农业是支撑国民经济建设的一个重要的基础产业,而农业现代化水平更是一个国家综合实力的象征。21世纪以来,依托云计算、物联网、智能感知等信息技术与农业相结合诞生了农业发展的新模式——智慧农业。当前,我国农业现代化水平与发达国家相比仍有较大差距,而智慧农业是推进农业现代化进程的重要方式。本文基于蜂窝窄带物联网NB-IoT技术、稀疏采样技术和矩阵填充算法,设计并实现了农作物生长环境信息的稀疏采集与传输系统。在农田环境中,基于现代传感器技术对农作物的生长信息温度、湿度、pH值、电导率等进行采集,每组传感器采集节点依托STM32L系列的低功耗单片机为主控,并且按一定规律采集,使单片机在大部分时间内处于低功耗模式。本文创新性提出了一种数据的稀疏采集方法,通过生成随机稀疏矩阵的方式进行稀疏采样,减少数据采集量和降低系统工作时长,极大地节约了功耗和带宽。本文基于广域物联网技术NB-IoT采用NB通信模块M5310A,并依托于电信运营商的NB网络和LWM2M物联网协议,实现了对农作物的生长环境信息温度、湿度、pH值、电导率等数据的远距离高可靠传输,依托物联网开放云平台OneNET,实现了该系统接入设备管理和数据流的可视化图形化展示,然后将数据由OneNET推送到阿里云服务器,实现数据的保存并进行数据恢复。本文也研究了矩阵填充算法对传感器未采集数据的恢复与重构,并分析了采样率和迭代次数对恢复精度的影响,验证了稀疏采样方法的有效性和可行性。最后,该系统经实际现场调试,运行稳定、可靠,实现了对农作物生长信息的稀疏采集与传输功能。