【摘要】本文以基于移动4G嵌入式开发农业种子的光谱分析为切入点，对其在未来农业生产领域的发展方向和具体实施办法进行展开。尤其是在新时期，如何在相关科学和技术的不断发展的背景下，对种子光谱分析进行更高效、准确的研究分析。

【关键词】互联网+；光谱分析；种子研究

1、系统使用背景

互联网+在农业生产过程中发挥的积极意义是有效的解决了过去长期存在的生产过程中生产者无法及时全面掌握生产信息和动态变化情况的问题，通过互联网技术和传感器的加持，能够在农业生产过程中全程掌握并纪录关键的数据信息，及时做出判断和调整，保证农作物生长一直保持积极状态，降低了部分影响因素的影响程度，及早发现问题，做出反应，提高整体的产量。经过长时间的实践，已经证明信息化农业生产模式不仅仅能够让生产者打破过去的信息不对称障碍，有效维护自己的经济利益，而且随着相关学科研究工作的深入和互联网技术的发展，为农业生产提供了海量的数据来源。在使用互联网查看或上传相关数据时，系统会基于AI智能算法对使用者的操作习惯和倾向的数据类型、方向、范围进行学习，随着使用时间的增加，操作过程会更加自然，并且提前完成查看数据的预筛选；由于互联网的数据是开源的，不同的终端和使用者都能对其进行编辑的数据上传，系统在选择数据时也会根据其被下载查看的次数进行排序。如果一个研究小组关于农作物种子质量控制有了新的研究成果，而且这个成果通过互联网媒介被更多的相关人员查阅，只要这个信息有足够的价值，就会被多次访问、下载，互联网系统就能自动过滤一大部分无用的信息，作为海量信息的初级筛选器，给访问者提供最直接贴近查阅目的的资料。此外，这一过程是双向的，不仅仅是对最新的数据能够随时随地的进行査阅，相应的经验、研究结果、特征分析也能被上传到互联网中，供更多的人使用和参考。

农业种子光谱分析是一个需要长时间连续观察并记录关键特征值，需要大量数据比对的系统，如果能够将不同的研究小组联合起来，那么研究总时长就会进一步延长，相对应的观察时间和研究方向也能得到有效的补充。

2、光谱分析法

光谱分析法是根据物质的光谱来鉴别物质及确定其化学组成和相对含量的方法，是以分子和原子的光谱学为基础建立起的分析方法。

它包含三个主要过程：

(1) 能源提供能量；
(2) 能量与被测物质相互作用；
(3) 产生被检测讯号。

光谱分析法的种类很多，用物质粒子对光的吸收现象而建立起的分析方法称为吸收光谱法，如紫外■可见吸收光谱法、红外吸收光谱法和原子吸收光谱法等。利用发射现象建立起的分析方法称为发射光谱法，如原子发射光谱法和荧光发射光谱法等。由于不同物质的原子、离子和分子的能级分布是特征的，则吸收光子和发射光子的能量也是特征的。以光的波长或波数为横坐标，以物质对不同波长光的吸收或发射的强度为纵坐标所描绘的图像，称为吸收光谱或发射光谱。我们可利用物质在不同光谱分析法的特征光谱对其进行定性分析，根据光谱强度进行定量分析。之所以选择使用光谱分析来完成植物种子的分析主要是由于光谱分析的很多特点都与植物种子分析活动特点非常契合。首先，对植物种子进行研究分析时首先需要保证的是研究方法不会对植物种子造成破坏，而且不能影响种子的状态，光谱分析的方式就能够在不破坏植物种子的基础上完成需要的分析过程。其次，进行植物种子分析时为了能够达到较高的准确性，就需要研究者设置大量的样本体量，通过对大量的研究对象特点进行对比来确定特征情况是否具备普遍性。而大量的研究对象决定了在进行研究分析的过程中，所选的分析方式一定要快捷、方便，能够在短时间内完成分析工作，并且可以快速得到准确的结果。而光谱分析的过程一般只需要1〜2分钟就可以完成分析过程，能够有效的控制分析过程所需投入的时间；此外，这种分析可以直接得到分析结果，便于分析数据，而且所得出的结果涉及多种元素，很适合分析过程的原始数据收集。

植物种子是一类非常特殊的研究对象，为了保证研究结果能够在后续种子生长后得到验证，就需要在研究过程中注意保证给种子的活性不被破坏，而且为了确保其普遍性，我们不能对种子进行任何处理，否则就不能说明后续生长情况是否与先前的处理没有关联，使用光谱分析的方法就能很好的解决这一问题。光谱分析方式操作简单，易于上手，可快速培训一批能够熟练使用该方法的研究者，这在面对大量研究对象数量时有很重要的意义。其次，光谱分析不需要对植物种子进行预处理，可直接进行分析，减少了干扰项的存在，使研究结果的可信度更高，大大降低了研究人员所面对的工作压力和强度，使其能够把更多的精力和时间放在后续数据分析研究上。除了以上的这些优势外，光谱分析还可同时测定多种元素或化合物，在进行种子分析时面对众多的元素就可以省去复杂的分离操作，大幅降低了工作难度，有助于提高准确性。使用光谱分析还可以测定化学性质相近的元素和化合物。如测定锯、袒、错、诒和混合稀土氧化物，它们的谱线可分开而不受干扰，成为分析这些化合物的得力工具。此外，我们也可利用光谱法进行痕量分析。目前，相对灵敏度可达到千万分之一至十亿分之一，绝对灵敏度可达10-8g~10-9g。

但是，在使用光谱分析时还存在着一定的局限性，光谱定量分析建立在相互对比的基础上，必须要有一套标准样品作为基准，这就需要有大量的比对数据。如果比对数据时能够有一个可实时更新信息的数据库，或者有与其他相应研究数据实现共享的机制，那么最后分析的准确程度就能得到更好的保证。所以，在光谱分析的基础上加载互联网+移动4G终端就显得很有必要了。

3、嵌入式软件系统

3.1 系统发展环境和应用

嵌入式软件系统是目前通用的数字化产品，它所能够完成工作内容的核心也是其操作媒体和拓展空间的基础。我国的数字化产品在近些年的发展过程中依靠创新不断进取，取得了较大的进步，一方面提升了我国自主生产的电子产品的附加值和市场的竞争力，另一方面通过设备的普及和行业的渗透也增强了相关产品的使用范围，使得我国的信息产业由粗放式管理向集约式方向进行转变。随着使用范围的增加，系统需要处理的信息数量不断提升，一方面考验着信息处理核心的计算能力，另一方面也使系统越来越适应于处理海量数据，并将数据解决方案进行不断的升级改造，使其能够更加适应于未来的实际使用环境。我国信息产业部在几年前就已经将嵌入式软件作为我国软件产业的重要发展方向，而在此之前，市场和企业已经做了相应的技术准备和尝试，在过去io年内嵌入式软件系统的发展取得了长足的进步，也使得我国的嵌入式软件系统从开发应用到市场规模都己经进入世界领先行列，这些对于行业制定新的规范标准有重要的影响作用。近几年，移动互联网终端和媒体终端的普及是在后pc时代后，它是人们工作、学习、生活方式的又一次巨大变革，此次改变进一步拉近了人们与互联网技术的距离，使该技术能够以更加自然和谐、快捷方便的形式进入到使用者的工作、生活学习中，并且能够与更多的设备系统体系进行兼容，进而在与其进行结合的过程中不断熟悉其内部系统组成，最终将其改造成更加适应于当前互联网技术和信息处理技术。这种系统中所需要的样式使得整体样式趋近于统一，为之后的系统功能拓展和内容更新提供了坚实的技术基础。

3.2 系统结构

一个具体的应用想要发挥其作用，必须依靠背后庞大的系统体系发挥基础作用。对于嵌入式软件而言，想要在进行大面积的光谱分析过程中发挥作用，首先需要了解并熟悉分析工作的一切特征，并且能够有具体的信息获取途径，能够实时更新目前软件信息库中的相关数据，最后有支持实时信息交互反馈的功能，通过下达相应的指令及时与相应的对象产生交互。另一方面，数据特征以及相应的操作反馈也要能够实时的反映到系统中，这就需要系统在相关对象和操作平台之间建立一个有效的信息通路，并且在研究对象的个体上设置相应的传感系统，这些传感系统对于对象的相关数据特征值，能够准确高效的获取并通过移动网络信息通路进行快速传播，使操作者和实际操作对象之间的交互能够达到实时操作的状态。而为了满足以上设计技术需求，就需要系统内部设置驱动，操作系统和具体的应用软件。其中设备的驱动接口是负责嵌入式系统和外部设备之间的连接，使其能够形成有效的信息交互通路并且将操作者的指令准确高效的传达给相应传感器或控制设备，使其能够远程与操作对象之间完成交互过程，并且整个交互的过程中，所有的数据都可以实时双向传播，让控制者能够准确获取；在操作过程中，一切必要的数据信息帮助其了解到系统是否处于正常工作状态，并在实时掌握的状态下对操作对象的特征变化情况有所了解，帮助其完成进一步的研究分析和研究过程。嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的专业软件，由不同使用环境、使用对象、设置具体的系统内容作为移动媒体终端的重要组成部分，包括与硬件相关的所有底层驱动软件以及核心的系统内核，除此之外还要设置软件的驱动接口，各类型的通信协议，为了方便操作，还要给操作者设置专门的图形界面以及标准化的浏览器。和通用的操作系统相比，由于嵌入式操作系统在设计之初就是针对特定的对象进行专门定制的，所以在系统操作的过程中能够体现高效性，并且对于硬件性能的开发和应用程度要高于普通的应用系统；另一方面这个系统如果想要发挥最好的工作效果，也需要依赖一些特定的硬件支持，所以嵌入式软件系统与专业硬件之间的依赖性要远远高于通用操作系统。

3.3 应用软件

应用软件是面对操作人员的窗口和实际操作介质，通过应用软件的内容填充，给操作者信息反馈，通过各种媒体媒介让操作者能够通过直观的方式了解到操作所达成的效果和状态。并根据具体的使用环境、使用方式、使用对象、使用需求，对软件内容进行不断的更新和精简，使其能够更符合实际应用的各种要求，并针对最新出现的硬件支持和软件升级来进行不定期的修正，以达到保证系统操作过程稳定安全的效果。由于大数据时代越来越多的海量数据处理能够依赖于云计算这一新型概念来得以实现，所以在实际的软件内容中基本上都以微核心为主，其具体的计算过程和操作过程都是由中央处理器或云计算系统来完成的，对于单一个体所使用的互联网终端性能以及计算能力要求并不高；同时也能够大幅度的减少软件所占据的储存体积。该软件能够适配更多硬件情况并不是很优秀的终端设备，以此来提高软件的使用范围和适应性，提高其普及效果，增加软件的使用次数，并在使用次数增加的前提下，不断检测软件稳定性和应用的适应性，使软件能够更加趋于稳定和安全，并且能够接入更多的系统和接口。由于很多传感器的中心控制单元，并没有集成非常高效的中央处理系统和相应的硬件，但是在互联网+嵌入式移动终端的大系统中，又需要这些传感器的加入和反馈，所以就需要对软件的硬件适配性进行优化和调整，使其能够与更多制式标准的硬件进行适配，并且要有目的性地降低对硬件的设计门槛，从而更方便地接入更多数量、更大范围的硬件体系，由此使该软件能够进入到一个更加广泛的应用范畴，与更多的硬件产生交集，完成更多独立或组成功能。

4、发展应用愿景

由于光谱分析的对象是固定分子和原子的光谱，是根据物质的光谱来鉴别物质及确定其化学组成和相对含量的方法，所以不会受到普通外部环境的影响，其分析的结果具有较强的稳定性，可以将分析数据普遍使用在后续多处质量确认环节中。光谱分析具有一套自己的操作逻辑和实际操作过程，面对数量规模较小的对象时没有什么问题，但想要批量完成对于植物种子的光谱分析时就需要其他技术的帮助来提高这个过程的自动化，而移动互联网对应的物联网就是完成这一任务最佳选择。

 5、结束语

新时代，随着新技术的发展，原本制约种子质量检测的因素也在被一一解决，在互联网+技术的加持下，研究人员有了更准确、更高效、更便捷的方式对农作物种子进行实时检测，也为我国农业的未来发展奠定了一定的基础，提供了一些启示。

 参考文献

[1]张婷婷，赵宾，杨丽明，等.基于高光谱成像技术结合SPA和GA算法测定甜玉米种子电导率[J].光谱学与光谱分析,2019,39(8):2608-2613.

[2]宋阳，张兴海，张志勇.基于移动4G网络模式下的实时匹配模型设计[J].山东工业技术,2018(15):132-133.

[3]周南.第52届匹茨堡分析化学暨应用光谱学会议[J].分析试验室，2001,20(4):100-102.

[4]涂闪，张文涛，熊显老，等•基于太赫兹时域光谱系统的转基因棉花种子主成分特性分析[J].光子学报,2015,44(4):176-181.

作者简介：宋阳(1973-),副教授，硕士，从事计算机应用和嵌入式开发研究。