农业物联网技术（共12篇）
农业物联网技术 篇1
随着时代的发展, 传统的农业发展模式已经跟不上生产需要。这就要求必须有新的技术元素融入到现代农业发展中, 将物联网技术与农业发展相结合, 构建农业物联网, 是农业发展的新机遇, 开启了现代农业的新纪元。
农业物联网是现代农业发展的必然, 将其技术应用到现代农业上, 可以更好地控制农作物的生长环境, 使之能够更好地适应作物的生长, 提高农作物的产量和品质, 有利于实现农作物的高产稳产, 提高土地单位面积的产量, 有利于降低重大灾害时农作物的损失。
1 农业物联网的含义
农业物联网是将最新物联网技术应用到现代农业上, 实现对农作物生长参数实时监测, 对农产品流通实时跟踪。通过农业物联网技术实现农作物生产与农民教育相结合, 把传统农业转变为现代农业, 实现农业生产的智能化、自动化。农业物联网的建立有利于发展农业经济, 有利于推进我国广大农村综合改革, 更有利于新农村的建设。农业物联网主要由综合控制系统、智能系统、视频监控系统组成, 是建立农产品的动态实时监控、事后溯源的体系。
2 农业物联网的关键技术
目前, 我国农业物联网关键技术主要有以下几方面:
2.1 传感网络技术
无线传感器网络是物联网感知事物, 并向控制系统传输数据的关键, 是农业物联网系统重要的组成部分。无线传感器网络是由许多微型传感器节点组成, 通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。现阶段, 无线传感器网络已在精准农业、远程监测等现代农业中得到应用。可以检测大气气压、空气湿度温度、农产品生长状况等相关参数。
2.2 物联网无线通信技术
物联网无线通信技术有2种类型:无线通信技术, 也就是物联网中短距无线自组织网络内物与物之间的通信, 如无线射频识别技术WSN中常用到的低功耗的近距离无线组网通信技术Zig Bee;从无线电到传统互联网的网络接入技术, 包括GSM、WLAN等网络, 可以通过网关来完成网络的接入。在未来的物联网无线通信技术研究中, 将以其微型化、可靠性、低耗能作为研究的重点。
2.3 身份识别技术
物联网需要在感知层中对大量的物体进行个体标识, 即身份识别技术。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术, 工作原理是通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据, 识别工作无须人工干预。RFID射频识别可认知多个标签, 操作快捷方便。
2.4 智能处理技术
由于农业数据多而复杂, 使用传统的处理手段已不能满足现代农业发展的需要。而物联网技术这可以大批量智能化处理这些参数, 还能对这些数据进行分析, 处理层会给出相应的数据规律。云计算的“云端”就在处理层, 主要通过数据中心来提供服务对物体实施智能化的控制。其通过数据挖掘、数据分析、人工智能等技术, 向物联网提供高速度、大批量的数据处理功能。
3 农业物联网的现状
现阶段, 虽然我国农业发展处在转型时期, 但农业物联网技术在现代农业中已得到一定应用, 如温室大棚智能化监测、农产品质量的安全追溯、农业自动化节水灌溉等。
3.1 农业生产环境信息监测与调控
通过各种传感器实时监测农业大棚、养殖池及养殖场内温度、湿度、p H值、CO2浓度等参数, 同时将此参数通过网络传输至监控中心, 使得农业人员能根据参数变化, 及时调控保温系统、灌溉系统等设施, 从而获得动植物生长的最佳条件, 参数实时在线显示, 真正实现“在家也能种田和养殖”。
3.2 农产品质量安全追溯与监管
集成应用电子标签、条码技术、传感器网络、移动通信网络和计算机网络, 通过相关软件的信息查找即可实现农产品质量的跟踪和溯源。例如, 某市实施了农产品质量安全IC卡监控机制, 通过对农产品的产地环境、生产过程、产地准出与市场准入、质量溯源等5大环节数据信息库建立, 实现农产品质量安全同步动态监管。
3.3 农业自动化节水灌溉
传统的农业灌溉不仅费时、费力、费水, 而且达不到灌溉的效果。自动化灌溉技术的利用, 很好的解决了这个问题。基本原理是借助传感器感应灌溉地区土壤的湿度, 然后将数据传到控制系统, 控制系统对数据进行分析, 根据实际需要对灌溉系统阀门的打开、关闭进行控制, 达到自动节水灌溉的目的。
3.4 远程视频调度与决策指挥
各市县可以根据实际情况建立远程视频监控系统, 在遇到重大农业灾害时相关专家可以第一时间给出决策, 最大程度减少农民损失。平时也可以利用这些系统实时检测农作物的生长状况、对相关农业人员进行远程技术培训等。
4 目前我国农业物联网面临的主要问题
4.1 农业物联网发展有自身困难
我国虽然是传统的农业大国, 但近些年来对工业的发展过于重视, 基本忽略了农业的发展。这就导致我国农业物联网发展存在许多弊端 (自动化程度低、农民综合素质低、农村融资渠道单一等) 。
4.2 相关政策法规缺失
由于我国在农业物联网这方面起步较晚, 又加上农业物联网本身信息技术十分复杂, 相关政府部门对农业物联网发展重视成度不够, 导致现阶段相关法规政策还没有成为一个完整的体系。因此, 要完善相关政策法规, 要切合农业物联网发展的需要, 保证其稳定有序的发展。
4.3 支农资金运用效率低
现阶段导致支农资金利用率低的因素有几下几点:涉农政府部门较多, 他们之间缺乏协调, 各部分之间的财政也是分开管理的, 这就造成支农资金不能统一管理, 资金运作起来也有一定的困难;各辖区财政部门财政分配不合理, 在支农资金的利用上存在不足之处, 并且存在支农资金浪费的现象;没有对农业投资进行合理的规划, 资金审批过程中也存在随意盲目性, 导致部分支农资金浪费严重;缺乏相关监督制度, 目前支农资金审批到地方财政部门后, 对这些资金的运作上级部门基本不再过问, 地方部门对这些资金缺少长效的规划, 导致支农资金利用率低。
4.4 对相关企业的扶持不够
我国农业物联网处于刚起步状态, 还没有形成比较成熟的产业链。由于农业物联网投资收效周期较长, 一些相关业存在资金不足的现象, 导致其在发展过程中困难重重。所以, 各级政府应加大对相关企业的扶持力度, 对在发展农业物联网方面具有示范作用的企业给予一定的奖励, 并设立专门扶持资金。
5 针对我国农业物联网产业发展的应对措施
5.1 加大政策支持力度
虽然在我国农业是弱势产业, 但我国是传统的农业大国, 同时农业又是国民经济和社会发展的基础产业。近些年国家相关部门虽然加强了对农业发展的重视, 也取得了不错的效果。但总体来看, 现阶段农业发展后力不足, 地方政府部门不能很好的贯彻相关精神, 导致我国很多地区“三农”问题依然得不到解决。为了新农村更好地发展, 促进现代农业经济快速走向良好发展的道路, 各级相关部门应尽职尽责, 毫不保留的贯彻相关文件精神。
5.2 有计划的对农业物联网产业财政支持
农业物联网作为国家战略进行推进, 各个省都在制定相应扶持政策。从目前情况看, 农业物联网企业资金明显不足, 需要政府财政支持来培育。农业物联网企业多年实践活动的经验证明, 最近几年物联网最适合农业应用的领域, 重点集中在设施农业, 这主要是由于设施农业经济价值较高, 而且具有可控性, 容易形成一个物联网闭环的概念, 因此在设施农业当中应用比较广泛。
5.3 提供相应的社会环境、加大农业融资
制约农村经济发展的因素很多, 例如农村信贷难度大, 信贷额度小, 信贷方式单一等。各级政府应当积极引导通信、交通、具有农业科研实力的院校等相关科研单位与农民互利互惠, 应积极投资入股, 通过设立政府担保基金、财政参股等。完善农村信贷系统, 加大信贷力度, 加大对农业物联网相关企业的财政支持, 为我国农村经济发展提供有力的财政保障。
6 结语
综上所述, 传统农业的发展模式已经跟不上时代的发展需要, 取而代之的是现代农业, 即将物联网技术与农业发展相结合的发展模式。农业物联网技术实现了农业生产的智能化、自动化, 它的应用有利于促进农村经济的发展, 有助于早日实现农村现代化。因此, 各级政府部门应当加大对相关产业的财政支持力度, 完善相关法律法规, 尽早让农业物联网得到普及, 为我国的经济发展做出贡献。
摘要：农业具有对象多样、地域广阔、通信条件落后等特点。通常情况下, 与农业相关联的技术参数很难准确获取。但是, 随着网络技术的发展将打破这种局面, 可以利用物联网技术与农业发展有机统一起来, 建立一个集数据采集、远程遥控、实时监测于一体的智能系统, 有利于现代农业的快速发展。本文就物联网技术与农业发展相结合进行了阐述, 给出了农业物联网的基本概念, 并说明了现阶段所遇到的问题。
关键词：农业物联网,探讨,问题
参考文献
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[4]潘明, 钟锋.物联网在现代农业上的应用研究[J].现代农业装备, 2011 (07) .
[5]邢志卿, 付兴, 房骏, 等.物联网技术在现代农业生产中的应用研究[J].农业技术与装备, 2010 (08) .
农业物联网技术 篇2
摘要 介绍姜堰市农业物联网技术的应用现状，指出农业物联网技术应用中存在的主要问题，提出发展对策，以期促进农业增效。
关键词 农业；物联网技术；应用现状；发展对策；江苏姜堰
当前，物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业的第3次浪潮。随着智能农业、精准农业的发展，智能感知芯片、移动嵌入式系统等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽，通过使用无线传感器网络可以有效降低人力消耗和对农业生产环境的影响，为动、植物生活、生产提供相对可控制甚至最适宜的温度、湿度、光照、水肥等环境条件，可以在一定程度上摆脱对自然环境的依赖进行有效生产，实现科学监测、科学种养，极大地促进了现代农业发展方式的转变。姜堰市农业物联网技术应用现状
1.1 农业物联网技术应用具有良好的基础
一是农业信息化基础设施初具规模。目前，全市16个乡镇（区）所辖262个行政村全部实现光纤有线电视网、互联网“村村通”，宽带覆盖率达到100%，计算机、电话、手机等信息工具逐步普及，计算机网络、有线电视和有线广播已成为主要的信息网络。二是农业信息化服务体系不断完善。全市已形成“市有信息中心、镇有信息服务站、村有信息服务点”的3级信息服务体系和“电脑有网站、电视有影像、电台有声音、电话有应答”的“四电合一”农业信息网络服务平台，农业信息化已成为全市现代农业发展的助推器[1]。
1.2 农业物联网技术试点应用取得初步成效
物联网在高效设施栽培、畜禽养殖、大田作物精细栽培、农产品质量控制和可追溯体系的建立等方面都有极其广泛的应用前景。近年来，姜堰市在积极推进全市农业现代化发展进程中，不断创新农技推广新方式，积极研制引进信息新技术，推广信息化新成果，开展物联网技术应用试点工作。一是农业物联网技术在设施蔬菜生产中得到应用。2011年，市水乡蔬菜种植专业合作社投资60多万元，建立了泰州市首个设施蔬菜农业物联网系统，实现了信息技术与现代农业发展相结合。该系统通过传感设备实时采集温室（大棚）内的空气温度、空气湿度、光照等数据，由技术专家进行分析处理，可以实现远程自动控制湿帘风机、侧窗、遮阳设备等。二是专家系统在大田作物生产管理上得到应用。2004—2010年，姜堰市农业信息中心与北京中科院合作研制开发了“绿色稻米生产管理智能化专家系统”。该系统融合了人工智能技术、WEB技术、数据库技术，实现了规则库的规则全面与重点相结合、水稻生产中技术难点与普通管理技术相结合。该系统的研制与推广实现了全市信息技术在大田作物生产上的新突破，取得了新成效，目前累计示范推广面积达到6 666.67 hm2，实现增效10%左右。三是自动化节水灌溉技术在设施农业中得到应用。大伦绿色家园葡萄种植基地，采用现代化设施栽培方式种植优质葡萄，新建避雨保温联体双层钢架大棚14万m2，安装相应的滴灌配套设施500套，实现水、肥、药全自动化控制。四是智能化视频监控系统在养殖业上得到应用。江苏万维养猪场6幢1.3万m2标准猪舍，视频监控到每个猪舍、每头猪，实现猪场生产管理智能化。兴泰镇之春鸽业合作社建立了养殖、加工全过程视频监控系统，实现全讯网 http://
生产管理信息化、远程化和自动化。溱湖龙虾养殖基地、恒隆生猪养殖场等规模基地都已建立养殖环境视频监控系统。养殖环境视频监控系统的应用，不仅提高了全市规模养殖基地的管理水平，也为进一步推进物联网技术应用奠定了基础。五是农产品质量安全追溯系统框架已经建立。2011年，姜堰市率先建成农产品质量安全监测网。该监测网实现了全市各镇农产品质量安全监测站、农贸批发市场、“三品”生产企业（基地）等单位农产品质量安全监测数据联网和数据自动化统计汇总工作。监测网建成后，有效提升了全市农产品质量安全监测监管能力，提高了农产品质量安全水平和市场竞争力，同时也为全市农产品质量追溯系统的应用架设了框架[2]。姜堰市农业物联网技术应用存在的主要问题
目前，物联网技术正在逐步被全社会认知、认可，农业物联网技术在实现农业集约、高产、优质等方面发挥着积极作用。姜堰市物联网技术在农业领域中应用刚刚起步，面临着诸多困难和挑战。一是广大基层农户、企业负责人以及基层农技人员对物联网技术认识程度不够，有的还停留在模糊概念上，对物联网在现代农业发展中的作用认识不足。二是物联网产业基础薄弱，物联网技术研究力量不足，财政性产业研发和技术应用资金投入不足。全市虽有极个别IT企业能够实施物联网技术项目，但是不具备自我研发能力。三是缺少起点高、辐射面广、带动作用大的物联网技术公共服务平台和高效的综合管理平台，信息资源共享不够，物联网成熟技术的先行先试推广应用比较困难。四是基层专职从事信息化技术服务人员匮乏，尤其物联网技术等新型信息技术适用人才更加缺乏。五是物联网技术平台后期技术、硬件维护成本较高，设备更新速度较快，后续资金投入较大[3]。发展对策
3.1 加强组织领导
建设农业物联网技术应用示范工程是一项全局性的系统工程，也是推进全市农业现代化建设的一项重点工程。信息产业、科技、农口等涉及部门，要建立工作责任体系，明确相应的责任科室和业务机构，加强领导，统筹规划，分步分级实施，确保应用示范工程扎实推进。
3.2 落实资金保障
积极鼓励、支持互联网运行商参与实施物联网技术应用示范工程，实行“以奖代补”等形式鼓励农业企业、种养基地引进物联网应用技术；同时积极争取上级部门政策和资金的支持，依靠外力、外智、外资共同建设全市农业物联网技术应用示范工程[4]。
3.3 开展典型示范
分行业选择基础条件优越、智能化程度较高的规模种养基地开展物联网技术应用试点。
3.4 普及物联网知识
加大农业物联网技术宣传力度，通过电视、网络等媒体，采取多形式、多手段宣传和普及农业物联网知识，积极营造物联网技术的浓厚氛围。
3.5 强化队伍建设
农业物联网技术 篇3
一、农业生产过程智能化管理与决策
1、温室大棚智能化监测控。主要是通过各种传感器，实时监测温室大棚内温度、湿度、光照、土壤水分等环境因子数据，在专家决策模型的支持下进行智能化决策，自动控制生产设备。也有通过电脑、手机、触摸屏等终端，实时远程调控湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、加温补光等设备，调节大棚内生长环境至适宜状态。如宜兴的温室大棚环境智能控制系统，集数据、图像实时采集、无线传输、智能处理和预测预警、信息发布、辅助决策等功能于一体。南京蔬菜温室设施智能控制系统，在荷兰引进设备的基础上，根据实际需要，重点开发完善环境无线检测、环境因子显示和实时播报、分级智能控制远程管理（故障诊断）等功能。张家港葡萄种植大棚智能监控系统，能自动采集葡萄园内温度、湿度、土壤含水量等环境参数，实时视频监控大棚内的葡萄生长情况，通过上网、触摸屏等实现随时随地访问系统，及时获取葡萄园现场信息。
2、畜禽养殖智能化监测控。通过实时采集养殖区资源信息，实现养殖环境因素远程调控，逐步实现饲喂、繁育、粪便清理等环节自动化、智能化、精准化控制。如南通市规模鸡场智能监控管理系统，能对鸡舍环境进行检测，发送短信和拨打电话报警，通过无线终端远程控制鸡舍内的灯光、风扇、水帘等设备，记录温度、湿度、光照等基础数据，与鸡舍饲养密度、品种、健康情况、肉料比等建立关联模型。如东众大牧业养鸡场应用该系统后，养鸡场用工量减少35%，减少鸡场环境应急反应95%以上，养鸡成活率由93%提高到了98%以上，经济效益提高了20%以上。常州市康乐农牧有限公司从德国引进整套母猪大群饲养智能化管理系统，通过对母猪耳标识别及GPS信息系统的操作控制，能对所有母猪进行单独的个性化饲喂，从而保证良好的母猪体况；对母猪、猪舍环境异常自动报警，母猪生长性能数据自动汇总，并可通过互联网、手机等远程调控猪舍内温度、湿度、饲料、饮水、清粪等。
3、水产养殖水体环境智能监测控。宜兴市农林局与中国农业大学研发了水产养殖环境智能监控系统，具有数据实时自动采集、无线传输、智能处理和预测预警信息发布、辅助决策等功能，可实现对河蟹养殖池水质特别是溶解氧的监控与调节，有效改善河蟹生长环境，提高河蟹产量和品质，并减少对周边水体环境污染，每亩增收1000元。南京GPRS水体在线监控系统可自动监测水体温度、PH、溶氧、氨氮等与养殖有关的理化因子，随时观察养殖水面环境，掌握池塘增氧、水泵等设施运行状况和突发事件。一旦水质发生问题，微孔增氧系统自动开启，均衡增加水体溶氧。系统应用后，青虾摄食旺盛、消化吸收率增强、生长速度加快、规格明显增大，亩增产15%以上，亩增效达到600元以上。
二、畜禽养殖环境监控与疫情防控
为加强疫情监管，宿豫区利用移动摄像和光纖宽带网络视频传输技术，建成禽类防疫视频监控系统，采集全区禽类规模养殖场实时全景视频信号，全面、直观、实时监控禽类生产全过程温湿度等要素，实现远程调控与监管，有效防控疫情，在为养殖户提供远程指导和诊疗服务、加工企业科学制订加工计划等方面发挥了较好作用。江阴、泗洪县奶牛全部使用动物标识，一畜一标、一禽一环，确定了畜禽个体标识的唯一性，提高了生产管理和疫情防控水平。
三、农产品质量安全追溯与监管
集成应用电子标签、条码、传感器网络、移动通信网络和计算机网络，实现农产品和食品质量安全信息在不同供应链主体之间的无缝衔接，实现农产品和食品的物流数字化，实现农产品和食品质量跟踪和溯源。2004年南京市实施了农产品质量安全IC卡监管体系建设，通过建立农产品的产地环境、生产过程、产地准出与市场准入、质量溯源等五大环节数据信息库，对全市农产品质量安全信息真实、高效传递，实现农产品质量安全实时动态监管。江阴市以RFID（射频识别标签）为主要信息载体，依托网络通讯、系统集成及数据库应用等技术，建立了“放心肉”安全信息追溯平台，实现由政府监管的集养殖、屠宰、销售等环节于一体的信息化平台，构建从“农场到餐桌”的追溯系统，确保每块放心肉“来可追溯、去可跟踪、信息可保存、责任可追查、产品可召回”，让广大市民买得放心，吃得安心。惠山精细蔬菜园传感网管控系统利用温度、湿度、气敏、光照等多种传感器对蔬菜生长过程进行全程数据化管控，可实现对蔬菜从生产、检测、销售等环节全程可视数字化管理，确保蔬菜生长过程“绿色环保、有机生产”。
四、远程视频调度与决策指挥
农业物联网技术与农业机械化发展 篇4
1 农业物联网技术的发展前景和农业的需求
我国在物联网技术的研究方面,投入了大量的物力财力,在各个行业开展应用互联网的示范工作,其中在农业方面的应用取得了一定的成效,农业物联网通过将感应器置入到机械设备、土地以及灌溉系统等物体中,形成一种“物网”,是将物与互联网进行整合,利用互联网技术进行智能分析,对农业生产进行动态监测、管理、控制,在进行农业生产管理时更加精细,将无线传感器网络应用在对农作物的田间和温室环境的控制以及进行信息及时反馈,用环境信息监测手段对动植物的生长环境进行监测来保障动植物的健康生长,提高生产的产量和质量,同时也可以将农用的传感器应用于制造移动信息装备、农业网络信息服务、农业精细化设备产业、农产品流通产业等,提高农业资源的利用率和农业的生产力水平,提高农业经济水平。
受科技和经济的影响,农业结构已经发生了很大的变化,在我国许多地区都已经实现了基本的机械化生产,我国的农业生产也已经向现代农业迈出了很大一步,而农业的机械化发展需求也越来越大,农业机械的智能化成为了农业装备制造企业提高自身的竞争力的需求,机械设备需要做到既满足农作物的发展需求又要减少物资的投入,推进节约型机械化农业的发展,到达节水、节肥、节药等,降低生产成本保护生态环境,进一步实现农业的可持续发展,机械化生产是为了将农业生产变为节约型农业。在推行节约环保的农业发展模式的理念的不断推广,对于机械化的的精准程度要求也越来越高,为农机产品配备更加精准的农业网络系统已经成了农机的发展潮流。因为我国的土地较为集中、生产规模较大,考虑到复式作业以及节本增效等,我国的农业生产机械化需要向大型化发展,大型的农机设备作业效率较高、质量好、作业成本低、可以进行联合作业来发挥优势,农机向大型化发展已经成了我国农业机械化的发展需要了。
2 物联网在农业机械化的应用
2.1 在农业生产应急机制方面的应用
虽然我国的农业科技水平不断的提高,但是我国的农业生产还是不太稳定,自然灾害的频频发生,造成一定的损失,阻碍了我国的农业经济发展,农业经济水平相对低下。在全面的推广使用机械化设备时将物联网技术有效的结合起来,通过互联网技术进行环境分析,构建自然灾害的预警系统,对灾害进行全面的预防,我国农作物生产每年受自然灾害的影响都很大,尤其是恶劣天气的影响,而物联网技术可以做到对环境的实时监测,在恶劣天气来临之前做到提前预警,让农民有充分的时间进行应对准备,提高农民在应对复杂多变的天气的能力,例如在对水田进行监测时可以掌握水位变化信息,通过水位测定感应器进行预测,及时收集水位信息,掌握水田作为的生长土壤的温湿度、p H值以及光照强度等,根据这些信息判定农作物的生长环境,增加农作物的经济效益,物联网的应用还可以在灾害发生后及时进行农机调配进行灾情的救援,减少农业经济损失。物联网的应用可以提高农作物的产品质量、性能,在农业机械化生产中有着广阔的使用前景。
2.2 物联网技术在农机现代化的4S管理和农机的区域划分中的具体应用
由于每年的农作物生产需求不同,所以在对农机的需要方面也有着不确定性,而且我国农作物生产受自然环境的影响较大,造成农机的需求不稳定性,总会遇到或多或少的情况,针对这一情况,使用物联网技术,首先可以明确农机的实际数量以及农机的具体位置做进一步的追踪,方便农民使用,物联网的使用显著的提高了农机的精准性以及方便性,实现农机利用的效率最大化。农机4S是一种将整台机器、零配件和售后服务以及信息回馈集中在一体的农机现代经营模式,是我国现阶段常用的农机经营模式,在这种模式中利用物联网技术可以对产品运输、农机营销、农机使用与回收等环节进行定位,完善商家对农机库存的管理方式,减少储存成本,实现及时供货及时补货,降低管理错误率,即使是农机在使用时出现问题也能做到及时定位在最短的时间采取补救措施,还可以做到对质量不合格产品的及时召回提升服务水平。
3 结语
物联网技术的发展掀起了第3次世界信息产业的浪潮,物联网技术的发展可以进一步拉动经济的增长,为全球的经济复苏提供了技术支持,在农业生产中利用物联网技术,提高农业的机械化水平,为生产者带来更多的经济效益。
参考文献
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农业物联网解决方案 篇5
鉴于以上几个农业物联网的应用在大体上是一样的，在这我就给出一个统一的方案：
一：系统功能：
1、环境监测：针对不同的环境监测不同的指标。以大棚种植为例可监测空气温湿度、光照、二氧化碳浓度、土壤湿度、土壤PH等。
2、自动控制：针对各种传感器所反馈的环境信息，对电器设备进行控制以达到改善种植环境的效果。如当检测到大棚内光照不足时课自动开灯进行补光并，土壤湿度过低是可控制水泵喷水
3、视频监控：利用网络摄像头采集图片或视频信息，并且可以用手机或PC等终端查看
二：所需材料
主控制板、以太网接入模块、各类传感器、电机、继电器、直流供电模块、网络摄像头等
农业物联网技术 篇6
关键词 设施农业；物联网技术；现状；发展趋势
中图分类号：S316；TP391.44；TN929.5 文献标志码：C 文章编号：1673-890X（2014）11-0-2
设施农业是集种植、农业装备等多领域为一体的系统工程，是在人为可控环境下进行的高效农业生产方式的一种。它是采用特定结构设施、改善或创造局部环境，在一定程度上摆脱了对自然环境的依赖而进行有效生产的农业，是典型的生态环境系统，具有经济、社会和生态综合效益。目前，是世界各国用以提供农产品的主要技术措施[1]。我国设施农业研究始于20 世纪 80 年代后期，经过几十年的发展，到2012年我国设施农业面积达到了386.4万hm?，农业部规划2020年我国设施农业面积将达到500万hm? [2]，尽管取得了一点成绩，但与设施农业起步较早、发展较快的国家相比差距仍然较大，主要表现在：结构设计简单，抗御自然灾害的能力相对较弱；机械化生产比重较小，生产效率低；设施农业管理技术不配套、缺乏量化指标造成大量人力、财力的浪费；在技术应用和生产上存在不规范性操作，致使设施农业没有发挥其最大的效益。
1 物联网技术发展以及在设施农业中的应用现状
最近几年，随着微电子、计算机网络信息技术在各个领域的崛起，以互联网为基础的“物联网”技术正在兴起。1995年，比尔盖茨在《未来之路》中提及过物联网的概念，业界认为，“物联网”是继计算机、移动通信网与互联网之后，被业界称之为第三次信息技术革命[3]。“物联网” 已经成为未来高科技领域国际竞争的热点，尤其是欧美等发达国家纷纷将物联网应用于农业研究。目前，物联网技术在设施农业中的应用主要是通过使用无线传感器网络有效掌握设施内环境信息，进行人工干预，有效控制作物生长，达到生产预期效果。因此，设施农业中的物联网技术将朝着自动化、智能化、便捷化和网络化方向迅速发展完善，它也将成为拉动科技创新，促进社会经济增长不可缺少的一部分[4]。
20世纪末，我国中科院在传感网的研究方面取得了一些科研成果，并进行了规模性应用。2009 年 8 月， 温家宝总理曾经提出建立中国传感信息中心的战略设想，为发展 “农业物联网” 提供了机遇。党中央、国务院在“十二五”时期规划中，明确了我国未来设施农业发展方向是基本实现农机化[5]，这为物联网技术在设施农业的应用与发展提供了大好的机遇。
1.1 设施农业基础设施落后
我国设施农业按形式基本上分为连栋温室、日光温室、塑料大棚、小拱棚（遮阳棚）四类，设施结构陈旧老化比较严重，由于设施农业生产环境相对封闭，因此，设施农业生产中存在水肥灌溉、土壤连作障碍等问题，高温、高湿的环境，给病菌的繁殖和害虫的生长提供了有利的环境条件，这不仅造成了大量水肥、农药等资源浪费，也降低了农产品的品质和产量。因此，改善和提高我国设施农业技术装备，是满足作物良好的生长环境必不可少的条件之一。
1.2 加快技术研发步伐，提高科技含量
根据设施农业总体状况和实际生产需要，找准设施农业技术方向，不断增强配套能力，包括育苗播种机械、耕作收获机械、灌溉施肥植保机械、传感执行机械、加温通风设备、预冷储藏设备、包装分级机械、运输机械、基质消毒设备等实现关键技术的突破；并且根据不同的设施结构类型进行标准细化，规范其栽培标准、设施环境标准、土壤特性演变、肥水管理、专用品种的选育等多个方面的系统研究，形成完整的栽培技术体系。
2 设施农业物联网技术发展趋势
21世纪是信息化科技飞速发展时期，我国农业正处于这个关键的时期，农业物联网的发展为推动传统产业改造升级提供了巨大的动力，随着互联网技术的成熟和普及，要想使“电脑上种地”的愿望可以实现，就必须加快网络信息化技术发展的步伐，为现代设施农业发展提供必要的基础。
2.1 传感器种类繁多，功能相近，将向细化其发功能的方向发展
目前，应用的传感器产品都能够达到对环境监测的目的，并能够形成简单的系统，但是功能不完整，扩展性和升级能力相对较差，性价比不高，没有取得较好的推广效果。无线传感器技术的发展使农业传感器将朝着微型化、低功耗、高可靠性的方向发展，能否降低构建传感器网络的成本，降低传感器的功耗，延长传感器网络的生命周期是传感器网络能否在农业中得到广泛应用的关键。同时，发展可靠性高的更为先进的身份识别技术以及设施与机械化技术的功能定位，引进精准农业技术、智能化技术、物联网技术等高新技术，提高设施农业机械化、自动化、信息化水平。
2.2 网络传输管理系统建设滞后，无线通信技术将获广泛应用
设施农业物联网技术需要一个稳定性、经济性和通用性上均衡发展的管理系统或管理平台，设施农业综合管理系统大多还处于试验研究阶段，价格昂贵，真正能够大面积推广的产品还很少。此外，如何提高传感器网络的可靠性也将是研究的重心。现有无线传感器网络空间范围查询处理算法能量消耗较大，且当节点失效时查询处理过程易被中断，无法返回查询结果。wifi技术因其组网灵活、易维护、易拓展和丰富的配套设备等优势将在设施农业中得到更广泛的应用；同时，通过对农作物温室内的温度、湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、二氧化碳浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数进行实时采集，自动控制指定设备。同时在设施现场布置摄像头等监控设备， 用户通过电脑或G4手机实时采集视频信号， 收集设施内生长环境数据进行分析，从而达到远程控制智能调节指定设备，为作物生长信息实现自动监测、自动控制和智能化管理提供科学依据。
2.3 人才匮乏，技术不完善，应用推广范围较小
农业物联网的建设需要国家鼓励和加大对物联网的物资投资和人才投资，给予资金技术支持；需要国家加强农业物联网专门人才的培养，提高他们的创新能力以及应用能力；需要专业的设施农业物联网技术服务。各物联网设备开发企业，围绕这个平台和标准，开发相应的配套产品设备，不再投入大量精力开发基础的软硬件，可以节省人力、物力，增加设施农业物联网技术的产品种类，加快设施农业物联网综合技术的推广应用。
3 结语
设施农业物联网技术作为多种学科技术的综合应用，融合了现代的传感技术、自动化、智能化通讯技术、计算机技术以及植物科学等多种技术，通过物联网技术的应用，把所有的技术联系在一起，从而达到对农作物生长进行精细化管理，有效降低农业成本，提高农业生产效率，加强环境保护，促进农业发展的信息化、标准化、智能化。
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物联网技术在农业中的应用 篇7
1 物联网技术技术在农作物生产方面的应用
物联网技术可以实现农业数值化生产,黑龙江的众多农场已经建立了农业实验基地,农机现代化装备区。利用遥感技术,可以实现大田技术产量升值。从而帮助农户获得更多的效益。减少了农药的投放量,提升了食品的安全性。具体而言:从水产品方面来说,一般的水产品生长环境喜欢氧气充足、水的酸碱性稳定的环境。但是自然天气是不断变化的。如降雨会造成气压的改变,阴霾天气会让水中氧气量减少,甚至改变水的酸碱性等问题。而这些就可以利用物联网技术,进行各项养殖指标的检控,设置警戒数据线,一旦越过警戒数据线,物联网检控就把数据传输到终端设备。这些设备可以是监测站的电脑,也可以是农户的手机上。实用性强。农户根据信息指标的变化实施有效措施,调节养殖环境参数。从而达到水产品生长的理想环境。从农产片种植方面来说,土壤的酸碱度、湿度、空气温度、光照都对农作物种植起着至关重要的作用。利用互联网技术,可以从检控方面做工作,当然也可以对温室环境下进行自动控制,节省人力资源。以信息采集为样本,与标准数据范围做比照。数据信息失衡的时候,通过传感器等设备,实现智能化农业设备控制,自动调节气温、湿度等相关环境参数。
2 物联网技术在农业产品销售中的应用
传统的农业销售存在信息闭塞,销售需要历经多次中间环节的问题。这首先提高了农产品的最终销售价格。制约了农产品的销售。同时因为销售环节过多,销售过程不具备透明性,让很多人见利忘义。被利益所驱动,以次充好,以假冒真。甚至不顾人们的身体健康,用一些工业化原料对农产品进行处理,让人们对食品安全产生了忧虑。而物联网技术应用在农业中就能有效的解决这一系列的问题。可以实现农产品从生产、到加工运输,乃至最后销售的全部环节的数据记录。减少了中间环节,降低了产品销售价格,提升了农产品的销售量。也让人们对农产品能够放心买,放心吃。大大缓解了食品安全问题对人们的困扰。我国已经把物联网技术应用在猪肉安全追溯系统中。让人们吃到放心肉。猪肉上佩带的电子片记载了相关的生长生产、加工、销售等众多环节。
3 物联网技术在农业应用中的局限与问题
虽然传感器的成本近年来有了很大程度的下降,但其应用成本仍偏高,一个湿度感器要几百元,一个土壤水分传感器要一千多元,一个温室全部环境参数传感器要在一万元左右,对于农民来说仍然是笔很大的投入,所以目前农业物联网应用还主要集中在一些科研院所、农业企业及政府推动的项目中,要大规模推广还需要大幅度的降低成本。技术方面,目前传感器可能会由于安装位置不当而导致数据不准,或者传感器稳定性不好因时间而采集数据发生改变,也有部分无线传感器传输信号距离有限、数据传输不稳定、维护成本较高。再比如供电问题也不太好解决,若采用太阳能供电,则功率不够,若使用交流电需重新排放线路。物联网感知节点上数据高效传输问题。农业监测区域分布大量传感器节点和少数汇聚节点,传感器节点负责采集相关数据信息,最终将数据传送至汇聚节点。由于农业物联网具有感知数据量大、无线通信带宽低、时效性强的特征,网络节点在能量、计算、存储及通信能力方面存在局限性,数据高效传输与管理问题是提高节点协作感知、采集、处理、发布效率的有效途径。这些限制了物联网技术的普及。
摘要：物联网是一种新兴技术,可以应用在农业领域中。互联网技术包括射频技术、传感器技术等等。本文针对如何将物联网技术有效的应用到农业领域中,提高农业生产效率,保证食品生产安全、改进农业管理模式、实现农业智能化做了详细的阐述。同时对物联网在现在农业应用中的发展进行了展望。
关键词：物联网技术,农产品销售,农业智能化,传感器,食品安全
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农业物联网数据处理若干关键技术 篇8
1 数据处理
数据是针对指令的一种表达形式, 对数据的处理主要包括数据采集、传递、保存和转换等, 这些过程既可以依靠智能化技术来实现, 也可以由传统手工操作实现。就表现形式来看, 任何形式的文字、影像和音频都可以作为数据的表现, 而数据的信息只有在数据本身具有了一定的含义后才具有的[2]。
1.1 农业生产中数据处理的目标
任何形式的数据处理, 其根本目的都是在庞大的数据量中通过一系列的手段进行分类、整理、提取和转换, 最终形成对使用者有一定的价值的信息数据。就农业生产中的数据处理而言, 主要是通过RFID、传感器和执行器进行数据采集, 然后通过一系列的处理方法, 提取数据内容中的有用价值, 这些有用的数据信息将会对农业生产起到一定的积极作用, 这样就是农业物联网的数据处理的最终目的。
1.2 农业生产中数据处理系统的应用现状
物联网接入到农业领域中, 目的是通过数据的处理, 通过挖掘数据中的价值与信息, 以此来更好的服务于农业生产, 而农业生产比较复杂。因此, 针对农业生产的数据应用也是分门别类, 不同的系统有着不同的作用, 总的来说, 分为以下农业专家系统和可追溯系统[3]。
1.2.1 可追溯系统
Traceability System指的是溯源系统, 也就是可追溯系统, 主要的作用是在农业的产品生产中对所涉及到的数据信息进行采集、记录和保存, 当产品发生了质量问题时, 可追溯系统就可以立即准确的定位到问题所在, 发现是哪一个生产环节出了问题, 通过查询问题来制定措施, 这一系列的处理过程是保证产品质量的重要途径。可追溯系统贯穿于所有的农产品 (包括了饲料和食品以及其他生产资料) 的生产全过程, 从原材料提取, 到生产过程, 到产品进入市场, 可以说是一个保障质量和安全的信息系统[4]。
溯源系统最早诞生于20世纪末, 一些欧洲国家, 尤其是英国正在遭受疯牛病的影响, 暴露出了丹麦暴肉沙门氏菌污染和苏格兰大肠杆菌2件重大的食品卫生事故, 其中苏格兰大肠杆菌食品安全问题共造成了21人丧生, 这一度使得消费者对于政府的食品安全监管失去信心, 而这也是溯源系统产生的最根本原因, 由于对食品安全问题的担忧, 欧盟首先在欧洲国家地区建立了溯源系统, 为消费者提供所有食品的生产信息, 为保障食品安全提供了服务支持。
目前已经有20多个国家建立了农产品溯源体系, 该体系使农产品的生产和供应每个环节都被标识, 并以信息数据的形式保存和管理, 实现了农产品的追溯。而我国在食品安全监管方面仍然和发达国家有着较大的差距, 频繁的食品安全问题的暴露, 使我国消费者对食品安全缺乏信息, 不管是食品追溯体系的建立还是数据信息系统的建设方面, 都处在初步阶段。从2005年开始, 沿海地区逐渐开始进行可追溯制度调研和建设, 对地区实行可追溯体系的可行性进行了分析, 在档案管理、产地编码、规范包装标识等方面展开了许多工作, 已经初步建立了关于茶叶产品质量安全、熟肉制品质量安全、果蔬类多源农产品和粮食质量安全的追溯系统。这些系统都是基于农产品的生产特点和生产流程来设计的。因此, 具有特殊性, 局限于某一种特定农产品的追溯。针对这一问题, 已有研究人员开展了面向服务架构思想的农产品质量追溯系统架构, 这一系统架构将供应链的业务流程和功能以服务的形式提供, 而逻辑流程的编码使得和下层应用隔离, 而系统之间是依靠服务来进行调动, 此举有助于对业务的需求和变化做出快速反应。
1.2.2 农业专家系统
Agricultural Expert System是基于农业领域中的人工智能技术, 称为农业专家系统, 该系统是利用人工智能技术, 结合农业生产的专业理论知识, 通过模拟农业生产中的问题推理过程, 分析问题并做出决策, 农业专家系统的目的是为了突破时空的限制, 通过信息技术, 将农业专家在专业领域上积累下的理论知识和实践经验进行整合, 将知识转化为生产力。
20世纪70年代, 我国展开了专家系统的研究, 浙江大学与中国农科院桑蚕研究所合作开发了香育种专家系统, 植物保护研究所开发了黏虫测报专家系统, 宁夏农林科学院开发了春小麦条锈病预测专家系统。这些农业专家系统的开发, 推动了我国农业发展, 实现了农业经济的创收。
以目前农业专家系统的研究成果来看, 大部分的农业专家系统都包含了知识库、数据库、推理机以及用户界面和功能模块, 其架构如图1所示。
知识库和推理机是该系统中最为核心的内容, 农业专家的经验和理论知识保存在知识库中, 形成了专业的理论知识, 而推理机的作用是通过数据的调用, 协调, 而数据在推理中由数据库保存, 再经由功能模块中的知识模块提取, 将专家知识和经验进行转化, 存储在知识库中, 在经由功能模块中的解释模块对用户的问题进行解答, 并提交给系统内部模块进行处理, 之后系统进行研判, 做出决策, 并通过用户界面向用户进行反馈。
农业专家系统的应用对于解决农业生产中的问题有着重大的实践意义, 究其实际应用来说, 农业专家系统具有权威性、非时空限制性、灵活性、启发性和透明性等特征。农业专家系统通过启发式的形式对用户反馈出的问题进行推理和研判, 并将推理过程以公开透明的方式进行解释, 并以灵活的知识获取方式, 对知识库里的知识进行调整和控制, 使知识库时刻保持内容更新, 并以程序的形式永久保存, 知识库中包含了农业专家的理论知识和实践经验, 具有权威性。
3 农业物联网数据处理服务
3.1 农业领域数据特点
3.1.1 种植领域数据特点
农业领域中种植业占比最大。我国种植业氛围粮食作物和经济作物2大类, 经济作物种植类包括油菜、花生、芝麻、果树和蔬菜。粮食作物种植包括小麦、高粱、玉米和水稻等。
种植领域中的数据内容主要包括了农业生产人员的劳动信息, 土壤土层信息, 种子和肥料信息, 农药使用和病虫害信息等。种植业的品种纷繁复杂, 对于不同的品种的种植生产也有着不同的控制点。例如, 白菜和苹果的种植, 白菜的种植是直接播种, 并且不需要经过育苗, 而苹果的种植要先对种子进行育苗, 之后在进行栽种。另外, 白菜不需要中耕, 而苹果需要进行中耕处理。种植业中的数据除了种植物数据之外, 还包括了较多的环境信息数据。
3.1.2 养殖领域数据特点
养殖业类主要包含畜牧、家禽、水产及特种经济动物养殖, 如蚕、蜂等。对于养殖领域中的数据处理, 主要包含养殖所涉及到的劳作、农舍、伺料、药剂以及牲畜疾病等数据信息。同样不同的养殖对象控制点也不同, 如不同的养殖环境下, 数据的采集和依赖有着明显的差异性。放养方式的畜牧类对环境数据要求相对较低, 而水产类对水环境数据要求则相对较高。
将种植业和养殖类的数据需求进行对比可以发现, 种植类的数据内容更多的是对土壤环境、土壤肥力及虫害进行分析, 而养殖类的农业数据更多的关注与牲畜疾病信息的分析。
3.2 数据处理的需求分析
根据不同的农业生产对象, 在生产过程中的数据信息的采集和处理也有着不同的方式, 不同的路径, 就共性来看, 农业生产的数据处理需求主要包括了以下几个方面。
3.2.1 提前预警
农业生产中经常遇到生长环境和生长过程中的突发状况, 因而农业的数据处理能够对这些突发状况进行分析和预测, 提前做出警示, 提前采取预防或是准备措施, 实施预警有助于避免农业生产中的不必要损失。
3.2.2 问题决策
农业生产中会遇到生长环境和生长过程中的一系列问题, 数据处理将对管理人员由于缺乏经验无法解决的问题做出决策, 将已有的农业知识进行提取和存储, 通过数据分析和问题分析, 为解决问题提供一些决策方案。决策方案的提出依赖于专家知识库中的内容, 因此专家知识库要不断的更新, 以匹配越来也多、越来越复杂的农业问题。
3.2.3 数据的检索与可视化
通过检索数据, 获取数据信息价值, 是物联网数据处理中的一个绝对性的需求, 在数据的一系列采集、存储和传递等过程中, 用户可能会需要对数据进行统计或是检索调取数据。例如, 当天的气候环境, 空气的湿度, 为播种、施肥等处理提供信息帮助。数据的可视化主要表现在数据的检索之后可以以直观的图表形式进行呈现, 而不是输出大量的连续数据, 可视化的原则是简介、高效。
3.2.4 数据追溯
农产品在生产和投入市场之后, 消费者可以根据农产品的编码查询到相关数据, 这一功能也涉及到了数据的查询和可视化功能, 通过生产中的数据检索和统计, 在终端显示给消费者, 生产者对农产品的追溯可以依据市场需求的反映来及时的调整经营。
3.3 数据处理服务关键技术
3.3.1 农业预测预警技术
这一技术的实现依据设计的数学模型, 通过对农业生产的对象所涉及到的生长环境信息和生长过程信息进行推理和预估。预警和预测是结合的, 农业生产中可能会发生一些不确定性和潜在的危险情况, 数据处理的预警技术要给出决策判断, 避免发生不必要的损失。在数学模型方面, 国内外的研发较为成熟, 主要有贝叶斯网络预测技术、神经网络预测技术、灰色理论预测技术等。
3.3.2 农业智能控制技术
农业智能控制技术是依赖于控制模型和控制策略, 对农业生产中的所有相关个体和环境进行监控, 通过监控将农业生产中的每个环境进行控制。目前, 智能控制研究内容十分广泛, 有对外部环境的光源和强度控制、农业滴灌控制水质控制、温室温度和湿度智能控制以及动物生长环境智能控制等。
3.3.3 农业智能决策技术
决策技术是依赖于专家系统中的知识库, 通过经验和知识的总结, 以计算机的形式对知识进行表示, 存入知识库, 通过推理模块和解决问题的数学模型, 对用户反映出的问题进行推理、判断及分析, 模拟专家的思维为农业生产提供决策支持, 国内外对农业智能决策的研究内容主要体现在设施园艺、动物饲料配方动物养殖、病虫害预防和防治、农田肥力、品种和灌溉等方面。
3.3.4 农业诊断推理技术
农业的诊断推理技术属于决策技术的范畴中, 诊断推理往往是对用户反映出的问题进行分析和提取, 在知识库中查询是否有相似的问题, 进行判断和推理, 这一部分主要表现在病虫害防治方面
3.3.5 农业视觉处理技术
视觉处理技术是将农业生产中的数据进行处理, 从而实现视觉化, 换言之, 就是将原本纷繁复杂的数据内容根据经过规范化的处理、统计和归纳, 最终将数据以一定的视觉形式呈现给用户, 用户在终端获得视觉数据内容, 用于处理实际问题。目前, 可视化技术主要是将数据以报表、图标、文档的形式呈现, 可视化处理。
4 结语
任何形式的数据处理, 其根本目的都是在庞大的数据量中通过一系列的手段进行分类、整理、提取和转换, 最终形成对使用者有一定的价值的信息数据。物联网在农业生产中的应用涉及到大量的农业数据的处理, 包括了预警、推理、研判及可视化等数据需求。但目前, 此方面的研究仍然有较大的局限性, 例如专家知识库的及时更新、用户属性化, 数据算法泛化性能等。因此物联网在农业生产的实践还有待提高。
摘要：科学是第一生产力, 随着科学技术向农业生产中逐渐渗透, 使得农业生产逐渐趋向于智能化的发展趋向, 尤其是物联网技术的应用, 实现了农业生产的集中化管理和远程智能控制, 但物联网技术的接入会产生大量的数据, 而这些数据该如何处理, 如何发挥其数据价值, 是农业物联网关键技术必须面对的问题, 因此, 就物联网在农业生产中的数据进行了剖析, 对数据处理的若干关键技术进行探讨, 为物联网在农业生产中的更深入、更广泛的应用奠定基础。
关键词：农业生产,物联网,数据处理,专家系统
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物联网技术在农业领域中的应用 篇9
1 物联网技术在农业领域应用的前景
1.1 物联网的内涵与关键技术
物联网是使用射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备, 按约定的协议把任何物品与互联网连接起来, 进行信息交换和通信, 以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。而农业物联网是指在计算机互联网的基础上, 利用RFID、无线数据通信等技术采集农业生产信息, 以帮助农民及时发现问题, 并且准确地确定发生问题的位置, 使农业生产自动化、智能化, 并可远程控制。
物联网技术设计的领域主要集中在感知与标识、网络与通信、计算与服务、管理与支撑等四大技术领域。
感知与标识技术, 是物联网的基础, 主要负责采集物理世界中发生的物理事件和数据, 实现外部世界中发生的感知和识别, 包括传感器、射频识别、二维码等。
网络与通信技术, 是物联网信息传递和服务支撑的基础, 包括以互联网协议为核心的接入与组网技术, 以及各种有线及无线通信技术。
计算与服务技术, 是物联网的核心支撑, 包括感知信息的数据融合、高效存储、语义集成、并行处理、知识发现和数据挖掘等关键技术, 以及物联网“云计算”中的虚拟化、自动化和智能化技术。
管理与支撑技术, 是保证物联网实现“可运行—可管理—可控制”的关键技术。受物联网运用的规模化、承载业务的多元化、服务管理的精细化, 以及网络运行的复杂化等因素的影响, 其对包括测
1.2 物联网的农业应用
物联网的理念和先进技术正在被世界各国运用于农业生产的各个领域。运用物联网技术能够使物品具有可标识性、可追溯性和可继承性, 建立由信息技术支持的根据空间变异, 定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统, 从而根据作物生长的土壤性状, 调节对作物的投入.进而实现对精确农业、智能农业的精确控制[3]。这样既可查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异, 又可确定农作物的生产目标, 进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”, 调动土壤生产力, 以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入, 并改善环境, 高效地利用各类农业资源, 取得经济效益和环境效益。
物联网技术在监视农作物灌溉情况、土壤空气变更、畜禽的环境状况以及大面积的地表检测, 收集温度、湿度、风力、大气、降雨量, 有关土地的湿度、氮浓缩量和土壤p H值等方面, 正在发挥出越来越大的作用, 从而实现科学监测, 科学种植, 帮助农民抗灾、减灾, 提高农业综合效益, 促进了现代农业的转型升级。
在农业和农村信息化领域采用物联网技术, 运用传感技术、智能化专家管理系统、远程监测和遥感系统、生物信息和诊断系统、食物安全追溯系统等, 通过实时传感采集和历史数据存储, 能够摸索出植物生长对温、湿、光、土壤的需求规律, 提供精准的科研实验数据;通过智能分析与联动控制功能, 能够及时精确地满足植物生长对环境各项指标的要求, 达到高幅度增产的目的;通过光照和温度的智能分析与精确干预, 能够使植物特别是名贵花卉的花期完全遵循人工调节。目前, 关于农业物联网应用的发展项目有很多。比如:土壤养分、墒情监测, 为作物选择和耕种方式提供指导;粮情信息监测, 为监管部门科学决策保护粮食安全提供有效数据;农业大棚温室监控、田间自动化管理, 通过连续监测土壤湿度数据, 实现多点同时滴灌补水;二维码动物溯源, 通过食品追溯标签使消费者全面了解产品信息, 确保食品安全。
1.3 物联网技术在农业领域的应用分析
一是能够发展“智慧农业”。基于精准的农业传感器进行实时监测, 利用云计算、传感网、3S等多种信息技术数据挖掘进行多层次分析, 并将分析指令与各种控制设备进行联动完成农业生产与管理。以智能机械代替人的农业劳作, 避免农业劳动力日益紧缺, 实现农业生产高度规模化、集约化、工厂化, 从而提高了农业生产对自然环境风险的应对能力, 使弱势的传统农业成为具有高效率的现代产业, 并确保农产品质量安全。在生产管理环节, 实现了精准灌溉、施肥、施药等, 不仅节约投入而且绿色健康;在运输环节, 确保温湿度等储藏环境因子平衡;在销售环节, 通过电子码为进入市场的每一批次产品赋予“身份证”, 消费者可以随时随地追溯农产品的生产过程, 实现了农产品从田间到餐桌全生命链条的质量安全监管。
二是发展“精细农业”。在农田、园林、温室等目标区域布设物联网, 大量实时地从网络节点采集温度、湿度、光照、气体浓度等环境信息, 精准地获取土壤水分、压实程度、电导率、p H值、氮素等土壤信息, 在数据汇聚节点汇集信息, 通过网络分析汇集的数据, 帮助生产者适时适量投放农业生产资料, 智能地控制温度、光照、换气等动作为, 为精确调控提供了可靠依据。从而更好地实现耕地资源的合理高效利用和农业的现代化精准管理, 推进我国耕地资源的高效管理和利用、农田管理水平和农业生产效能的提升。
2 建设农业领域物联网的基本途径
2.1 抓好顶层设计和建设规划
应遵循“需求牵引、信息主导、规范统一、安全高效”的原则, 依托农业部信息系统, 采用“五横三纵”的结构, 统一规划设计、统一技术标准、统一开发平台、统一建设布局, 整合农业领域现有各类信息系统的功能, 分步实施、分段推进, 避免重复建设。
“五横”是指接入层、中间层、支撑层、服务层和应用层五个层次。接入层是数据的直接来源, 主要由各种读写器和计算机底层硬件设备组成;中间层是农业公共系统应用平台, 主要是使应用软件系统和读写器之间的非标准、非开放的通信接口变成标准的、开放的通信接口;支撑层主要包括支撑农业生产保障物联网平台运行的数据交换、Web服务管理等基础软件系统和智慧农业、精细农业保障网络、安全认证平台;服务层是农业现代化生产物联网平台的核心, 为上层的技术应用提供编码解析与注册服务、信息服务、安全服务、目录服务、位置服务、跟踪监控服务等基础服务;应用层是物联网技术在农业生产调控温度、湿度、光照、通风、二氧化碳补给, 营养液供给及PH值、EC值等, 使生产条件达到最适宜水平的日常管理、使用管理等。“三纵”是贯穿物联网建设与应用全过程的政策保障、标准规范、安全保障体系, 是确保建设有法可依、组织科学有序、应用安全可靠的保证。
2.2 抓好关键技术和应用理论研究
首先抓好关键技术的突破。抓好二维条码、电子标签、射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等感知和识别技术的研发和应用, 解决农产品的智能化培育控制问题。通过使用无线传感器网络和其他智能控制系统可以实现对农田、温室、饲养场等的生态环境的监测, 及时、精确地获取农产品信息, 帮助农业人员及时发现问题, 准确地锁定发生问题的位置, 并根据参数变化适时调控诸如灌溉系统、保温系统等基础设施, 确保农产品健康生长, 发展智慧农业和精细农业。其次是抓好应用理论的研究。紧密结合现代农业发展需求, 抓好物联网技术对农业生产方式的影响与对策研究, 突出构建现代农业生产物联网的基本要素、体系结构、发展模式、技术支撑等应用理论研究。
2.3 抓好需求分析和试点建设
基于信息和智能管理复杂的农业产业系统, 要求转变农业发展方式, 对物联网农业应用提出了迫切需求。建设现代农业物联网重点在田间作业、设施栽培、健康养殖、精深加工和储运保鲜等环节取得新进展。推进农业信息服务技术展开, 重点开发信息采集、精准作业、农村远程数字化, 气象预报预测和灾难预警等技术, 大力推进信息化与农业现代化的融合。坚持“先易后难、集中攻关, 试点银鹭、逐步推开”的方法, 选择具有代表性的农业基地进行试点, 对物联网的各项功能及技术指标进行检验, 及时总结整改, 适时组织经验推广。
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物联网技术在农业上的应用研究 篇10
在传统农业生产模式下, 种植过程完全依赖人工来控制, 农作物生长过程中的数据信息主要依靠人的感官经验来获取, 并不能准确的反应农作物的生长过程, 总结成功的种植经验就成为了一件不容易的事情, 因此也无法做到实时监督和有效控制。在大型种植基地和科研机构, 主要采取聘请农民工的方式进行温室的种植, 在缺乏有效的信息化手段的情况下, 控制他们的工作质量就变得非常困难。在观光农业、科研基地、示范基地等场所, 必须利用信息化的技术手段来满足用户对温室环境的远程了解。
农业物联网是指根据约定协议, 使用农业信息感知装置, 把农业生产体系中动植物个体、环境因素、生产设备等物理成分和各种虚拟“对象”与互联网连接起来, 以完成对农业生产对象和农业生产过程识别、跟踪、定位和管理的一种网络[2,3], 网络上的研究对象相互之间可以进行沟通和交流。农业物联网一方面改变了粗放的农业生产管理方式, 另一方面提高了农作物的病虫害抗病能力, 从而确保农产品安全, 指引着现代农业的发展方向。
1 物联网体系架构及核心技术
物联网利用射频识别技术、无线数据通信等技术, 通过计算机互联网, 构建了一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个庞大网络中, 物品或商品之间能够彼此进行“沟通交流”, 且无需人为干预, 其实质是在计算机互联网的基础上, 利用射频识别技术来完成物品或商品的自动识别功能, 并实现实时监控与信息共享。
农业物联网主要由三层结构构成, 分别是感知层、传输层和应用层。农业物联网技术架构如图1所示。
感知层主要使用传感器、RFID、GPS以及RS等相关技术, 获取土壤水分、温湿度、苗情长势等农业信息, 管理与监控植物的生长过程, 使用3G网关或Zig Bee网关[4,5]与用户进行信息交互;传输层是感知层与应用层之间的桥梁与纽带, 更是物联网的神经中枢。在传输层, 环境感知、图像视频等信息在领域专家的帮助下形成知识库、模型库等, 通过WLAN、3G网络、4G网络等有线或无线方式传输到应用层;应用层使用云计算、GIS、专家系统等信息技术, 成立一个集中管理监控中心, 建立病虫害预警系统、水肥调控系统等, 实现对农业生产过程的智能化管理控制。
1.1 射频识别 (RFID) 技术
近年来, 农产品领域安全问题频发, 这一现象引起了社会的广泛关注。对于农产品, 如何实现从“农田到餐桌”的全过程管理已成为一个亟待解决的问题。RFID技术和传感器技术的不断发展, 为农产品的安全监管提供了一个基本保障。在生产实践中, 通过Internet完善对农产品识别信息的采集、存储及远程传递等功能, 建立一个追踪溯源系统, 该系统可以监控农产品从源头生产到最终消费的整个过程, 以保障农产品安全。目前, 一些特色产品已经采用了RFID技术, 在仓储、销售等环节通过读取产地及生产过程等信息, 实现农产品溯源。RFID技术必将应用于更多的产品当中, 助推农业物联网的快速发展。
1.2 传感器技术
农业物联网需要综合各种有线及无线通信技术, 在构建网络环境的基础上, 通过使用GPS、RS、Zigbee等来获取农作物的温度、湿度、土壤养分、PH值等信息, 同时无线模块将采集的温度、湿度、土壤养分、PH值等信息, 经由3G/WIFI网络传输数据, 通过互联网传送到服务器和终端机, 实现对大棚的远程监控等。
1.3 信息处理技术
物联网的最终价值体现在对海量感知信息的计算与处理上, 海量的信息数据的高效存储、有效利用是一个重大的挑战。在物联网应用层, 综合利用数据挖掘、云计算等技术实现集中管理监控及信息的共享, 为海量信息的高效利用提供技术支撑。结合领域专家意见, 根据这些海量信息建立病虫害预警系统、水肥调控系统等, 使物联网技术为农业生产提供技术支持, 从而实现农业经济效益最大化。
2 物联网技术在农业上的应用
随着精准农业[6,7]、设施农业[8,9,10]和大数据技术的快速发展, 农业数据呈现出爆炸式的增长趋势, 数据从存储到挖掘应用都面临着巨大的挑战。物联网技术与农业各领域知识的相互融合已经成为农业信息技术发展的必然趋势[11]。物联网在农业上的应用——智慧农业的建立将成功的完成农业转型, 从而进入农业现代化快速发展阶段[12]。
2.1 农业物联网技术的应用
农业物联网技术已经在农作物示范区、设施农业、大规模养殖、试验场站等领域得到推广应用, 通过不断扩大应用范围, 完善有关技术, 便可构建物联网农业环境监控系统。该系统可以完成研究区域农业信息的自动监测及环境的自动控制, 从而达到智能化管理的目标。在组建的无线传感器网络中, 离散的无线传感器节点可以实时采集农作物生长环境、农业气象因素, 如温湿度、土壤养分、PH值、光照强度等, 并通过WIFI、3G、BLUETOOTH等通信网络实时传输至远程中央服务器, 中央服务器接收并存储数据, 选择相应的算法对数据进行处理, 建立相应的诊断知识模型, 进行病虫害防治或精准灌溉, 达到实时监测和智能化管理的目的。具体的应用领域如图2所示。
2.2 农业物联网生产平台建设
农业物联网技术把粮食增产、农民增收、农业增效作为工作重心, 运用现代化监测、测试手段, 采集、分析农田环境及各种作物的综合信息, 运用物联网技术建立农业物联网生产平台, 为科学指导农业生产做好技术服务。目前建立的农业物联网生产平台如图3所示。
农业物联网生产平台的建设, 主要研究内容如下。
(1) 农业物联网监测平台采用现代计算机技术及传感器技术, 实时采集并传输农作物生长环境中的温湿度、土壤养分、PH值等数据信息, 为进一步建立精准农业、智慧农业提供精确的、详实的基础数据信息。
(2) 精准农业数字化管理平台使用多种类型传感器, 对农作物的生长过程进行实时监控, 并对这些数据信息进行综合管理。结合专家系统知识, 建立施肥模型, 保障生态环境的安全;在发生冰雹或洪涝等自然灾害的时候采用遥感技术对其倒伏情况进行监测, 根据监测的结果及时采取防治措施, 有效地防止作物大面积倒伏;在农产品培育、生产、质检、运输等过程中, 结合RFID电子标签技术进行实时数据的存储和管理, 分别建立作物品种选择的知识库、模型库、产量预测模型, 实现农业生产的精准化、数字化、智能化。
(3) 物联网智能农业灌溉平台主要使用高精度的温湿度传感器, 获取土壤墒情和作物需水信息, 根据相应的灌溉模型进行精准灌溉。农户通过智能监控系统, 可远程实时监测农田环境信息, 调控各种智能装置, 从而确保农田的环境信息指标与农作物生长需求相吻合。这种精准农业生产技术, 可按照农作物的生长需求, 全生育期定时、定量为农作物提供均衡的养分, 大大提高了水肥利用率, 使灌溉达到智能化水平。
3 存在的问题及解决办法
物联网技术是一个新兴事物, 到目前为止, 物联网的定义、架构体系、系统模型等方面还没有制定出一个通用的国际标准, 则无法进行规模化生产, 这必将导致终端成本投入巨大, 巨大的成本投入是制约物联网在农业中广泛推广的一个重大问题;物联网是一个多学科融合的产物, 更容易被相关技术瓶颈制约, 农业物联网系统面临海量数据的实时采集、高效存储, 数据的有效挖掘将是一项复杂的系统工程;农业物联网采集的信息涉及多个研究领域, 构建与部署农业示范系统是一个复杂的公共设施工程, 如何调动物联网产业链上每个角色的积极性、如何让人们愿意使用和维护物联网更是一个迫切需要解决的问题。
在互联网快速发展的今天, 借着“互联网+”的东风, 应尽快制定出物联网技术的通用标准, 形成一个强有力的技术体系支撑, 使得终端产品能够规模化生产, 降低终端成本, 促进农业物联网的发展;有效整合各部门的信息和职能, 确保信息的快速传递、分析、共享;现代农业大部分还没有形成规模化种植, 正确引导农民改变原有的种植方式, 以科学的种植方式使土地增产、农民增收来调动农民的积极性, 使农民愿意使用和维护农业物联网体系, 改进商业模式, 真正调动农业物联网产业架构上的每个角色的积极性。
4 结语
物联网在农业上的应用是现代农业发展的必然趋势, 它将引导未来农业发展的方向。通过建立农业物联网生产平台, 实现了精准施肥、精确选种、精准灌溉, 大大提高了农民的收入, 增强作物灾害防控能力, 保护了生态环境。大力发展农业物联网技术能够实现农业生产的自动化与智能化, 可以大大提高生产效率, 创新生产模式, 助推智慧农业快速发展。
摘要：物联网技术在农业上的推广应用改变了传统农业生产模式, 指引着现代农业向智能化、精细化方向发展。本文介绍了农业物联网体系结构及核心技术, 具体研究了农业物联网的应用及农业物联网平台的建设, 指出了存在的问题及解决的办法。
关键词：物联网,农业生产,技术应用,现代农业
参考文献
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[5]郑源, 刘君, 陈阳.基于Fluent的贯流泵数值模拟[J]灌溉机械工程学报.2010, (3) :233-237
物联网：农业硅谷 篇11
物联网创造的“种地”模式的出现，已经成为打破传统农业弊端的一种新型农业模式。这种通过物联网技术开启的智慧风暴，让农业实现了“环境可测、生产可控、质量可溯”的目标，引领了现代农业发展。农业物联网给我国的农业生产方式带来了深刻变革，并逐渐成长为一支能改变“三农”格局的新生力量。
物联网是当今世界新一轮科技发展的战略制高点，我国已将其列为“十二五”国家重点培育的五大战略性新兴产业之一，我国传统农业向智慧农业跨越转型的大幕也由此拉开。农业部明确提出了全面推动农业物联网发展的战略，相继出台一系列扶持政策，保障物联网工作的推进和措施落实。
有了上升至国家战略的顶层设计，加上政策红利不断，农业物联网在各领域物联网建设中异军突起，成效显著。目前，物联网技术已在大田农业、设施农业、果园生产管理中得到应用，在温室智能控制、智能节水灌溉、农情长势与病虫害监测、水产养殖管理、气象环境监测、农产品质量安全管理与溯源等方面，都已取得了较好的应用效果。
农业物联网技术 篇12
2012年以来, 在农业部牵头组织下, 来自中国农业科学院农业信息研究所、中国科学院遥感与数字地球研究所, 中国科学院合肥物质科学研究院等13个单位的180多位科研人员组成的研究团队, 从超大规模精准化农业核心业务集成应用平台、农资管理与流通智能信息平台、粮棉仓储特征检测安全与质量管理关键技术及系统、农业生产与市场流通匹配管理及信息服务关键技术等方面开展了技术攻关与应用示范, 历时3年, 取得了重要进展。 具体成果如下:
1) 突破了移动APP与电子地图集成病虫害快速响应系统的关键技术, 建立了大自然灾害预警与历史分析系统;
2) 制定了《农资商品电子代码标准》;
3) 研发了粮棉仓储密度与体积、温度与水分、虫害等传感器及组网技术, 开发完成了粮棉仓储特征检测信息的安全传输、 数据库管理及其信息分析预测预警平台;
4) 提出了畜产品全息信息编码方案, 突破了农业生产机制检测预警技术、 农产品市场流通感知与信息处理技术。
项目涵盖了现代农业的生产、农资、市场、仓储、管理等关键环节, 综合集成了物联网、云计算、智能信息处理等技术, 针对各环节实际需求进行了技术突破与设备研发, 可为现代农业发展提供有效技术支撑。