畜禽業(yè)資源遙感影像疊加對比，可以了解該區(qū)域的資源變化情況，檢測是否存在畜禽業(yè)資源過度利用的現(xiàn)象，以便及時采取治理措施。與常規(guī)地面勘測相比，畜禽業(yè)資源遙感監(jiān)測節(jié)約了大量人力與物力，經(jīng)濟效益顯著。畜禽物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)?章4.1無線傳感網(wǎng)絡(luò)4.2ZigBee 4.3LoRa4.4NB-IoT4.5Wi-Fi4.64G4.75G4.84GCat.1

4.1無線傳感網(wǎng)絡(luò)無線傳感網(wǎng)絡(luò)是由傳感器節(jié)點自組織形成的分布式網(wǎng)絡(luò)，負責匯集傳感器獲取的數(shù)據(jù)，是畜禽物聯(lián)網(wǎng)中必備的傳輸網(wǎng)絡(luò)之一。1.無線傳感網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)如圖4-1所示，其中包含傳感器節(jié)點（SensorNode）、匯聚節(jié)點（SinkNode）和任務(wù)管理節(jié)點（TaskManageNode）。圖4-1無線傳感網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)4.1無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點包含傳感、處理、通信、供能四個單元，形成小型嵌入式系統(tǒng)。其功能包括信息存儲、處理和傳輸，是信息采集的終端和信息路由器。匯聚節(jié)點主要進行通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，將信息從無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)酵獠烤W(wǎng)絡(luò)，同時充當具有無線通信接口的網(wǎng)關(guān)。任務(wù)管理節(jié)點負責下達監(jiān)測指令以及對傳感器采集的數(shù)據(jù)進行分析和處理。2.無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點（1）規(guī)模大。使用多個傳感器可提高畜禽業(yè)生產(chǎn)信息的準確性，同時規(guī)模擴大也有助于減少監(jiān)測盲區(qū)。（2）自組織。無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可靈活布置，自主組網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸。在節(jié)點故障時，其他節(jié)點可自動接替任務(wù)。（3）易擴展。可通過添加新節(jié)點替換故障節(jié)點，或者擴展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，新舊節(jié)點重新組網(wǎng)，不影響監(jiān)測系統(tǒng)正常運行。（4）可靠性強。無線傳感網(wǎng)絡(luò)能獲取人工難以采集的數(shù)據(jù)，傳感器節(jié)點適應(yīng)性強，不容易受到破壞，實現(xiàn)了穩(wěn)定監(jiān)測。（5）多功能。不同類型的傳感器功能各異，針對實際需求選擇合適的傳感器，以獲取多樣化的數(shù)據(jù)類型，滿足不同監(jiān)測需求。4.2ZigBeeZigBee是一種短距離無線通信技術(shù)，在2.4GHz、868MHz、915MHz頻段運行，它的最大速率是250Kbit/s，因此只能完成短距離、小量級的數(shù)據(jù)傳輸，常用于在小型電子設(shè)備之間進行信息傳輸，以及傳輸其他間歇性、周期性、低反應(yīng)時間的數(shù)據(jù)。具體來說，ZigBee主要具有以下特點：（1）低功耗。以兩節(jié)5號電池供能，ZigBee設(shè)備至少能夠運行半年，最長可達2年之久，而在相同能量供給條件下，藍牙設(shè)備只能工作幾周，Wi-Fi設(shè)備只能維持幾小時。（2）低成本。ZigBee協(xié)議免專利費用，其對通信控制器的要求較低，且模塊成本也不高。（3）低速率。ZigBee的工作速率在20～250Kbit/s之間，提供20Kbit/s(868MHz)、40Kbit/s(915MHz)及250Kbit/s(2.4GHz)的原始數(shù)據(jù)吞吐率，適合傳輸?shù)退俾蕯?shù)據(jù)。（4）短時延。ZigBee反應(yīng)靈敏，設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)一般用時30ms，喚醒ZigBee設(shè)備用時15ms，尤其適用于發(fā)展無線控制應(yīng)用。大容量。一個星型ZigBee網(wǎng)絡(luò)能容納255個節(jié)點，多個ZigBee網(wǎng)絡(luò)能組成可容納65000個節(jié)點的大型網(wǎng)絡(luò)。（6）安全性強。ZigBee提供默認安全、訪問控制和密碼加密三種安全機制，通過訪問控制和密碼加密可以有效保障通訊安全。4.3LoRaLoRa（LongRange）是一種長距離無線通信技術(shù)，在433MHz、868MHz、915MHz等頻段運行，具有傳輸距離長、功耗低、節(jié)點多、成本低等特點，具體來說，LoRa通過線性調(diào)頻擴頻技術(shù)（ChirpSpreadSpectrum，CSS）實現(xiàn)了遠距離、低功耗通信，其連接沒有基站要求，還能通過一個網(wǎng)關(guān)控制大量節(jié)點，組網(wǎng)方式靈活，建設(shè)成本低，LoRa也因此被廣泛應(yīng)用在智慧農(nóng)業(yè)、智慧社區(qū)、智慧物流、智慧家居等眾多行業(yè)，用來滿足碎片化、低成本、大連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。LoRa網(wǎng)絡(luò)由終端節(jié)點、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器四部分組成，其中終端節(jié)點一般是各種感知設(shè)備，LoRa網(wǎng)關(guān)充當LoRa網(wǎng)絡(luò)中的一個傳輸中繼，終端節(jié)點首先通過LoRa無線通信與一個或多個LoRa網(wǎng)關(guān)相連，再通過4G/5G網(wǎng)絡(luò)等連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，應(yīng)用數(shù)據(jù)可以雙向傳輸。4.4NB-IoTNB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）是基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)新興技術(shù)，是4G/LTE網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用之一。作為低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)的一種，NB-IoT具備五大優(yōu)勢，分別是：（1）部署方式靈活。NB-IoT包含獨立部署、保護帶部署和帶內(nèi)部署3種部署模式，它們之間的頻譜、帶寬、時延、容量、兼容性等都有所差別。（2）覆蓋能力強。NB-IoT的覆蓋能力比寬帶LTE網(wǎng)絡(luò)提升了約20dB。（3）功耗低。在需要使用電池供電的情況下，NB-IoT能大大延長設(shè)備的續(xù)航時長，甚至可讓電池使用壽命長達10年之久。（4）海量連接。保持相同的基站覆蓋條件，與4G相比，NB-IoT的容量提升接近100倍，能夠滿足大量設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)需求。（5）低成本。NB-IoT的功耗、帶寬、速率都比較低，因此芯片設(shè)計相對簡單，且其不需要另行建立運營商網(wǎng)絡(luò)，RF和天線均可再利用，由此實現(xiàn)了低成本。在畜禽業(yè)領(lǐng)域，NB-IoT常被用來構(gòu)建智能化畜禽監(jiān)測系統(tǒng)，通過傳輸、匯聚傳感器采集的信息對養(yǎng)殖環(huán)境、畜禽狀況進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)養(yǎng)殖管理自動化和畜禽異常及時發(fā)現(xiàn)。在畜產(chǎn)品運輸管理方面，NB-IoT也多被用來幫助生產(chǎn)者實時了解與產(chǎn)品運輸環(huán)境等相關(guān)的信息，作為畜產(chǎn)品溯源的其中一個重要環(huán)節(jié)?？梢哉f，NB-IoT完善了畜禽物聯(lián)網(wǎng)的運行模式，提升了畜禽物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)化、智能化水平。4.5Wi-FiWi-Fi是IEEE820.11標準下的無線局域網(wǎng)技術(shù)，基于直接序列調(diào)制（Direct-SequenceModulation）技術(shù)在2.4GHz/5.8GHz頻段運行，它通過無線電波連接互聯(lián)網(wǎng)，借助無線AP將寬帶網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)發(fā)給無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，提供無線局域網(wǎng)服務(wù)。Wi-Fi對于構(gòu)建大數(shù)據(jù)云服務(wù)平臺、WLANMesh組網(wǎng)、點對多點通信網(wǎng)絡(luò)、異構(gòu)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)等至關(guān)重要，是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中必不可少的無線連接技術(shù)。Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的組成部分如表4-1所示。站點（Station）Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的最基礎(chǔ)部分，其網(wǎng)絡(luò)信號通過無線AP進行轉(zhuǎn)發(fā)，信號覆蓋范圍內(nèi)的無線設(shè)備即可連接Wi-Fi上網(wǎng)。接入站點的用戶數(shù)量對Wi-Fi的連接速度有直接影響基本服務(wù)單元（BasicServiceSet,BSS）由一個基站和若干個站點組成，BSS內(nèi)的站點之間直接通信，內(nèi)部站點經(jīng)由基站與外部站點通信分配系統(tǒng)（DistributionSystem，DS）與不同的BSS連接，通過必要的邏輯服務(wù)將匹配地址分配給目標站點接入點（AccessPoint，AP）是BSS內(nèi)的基站，作用與網(wǎng)橋相似，可以接入分配系統(tǒng)擴展服務(wù)單元（ExtendedServiceSet，ESS）由BSS和DS組成，BSS通過無線AP連接到DS，再連接另一個BSS，由此構(gòu)成了一個ESS門橋（Portal）相當于網(wǎng)橋，連接無線局域網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)，也是外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進入IEEE802.11網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的途徑表4-1Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的組成部分4.5Wi-FiWi-Fi的優(yōu)勢主要在于：（1）構(gòu)建方便。不需要鋪設(shè)電纜，配備一個或多個無線AP設(shè)備即可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，大幅度降低了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用成本。（2）靈活性高。在無線網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋區(qū)域，用戶可以選擇任意位置接入網(wǎng)絡(luò)，擴大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍時只需要增加無線AP設(shè)備。（3）傳輸速率高。Wi-Fi能提供的最高帶寬是11Mbps，即使在信號強度不夠的情況下也能通過自動調(diào)整帶寬保證網(wǎng)絡(luò)傳輸正常進行。（4）傳輸距離遠。在開放場所Wi-Fi的傳輸距離能達到305m，在封閉場所為76～122m，其信號不受墻壁阻隔。（5）輻射小。按規(guī)定Wi-Fi的發(fā)射功率不超過100mW，實際上通常只有60～70mW，輻射較小。但由于Wi-Fi通過無線電波接入互聯(lián)網(wǎng)，其傳輸速率會因受到外部干擾而有所降低，遇到障礙物時也可能會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定現(xiàn)象，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)安全多通過用戶認證加密來實現(xiàn)，在這些方面與有線網(wǎng)絡(luò)相比有所不足。4.64G4.1.2農(nóng)業(yè)云計算4G是第四代移動通信技術(shù)，以WLAN為發(fā)展重點并融合了OFDM、MIMO、SDR等技術(shù)，在通信質(zhì)量、傳輸速率和兼容性等方面與3G相比有了明顯提升，其傳輸速度可以達到100Mbps/s，上傳和下載的帶寬可達到50M/s和100M/s，兼容2G/3G及衛(wèi)星通信系統(tǒng)、WLAN接入系統(tǒng)等移動通信系統(tǒng)，通信環(huán)境更為安全、靈活，保密性更好，抗干擾能力更強，網(wǎng)絡(luò)信號更穩(wěn)定，可以完成大部分的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，是云應(yīng)用發(fā)展不可缺少的技術(shù)基礎(chǔ)。在畜禽業(yè)領(lǐng)域，4G作為信息傳輸載體發(fā)揮著關(guān)鍵作用。以云平臺為中心，運用4G網(wǎng)絡(luò)采用無線方式將畜禽業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營使用的智能終端聯(lián)系起來，包括傳感器、攝像頭、大型農(nóng)業(yè)設(shè)備、移動終端設(shè)備、展示平臺等，可以實現(xiàn)畜禽業(yè)信息的采集、處理、分析和顯示；由于4G具有高帶寬的優(yōu)點，可以更加快速、穩(wěn)定地傳輸畜禽業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，提高信息共享效率；將4G與人工智能結(jié)合，應(yīng)用人工智能系統(tǒng)對畜禽業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營狀態(tài)進行自主判斷，對生產(chǎn)管理操作實施自動調(diào)控，提升畜禽業(yè)發(fā)展的智能化、自動化水平。信息是智慧畜禽業(yè)發(fā)展必不可少的資源，4G為畜禽業(yè)信息獲取提供了重要的技術(shù)支撐，是推動畜禽業(yè)轉(zhuǎn)型升級必須具備的技術(shù)條件之一。4.75G5G是第五代移動通信技術(shù)，在頻譜