题目：基于物联网的智能农业系统设计及实现
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前言
物联网被认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。物联网以感知为前提，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。在物体上植入各种微型芯片，用这些传感器获取物理世界的各种信息，再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网路交互传递，从而实现对世界的感知。物联网在农业上的应用将会使农业生产方式产生重大变革，会急速促进我国农业生产问题上面临的种种问题。
摘要
物联网作为信息产业的第三次浪潮,在农业中的应用将会解决一系列科学技术问题,例如分布在广域空间的信息获取,高效可靠的信息传输以及面向不同应用的智能决策等,将是实现传统农业向现代农业转变的助推器和加速器。农业生产过程中,温度、湿度、光照强度、C02浓度、水分以及其他养分等多种自然因素共同影响农作物的生长,传统农业的管理方式远远没有达到精细化管理的标准,只能算是粗放式管理,在这种管理方式下,通过人的感知能力管理上述环境参数,无法达到准确性要求,要实现现代农业的智能化管理,建立一个实用、可靠、可长期监测的农业环境监测系统是非常必要的。因此,本文设计了基于物联网的智能农业监测系统,该系统能够准确实时的获取农作物生长的环境信息并对这些信息进行远程监测。论文首先详细阐述物联网和农业物联网的内涵和体系结构、农业物联网的关键技术和未来发展。介绍了数据融合的相关概念,并提出了KDF算法用于系统对感知数据的处理。KDF算法是基于卡尔曼滤波的数据融合算法,能够达到减少冗余信息、降低能量消耗以及消除干扰使获得的感知数据更加准确的目的。其次,论文给出了系统的总体设计,并根据设计要求,以MSP430F5438微处理器、射频模块CC2520、射频放大前端CC2591以及SHT10温湿度传感器等环境感知传感器为核心,构建了传感器硬件节点。传感器节点的软件以Z-Stack协议栈为基础,成功的实现了无线Mesh网络的组建和数据的可靠传输。最后,论文介绍了上位机监测软件,上位机监测软件基于B/S架构,使用JSP语言在MyEclipse环境下开发,具有良好的人机交互前台界面；后台采用MySQL数据库,完成环境参数数据和其他有用信息的存储；将整个系统通过Tomcat服务器在线发布,系统便可以接入到Internet中,形成“底层(传感器)—Internet网络—远程监控”的结构,使连入互联网的计算机均可以访问。对系统从功能实现角度来开展的实验结果显示,该系统可以正常稳定的工作,无线传感器节点可以正常构建无线Mesh网络,可以进行数据可靠传输,系统通过Tomcat服务器在线发布,用户可以在任何—台与Internet相连的PC机上登录本系统进行数据查询和系统管理,实现远程监测的功能,并且本系统采用的节能机制达到了很好的节能效果,且采集数据的精度符合要求。
关键词：农业物联网；无线传感器网络；数据融合； B/S架构
ABSTRACT
ABSTRACT
The Internet of things as the third wave of information industry, its application in agriculture will solve the problem of a series of science and technology, such as distributed in wide area space information acquisition, high efficient and reliable information transmission, and geared to the needs of different applications of intelligent decision-making, etc., will is a booster to the transformation of traditional agriculture to modern agriculture and the accelerator. Agricultural production process, the temperature, humidity, light intensity, concentration of our fleet, moisture, and other nutrients such as the growth of the crops, the common effect of natural factors of traditional agricultural management way far not reached the standard of fine management, can be extensive management, in this kind of management mode, through people awareness of management environment of these parameters, cannot meet the accuracy requirements, in order to realize intelligent management of modern agriculture, to establish a practical, reliable, long-term monitoring of agricultural environment monitoring system is very necessary. Therefore, this article designed the agriculture intelligent monitoring system based on Internet of things, the system can accurately in real time for the growth of the crops and environmental information for remote monitoring of the information. Paper first elaborated the connotation of Internet of things and Internet of things of agriculture and architecture, the key technology of Internet of things of agriculture and the development in the future. Introduces the related concepts of data fusion, and proposed the KDF algorithm for system processing of sensory data. KDF algorithm is the data fusion algorithm based on kalman filter, can achieve reduce the redundant information and reduce energy consumption, and eliminate the interference to make a more accurate perception of the data obtained. Secondly, the paper gives the overall design of the system, and according to the design requirements, with MSP430F5438 microprocessor CC2520, rf module, rf amplifier front-end CC2591 and SHT10 such as temperature and humidity environment perception as the core, to build a sensor node hardware. Sensor node software based on the Z - Stack protocol Stack, successful implementation of the wireless Mesh network form and reliable transmission of data. Finally, the paper introduces the PC monitoring software, PC monitoring software based on B/S structure, using JSP language under the environment of MyEclipse development, has a good human-computer interaction interface at the front desk; The background using the MySQL database, complete environmental parameter data and other useful information storage; The entire online system by the Tomcat server, the system will be able to access to the Internet, the formation of "the underlying (sensor), the Internet network, remote monitoring of the structure, make the computer are connected to the Internet can access. The system from the perspective of functions in order to develop the experimental results show that the system can be normal and stable work, wireless sensor nodes can be normal to build wireless Mesh network, can undertake data reliable transmission, online system by the Tomcat server, the user can in any PC - units are connected to the Internet login this system for data query and management, realize the function of remote monitoring, and this system adopts the mechanism of energy saving achieved good energy saving effect, and data accuracy meets the requirements.
Keywords: Agricultural Internet of things; Wireless sensor network (WSN); Data fusion; B/S architecture
目录
目录
前言....................................................................................................................................................... I 摘要..................................................................................................................................................... II ABSTRACT ....................................................................................................................................... I II 目录................................................................................................................................................. II 第一章概述. (1)
1.1目的和意义 (3)
1.2制作开发环境 (3)
1.3物联网架构图 (4)
第二章传感层 (6)
2.1传感层设计 (6)
2.2传感器节点设计 (6)
2.3网关节点设计 (6)
第三章传输层 (7)
3.1传输层系统设计 (7)
3.2目标设计 (7)
第四章应用层 (8)
4.1系统设计 (8)
4.2传感节点的主程序设计 (8)
4.3网关节点的主程序设计 (8)
结束语 (9)
致谢 (10)
参考文献 (11)
第一章概述
1.1目的和意义
农业是当今世界农业发展的趋势，中国作为一个农业大国，对于精准农业的需求更为迫
切，怎样合理经济地以少投入获得多回报，这不仅是可持续发展的要求，更是社会进步的体
现。农田的环境监测是支撑精准农业技术的关键，实时、方便、有效地采集农业环境参数是
实现精准农业的重要基础。
传统的农业监测系统多采用有线组网的方式或者直接采用人工实地检测获得环境数据，
这两者都具有局限性。有线组网方式缺乏灵潘陛，受地理环境的限制，线路资源损耗较大，
难以实现远距离监测；人工实地检测更耗费人力、物力，且获取的数据量有限，此外受主观
因素限制，测量结果难免出现误差。新兴的物联网技术为农田信息获取提供了一个崭新的思
路。本文基于物联网技术构建了精准农业环境监测系统，研究人员在总控制室就能对农田进
行远程实时监控，根据空气温湿度、光照强度、土壤湿度和土壤pH值等农情信息做出正确决
策，满足精准农业自动化、经济化、准确化的要求。
随着农业科技的发展，以及国家对三农的的高度重视，特别是国家2012农业国家一号
文件颁发后。国家科技园、各大农业园区、农场等农业机构企业积极寻求在良种培育、节本
降耗、节水灌溉、农机装备、新型肥药、疫病防控、加工贮运、循环农业、海洋农业、农村
民生等方面的高新技术，力求突破现存的农业技术瓶颈，真正实现现代农业监测系统。
1.2制作开发环境
操作系统：Windows XP，Vista
数据库：Access
开发工具：Protel99se 开发语言：VB
1.3物联网架构图
物联网架构整体框图
第二章传感层
2.1传感层设计
基于物联网技术的精准农业环境监测系统的硬件设计节点是组成基于物联网技术的精准农业环境监测系统的基本单位，包括传感节点和网关节点。传感节点是监测系统传感层的基本组成单元，网关节点则是网络层的硬件基础，它们的硬件设计对整个系统的功能、性能都至关重要。本文分别对传感节点和网关节点进行了硬件设计。
2．2传感节点设计
传感节点通过传感器部分采集农情信息，经由处理单元进行简单转换、处理，由无线收发模块传给上级节点。结合其功能特点．传感节点的结构框如图2示。传感节点的微处理器单元和无线传输单元采用CHIPCON公司的CC2430芯片，它是一款基于ZigBee协议，集成了80C51内核处理器的芯片和zigBee无线收发模块，是一种比较成熟的无线传感器节点解决方案。
本系统中湿度、温度测量采用TDR一3A型土壤温湿度传感器，该传感器集温度和湿度测量于一体，具有密封、防水、精度高的特征，是测量土壤温湿度的理想仪器。光强测量采用推出的第二代光强数字转换芯片TSL2561，它可直接通过12C总线协议由微控制器访问，微控制器则通过对其内部的16个寄存器的读写来实现对TSL2561的控制。光纤pH值传感器用于测量土壤pH值，基于pH值的变化将导致光纤传感探头中光频谱特性变化这一原理，经放大电路秭A／D转换器能得到数字输出，然而这种方法的缺点是在土壤干燥时误差较大。
此外，外部时钟电路用于控制整个系统的运行频率；串行通信接口作为程序调试和下载接口；复位电路用来恢复系统死机或程序跑飞等意外情况；电源模块负责整个节点的能量供应。
2．3网关节点设计
网关节点兼具汇聚节点和网关的功能，一方面收集无线传感器网络发来的农情信息，另一方面将这些信息经过初步的处理，通过无线收发模块(如GPRS模块、3G模块等)以及3G网和GPRS网与互联网进行数据的交换，通过互联网，网关可以发送农情信息到远程监测中心并且接收远程监测中心发来的命令。具体结构框如图3所示。
因网关节点的数据处理工作任务繁重，对资源需求较高，而且要求成熟的网络协议支持，故采用三星公司的ARM9处理器$3C2410。该处理器采用0．18仙m制造_I艺的32位微控制器，拥有独立的16 KB指令Cache和16 KB数据Cache，MMU，支持TFr的LCD控制器，NAND 闪存控制器，3路UART，4路DMA，4路带PWM的Timer，I／O口，RTC，8路10位ADC，Touch Screen接口，IIC—BUS接口，IIS—BUS接口，2个USB主机，1个USB设备，sD主机和MMC 接口，2路SPI，最高可运行在203 MHz。
网关节点通过CC2430接收传感节点采集到的农情信息，并发送控制信息。通过GPRS网络并入互联网，实现与远程监测中心的通信。本系统中GPRS模块采用SIM5218，它支持下行速率达7．2Mbps和上行速率为5。76 Mbps的数据传输服务，同时还具有丰富的接口包括UART、USB2．0、GPIO、12C、GPIO、GPS、摄像头传感器和内嵌SIM卡等。如需传输图像，音频等信息，则采用3G模块传输，选用芯讯通无线科技(上海)有限公司研发的3G无线传输芯片：TD —SCDMA Module系列中的SIM4200。
此外，RS485总线接口用于必要时与本地监测端的通信。JrI'AG调试接口和串行调试接口主要负责程序的烧写、调试，FLASH用于掉电下的程序数据存储，SRAM主要用于在线的仿真，电源单元负责整个过程的能量供应。
3.1传输层系统设计
农业传感器网络的建立有几种模式或模式组合，可以通过射频技术自组网络，中国移动电信网（GPRS，GSM，3G）和互联网，实现信息的短距和长距离的传输。
模式一、无线传感网络（WSN）是以无线通信方式形成的一个自组织多跳的网络系统，有部署在检测区域内大量的传感器节点组成，负责感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发给观察者。在短距离无线通信技术中，蓝牙、Wi-Fi、超宽带及ZigBee技术均能应用WSN，其中，ZigBee技术是基于IEEE802.15.4标准的关于无线组网、安全和应用等方面的技术标准，被广泛应用在无线传感网络的组件中。
模式二、农业移动互联网是指移动终端（如手机、笔记本及农业物联网专用设备）通过移动通信网络访问互联网，并使用农业互联网业务。由于农村的移动通信普及率要远远超过计算机的普及率，移动通信和互联网二者的深度完美融合，是农业信息传输的重要发展方向。农业移动通信技术主要包括GSM，GPRS，3G技术以及未来的4G通信技术。
3.2目标设计
物联网农业系统在传输上采取不同的网络方式。近距离通讯采用RS485传输方式和Zigbee传输模式,远距离传输采用3G无线网络传输方式。无线传感网络WSN(Wireless Sensor Network)是融合了分布式信息处理技术,传感器技术,嵌入式计算机技术和无线传输技术,它能够互相协作的实事感知,监测环境和对象的信息,并对信息进行计算和分析,在运送到需要这些信息的用户。WSN(无线传感网络)由许多传感器节点组成。每一个传感器由数据处理装置,数据采集装置(A/D转换器,传感器)和控制模块(存储器,MCU),通信装置(无线收发器)和供电装置等组成,如下图1所示。每个节点在网络中可以充当数据中转点或类头节点(Cluster Head Node)的节点应用。作为数据采集装置,数据采集装置采集周围环境的数据信息(光照强度和湿度等)。传感器网络节点框图通过路由协议将数据传给远方的基站(Base station);作为数据中转,节点除了完成数据采集,还要收发力矩节点的数据,然后再将其发送到更近的节点或基站;类头节点负责采集该范围内所有节点的数据,经过汇合发送到汇节点或基站。
4.1系统设计
目标设计内容主要包含：ZigBee协议栈，GPRs，3G协议栈的程序编写以及传感节点和网关节点的软件设计。基于ZigBee技术GPRS／3G技术已较为成熟，本系统采用现成的协议栈程序，而主要工作重心放在传感节点和网关节点的软件设计上。又由于传感节点和网关节点的功能特点，工作任务有所差异，因此分开讨论。
4．2传感节点的主程序设计
传感节点相当于网关节点的子节点，自组织式联网，是物联网传感层中的基层环节，直接与物联网的目标测量相关联，将农情信息转换为有效的开关量进行传递，主要工作有：等待网关节点唤醒、采集农情信息、发送数据、进入休眠等，具体工作流程如图4所示。
传感节点通常情况下处于休眠模式，当接收到上级节点的命令被唤醒后，便马上发送请求加入网络，等待网关节点的应答成功加入网络后，开始进行农情信息如土壤温湿度、光强、pH值等的采集并传输给命令发送端节点，上级节点发送应答位，确定接收成功后，传感节点又转入休眠状态，这样循环往复。
4．3网关节点的主程序设计
网关节点主要负责建立并管理网络，允许或拒绝任何一个传感节点入网，并将各传感节点的数据收集发送至互联网，监控端通过互联网进行数据的读取、记录。网关节点一直在T 作状态，不会休眠。它的工作过程一般分为：等待监测命令，建立网络，加入节点，等待数据信息，发送数据。网关节点的具体工作流程如图5所示。
在建立网络时，网关节点会不断地搜索空的信道，如果搜索到某一信道，被另一网关节点占用，则重新搜索，直到搜到空信道，其立即做相应标识，准备建立自己的网络。当一个传感节点要求加入网络时，它会发送请求，网关节点根据自己的资源需求决定是否加入传感节点，如果选择加入此节点，则给它分配一个网络地址，构成新网络。同时传达监测命令给下级节点，等待接收数据，接收成功后发送至远程检测端和本地监测站。
结束语
精准农业是当今世界农业发展的潮流，现代农业监测系统是支撑精准农业技术的关键，相比于传统的农田环境监测方式的局限性，基于物联网技术的环境监测则满足了精准农业快速、精确、连续测量的要求。本文基于物联网技术，提出了精准现代农业监测系统，简述了该系统的体系结构，研究了系统传感层的基本单元——基于CC2430的传感节点，和系统网络层的基础——基于$3C2410的网关节点，对它们的硬件设计及软件设计进行了详细阐述。然而，物联网技术在精准农业中的应用还存在很多有待解决的问题。比如：数据传输实时性、数据传输安全性等问题还有待进一步的优化。
致谢
通过一段时间的努力毕业设计终于做好了，在本次毕业设计和论文写中，最要感谢的是我的同学和老师，在这次的毕业设计当中我又学到了很多知识，同时也发现了自身很多的不足，感谢这次指导与帮助我的老师。
非常感谢指导老师XXX，在我做毕业设计当中，他总是会悉心给与我知道和帮助，指出我的不足之处，从而让我能发现并能及时改正。由于在X老师的细心的指导之下，我才能顺利地完成我的毕业设计。
还有就是我要感谢和我一起做的同学，在毕业设计期间大家细心收集资料，帮我检查设计中的不足，即使给我意见，让我少走了很多的弯路，非常感谢他们。
最后感谢每一位给与我帮助的人，感谢大家的关心与支持。
参考文献
[1]石复习，邹志勇．农业环境参数检测WSN网关设计们．安徽农业科学，20lO，38(23)：
12923—12924．
[2]赵静。王岩，杨淼，等．物联网在农业病虫灾害中的应用叨．通信技术，20lO，1l(43)：
49—51．
[3]Ovidiu Vermesan，Harald Vogt，Maurizio Tomasella，Intdmet 0fThings口
StrategicResearchRoadmap[R]．2009．9．
[4]李航，陈后金．物联网的关键技术及其应用前景册．中国科技论坛，2010，(1)：8l一
85．
[5]丁海峡，贾宝磊，倪远平．基于GPRS和ZigBee的精准农业模式研究【J]．自动化仪表，
2009，4(30)：17—23．
[6]马斌强，刘美琪，季宝杰，等．ZigBee技术在精准农业中的应用叨．江西农业学报，2008，
20(10)：121—123．
毕业设计（报告）课题:智慧农业物联网系统设计 学生: 夏培元系部: 物联网学院 班级: 物联网1404班学号: 2014270307 指导教师: 杨昌义 装订交卷日期: 2017年01 月日 I / 20
摘要 随着经济社会的发展，农业已经越发智能化智慧农业是农业生产的高级阶段是集新兴的互联网、移动互联、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感节点（环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等）和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。 基于ZigBee技术的智慧农业解决方案，成本低廉，是一般人都能负担的价格；控制更简单，让每一位刚接触的人都能轻松使用；功耗更低、组网更方便、网络更健壮，给您带来高科技的全新感受。您的温室大棚规模越大，基于ZigBee 技术的智慧农业解决方案在使用中，要准确及时地操控所有设备，最值得关注的应该就是网络信号的稳定性。鉴于温室大棚的网络覆盖区域比较广泛，我们贴心为您呈现物联无线组网！智慧农业能有效连接物联Internet通信网关和超出物联Internet通信网关有效控制区域的其它ZigBee网络设备，实现中继组网，扩大覆盖区域，并传输网关的控制命令到相关网络设备，达到预期传输和控制的效果。基于先进的ZigBee技术，物联无线中继器无需接入网线，就可自行中继组网，扩散网络信号，让网络灵活顺畅运行，保障您的所有设备正常运行。主要采集温湿度，从而控制农植物的水分和光照。 关键词:物联网；智慧农业；云计算；物联网架构；ZigBee II / 20
物联网技术在智能农业 中的应用 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
物联网技术在智能农业中的应用 摘要本文着重分析了物联网技术在智能农业应用中存在的问题，并探索了物联网技术在智能农业中的应用策略，以促进智能农业的发展。 【关键词】物联网技术智能农业应用 随着网络技术的发展，农业的信息化已经成为当前农业发展的重要方向。但是，现有的信息技术还无法满足智能农业的发展。在这种情况下，依托于物联网的物联网技术充分体现了其在智能农业中的优势。我国加强重视物联网技术在智能农业中的作用，并积极探索物联网技术在智能农业中的具体应用。但是，由于物联网智能农业发展时间较短，缺乏丰富的经验，物联网技术在智能农业中的应用面临着行业标准问题、信息集成问题、商业规模问题等一系列问题需要我国相关部门积极解决。研究物联网技术在智能农业中的应用不仅能够为智能农业的发展提供科学的理论依据，而且能够加强物联网技术的应用，促进我国农业的发展。 1 物联网技术在智能农业应用中存在的问题 1.1 行业标准问题 智能农业的发展需要多样化的环境传感器，为网络数据平台提供作物环境信息，实现管理人员对农作物的实时监测。但是，现阶段物联网技术在信息采集、平台接口、信息传输以及人际互接等方面还存在着一定的缺陷。并且，由于厂家缺乏对技术标准的统一参照，企业无法进行大规模的产品生产，物联网终端产品价格高居不下，严重影响了物联网技术在智能农业中的应用。 1.2 信息集成问题 智能农业的发展需要对农产品的生长、收获、交工和销售即兴实施记录，了解智能农业发展各个方面的信息。这就要求物联网技术能够正确处理大量的数据信息，但是现阶段
基于物联网的智慧农业系统研究□朱茗浙江省公众信息产业有限公司 农业种植中，为了防治病虫害和追求产量，过量使 用、滥用农药和化肥已成为不争的事实，同时随着全球变 暖，各种极端气象条件频发，使脆弱的农业更加雪上加 霜。中国农业需要变革，变革要从源头抓起。将物联网技 术应用在农业中，可以实现智能化识别、定位、追踪、监控 和管理，是智慧农业和精细化生产、管理、决策的技术支 撑，是发展“智慧农业”的核心。 一、中国农业发展现状 我国人均耕地面积和人均水资源只有世界平均水平 的３０％和２５％，且现有耕地中２／３是中低产田，农田灌溉 水的有效利用率只有３０％￣４０％（发达国家已达５０％ ￣７０％）。化肥、农药等生产资料投入水平高且利用率低，并 导致了农业生态环境污染和破坏，土壤沙化、碱化、盐渍 化严重，耕地单位面积产量与世界粮食高产国家相比甚 至要低一半以上，２１世纪我国人口增长和土地资源减少 的矛盾不可逆转。我国农业信息技术经过多年的研究， 有一定基础，但与目前应用需求差距很大，在生产过程科学 管理、 农产品质量安全与溯源、农业远程技术服务，农民远程培训等方面的研究刚刚起步；农业种植结构的调整， 养殖业以及其他相关产业迅速发展，用于优质生产和标 准化养殖的智能管理信息系统刚开始起步；面向农村快 捷的网络接入服务和低成本智能化信息接入终端问题仍 未取得重要突破。 二、中国物联网发展现状 物联网技术涵盖范围极广，包括具备“内在智能”的 传感器、移动终端、智能电网、工业系统、楼控系统、家庭 智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”（Ｅｎａｂｌｅｄ）的， 如贴上ＲＦＩＤ、条形码标签的各种资产、携带无线终端的 个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通 过各种无线和／或有线的长距离和／或短距离通讯网络 实现互联互通（Ｍ２Ｍ）、应用大集成（ＧｒａｎｄＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、以及 基于云计算的ＳａａＳ营运等模式，在内网（Ｉｎｔｒａｎｅｔ）、专网 （Ｅｘｔｒａｎｅｔ）、和／或互联网（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）环境下，采用适当的信 息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。物联网相关技术在中国已经广泛应用于交通、物流、工业、农业、医疗、卫生、安防、家居、旅游、军事等二十多个领域，在未来３年内中国物联网产业将在智能电网、智能家居、智慧城市、智慧医疗、车用传感器等领域率先普及，预计将实现三万亿的总产值。三、物联网在农业中的应用在大棚控制系统中，物联网系统的温度传感器、湿度传感器、ＰＨ值传感器、光传感器、离子传感器、生物传感器、ＣＯ２传感器等设备，监测环境中的温度、相对湿度、ＰＨ值、光照强度、土壤养分、ＣＯ２浓度等物理量参数，并通过基于Ｚｉｇｂｅｅ网络协议的无线设备将参数传送到标准网关设备，标准网关通过ＧＳＭ、ＣＤＭＡ或者以太网将数据发送到服务器中进行分析控制，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行检测控制。采用无线网络传递测量得到的农作物的各种参数，可以为精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。下一步的目标是一方面加入更多不同种类的传感器采集数据并加大采集频率，另一方面在云平台侧建立更多的数学模型，摸清不同地区、不同季节、不同农作物的最佳养殖规律，达到最优化品质、最优化质量的产品，并建立突然预案应对突发天气情况和其他一些突然情况对农作物生长的影响。四、小结与传统农业不能适应农业持续发展的需要相比，智慧农业可以实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标，不但可以最大限度提高农业生产力，而且是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。【摘要】本文分析了中国农业的现状，以及物联网对当前农业生产的推进作用，并以农业养殖大棚为例，说明了物联网 在农业养殖大棚中实现智慧农业管理的过程。 【关键词】物联网智慧农业Ｚｉｇｂｅｅ传感器 参考文献［１］黄桂田．《物联网蓝皮书：中国物联网发展报告（２０１２￣２０１３）》社会科学文献出版社２０１３ ［２］徐勇军．《物联网关键技术》电子工业出版社２０１２ ［３］李道亮．《农业物联网导论》科学出版社２０１２ 新聚焦ｅｗＦｏｃｕｓＮ１９
课程设计报告 （物联网技术与应用） 学院：电气工程与自动化学院 题目：基于物联网的智能农业系统设计专业班级：自动化131班 学号：2420132905 学生姓名：吴亚敏 指导老师：韩树人 时间：2016年4月30日
摘要 由于现代农业管理中农田的种植范围大、监控点设置多、布线复杂等，为此我们基于物联网技术对于当前的农业管理系统进行优化，研究开发了基于物联网技术的职能农业系统，并能够实现对管理区域内的农作物的土壤、环境、灾情预报、灌溉控制、温度控制在内的多项职能化的农业管理系统。 关键词：农业系统；物联网；系统设计
目录 摘要 (2) 第1章物联网技术的研究现状和发展情景 (1) 1.1研究现状 (1) 1.2发展趋势 (2) 第2章智能农业概述 (3) 第3章系统的需求分析 (4) 第4章系统的组成 (5) 第5章系统的开发平台设计 (6) 5.1无线传输协议选择 (6) 5.2硬件节点平台 (6) 5.3系统的软件设计 (7) 第6章系统调试 (8) 第7章心得体会 (9) 参考文献 (11)
第1章物联网技术的研究现状和发展情景 1.1研究现状 M2M技术、传感网技术及射频识别（RFID）技术、网络通信技术是物联网的关键技术。 （一）M2M技术。M2M技术通过实现机器与机器、人与人、人与机器之间的通信，与操作者共享了使机器设备、应用处理过程与后天信息系统提供的信息。M2M技术提供了传输数据的优良手段，使设备能够实时地在系统之间、远程设备之间、或个人之间建立无线连接成为可能。 （二）传感网技术。大规模无线传感网络技术、传感器及其智能处理技术的结合便是传感网技术。由于是一种检测装置，传感器能够感受到被测量的信息，并能将检测到的信息，按一定变换规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的存储、传输、显示、记录、处理等要求。实现自动控制与自动检测的首要环节是传感器，在实际应用中，传感器相当于人的“感觉器官。”新型技术的低能耗、小型化、可移动、低成本有点可以满足物联网的“物-物”相联需要，无线传感网能够在满足上述需要的前提下，提供具有自动修复功能和自动组网的网状网络，使无线网络具有初步的智慧功能。伴随着新技术革命的到来，全球已进入全新的信息化时代。在实际应用时，首先应解决的是如何获取准确可信的信息的问题，而在利用信息的过程中，传感器具有非常突出的地位，这是由于传感器是获取生产和自然领域中信息的手段和主要途径。 （三）射频识别（RFID）技术。通常，当特定的信息读写器通过带有电子标签的物品时，读写器激活标签，并向读写器及信息处理系统传送标签中的信息，从而完成信息的自动采集工作。一个典型的RFID系统是由读写器、RFID电子标签及信息处理系统组成的。信息处理系统根据需求承担相应的信息处理及控制工作。由于每个RFID标签都有一个唯一的识别码，如果它的数据格式有很多是互不兼容的，在闭环情况下，对企业的影响不是很大。
基于物联网的智能农业平台的设计与实现 摘要：21世纪是物联网的时代，把物联网技术与农业相结合，不仅可以改变我 国传统农业落后的生产方式，同时，无论是在经济效益还是环境效益上都取得了 革命性的进步。给出了一个完整的智能农业平台的解决方案，包括平台设计目标，平台模块说明，以及设计思路和对该平台的实现，进行了详细的分析和说明。文 章主要是基于B／S的系统模式，运用了物联网的相关技术，构建了一个智慧农 业信息平台。通过智慧农业平台，可以实现高效率、便捷化的管理，大大减少了 投入成本，解放了劳动力。 关键词：物联网；智慧农业；智能农业平台 智能农业平台即借助物联网等信息技术手段，远程操作相关设备，按时、按 量地对指定位置完成一整套预定农事操作技术和管理的系统。具体监控采集的对 象有大棚内的温度、湿度、CO浓度、光照强度、土壤温湿度以及作物叶面的湿 度等相关环境参数，通过客户端对比采集对象参数与预设对象参数的区别，确定 操作指令，远程控制指定设备完成相关操作。该系统可以以最少的人力投入、最 小的能源消耗、最低的环境破坏，完成对控制对象定位、定时、定量的操作。 1基于物联网的智慧农业信息平台的相关技术 1.1农业物联网体系 平台业务层面技术采用分层结构实现，从低至高共包含如下五层：传感层、 传输层、业务层、应用层、用户层。 1.2系统开发模式 数据中心的主要功能在于为监测端提供应用服务，与上位机进行网络通信。 网络开发应用系统主要有两种模式：Client／Server客户端／服务端(c／s)模式和Brower／Server浏览器(B／S)模式。 1.3通讯技术 具有多线程能力的计算机因有硬件支持而能够在同一时间执行多于一个执行绪，进而提升整体处理性能。因此，本系统选用是基于多线程背景的Socket技术 应用，可在有限的服务器资源内，同时并发地支持多终端采集、多业务入口查询 以及业务内部数据处理和应用。 1.4数据库技术 对于海量的信息，如何存储与处理取决于数据库技术。数据库技术在收集和 存储数据方面有着巨大的优势，因此采用SQLSERVER数据库，其中包括数据库建 表和数据库处理。 1.5HighCharts图线技术 High charts是一个用纯脚本编写的一个图表库。通过High charts技术，可以 将我们的数据以可视化的形式展示出来。一般来说，数据展示有五种基本的图线 型式：曲线图、饼图、柱状图、散点图、区域图等。High charts的界面简洁，又 纯脚本编写而成，不依赖于任何插件，运行速度较快。 2智能农业平台的解决方案 2.1智能农业平台设计目标 （1）实现的功能 智能农业解决方案可以实现的功能有：大棚内各路传感信息的存储、分析、 智能展示；阈值设置；智能报警；智能控制；身份验证及密码修改；账号与权限 管理；视频链接等。
【北京华育智慧农业典型范例】 智慧农业系统ITS-WSNCE/A方案[学习目标] 1、动手搭建一个完整的智慧农业系统的环境； 2、全面了解智慧农业所涉及的各式传感器； 3、系统性的学习和掌握无线传感网的建设、管理与应用； 4、学习传感器数据记录和操作方法； 5、掌握物联网智慧农业设计与实施的具体方法。 [本章重点] 1、掌握物联网智慧农业设计与实施的具体方法； 2、动手搭建一个完整的智慧农业系统的环境。 一、项目背景 北京市延庆县经济菜种植基地是基于北京华育迪赛信息系统有限公司的远程监测、数据采集系统，为实现农业现代化, 科技兴农起到了重要作用。 北京华育物联网智慧农业系统，对大棚里的温度、湿度进行采集，并进行上传，蔬菜大棚里的温度、湿度对农作物的生长起到关键作用，农业专家可通过视频图象判断植株生长情况、检查是否有病虫害、大棚的温湿度是否合适，并可结合土壤酸碱度等信信息，对农户进行相应指导。该系统很大程度上缓解了我国农业专家短缺、农民专业种植知识匮乏的现状，使专家足不出户，就可以为农民实时提供种植指导，极大节约了专家“出诊”成本，提高工作效率。系统的施行，使得以往很多需农业专家亲自下到
田间地头的工作可以足不出户完成，一天可为身处不同区域的多个农户提供种植指导，颠覆了传统农业专家的工作模式。同时系统采集的数据也可以作为产量预测的依据，为国家宏观调控提供依据。 智慧农业蔬菜大棚 我国是一个农业大国，又是一个自然灾害多发的国家，农作物种植在全国范围内都非常广泛，农作物病虫害防治工作的好坏、及时与否对于农作物的产量、质量影响至关重要。农作物出现病虫害时能够及时诊断对于农业生产具有重要的指导意义，而农业专家又相对匮乏，不能够做到在灾害发生时及时出现在现场，因此农作物无线远程监控产品在农业领域就有了用武之地。 上世纪九十年代后，无线技术的广泛应用使得它在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发展。尤其以Zibgee无线技术为主的物联网系统，使得精准农业的技术体系广泛运用于生产实践成
基于物联网技术的现代智慧农业解决方案上世纪九十年代后，无线技术的广泛应用使得它在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发展。尤其以Zibgee无线技术为主的物联网系统，使得精准农业的技术体系广泛运用于生产实践成为可能。精准农业技术体系的实践与发展，已经引起一些国家科技决策部门的高度重视。 那么什么是智慧农业了，根据维基百科上面的定义智慧农业主要有这些解释。 所谓“智慧农业”就是充分应用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。 智慧农业是农业生产的高级阶段，是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感节点（环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等）和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。 “智慧农业”是云计算、传感网、3S等多种信息技术在农业中综合、全面的应用，实现更完备的信息化基础支撑、更透彻的农业信息感知、更集中的数据资源、更广泛的互联互通、更深入的智能控制、更贴心的公众服务。“智慧农业”与现代生物技术、种植技术等高新技术融合于一体，对建设世界水平农业具有重要意义。 根据最新研究结果显示，我国实施精准农业的近期目标，一方面是总结国外发展经验，根据中国的国情找准自己的切入点，另一方面切实做好有关基于Zigbee无线技术的物联网应用与研究开发，力求走出适合中国国情的精确农业的发展道路。 托普物联网是浙江托普仪器有限公司主要经营项目之一。托普物联网依据自身研发优势，开发了多种模块化智能集成系统。 1、传感模块：即环境传感监测系统。它依据各类传感设备可以完成整个园区或完成对异地园区所需数据监测的功能。
基于物联网的智能农业发展趋势 戴起伟[1] （江苏省农业科学院农业经济与信息研究所） 摘要：智能农业作为现代农业的重要标志和高级阶段，呈现出信息采集智能化、资源利用数字化、信息网络全球化、农产品电子商务分工专业化、信息应用全程化、生产管理智能化等发展趋势。物联网被视为战略新兴产业和新的经济增长点，对于智能农业未来发展具有着前所未有的应用前景，但目前在农业方面的应用还处于起步阶段，文章在分析了物联网技术对于提升农业信息化水平的重要作用后，提出了在农业方面的重点应用领域。 目前，信息技术正日益深刻地改变着世界经济格局、社会形态和人类生活方式，同时也被广泛应用于农业各个领域。智能农业或信息化农业是现代科学技术革命对农业产生巨大影响下逐步形成的一个新的农业形态，其显著特征是在农业产业链的各个关键环节，充分应用现代信息技术手段，用信息流调控农业生产与经营活动的全过程。在智能农业环境下，信息和知识成为重要投入主体，并能大幅度提高物质流与能量流的投入效率，智能农业是现代农业发展的必然趋势和高级阶段。在加快传统农业转型升级的过程中，智能农业将成为发展现代农业的重要内容，为加快发展农村经济，进一步提高农民收入提供新的经济增长极；为加快农业产业化进程，增强农业综合竞争力提供新的技术支撑。 1 智能农业是现代农业的重要标志和高级阶段 现代农业相对于传统农业，是一个新的发展阶段和渐变过程。智能农业既是现代农业的重要内容和标志，也是对现代农业的继承和发展。其基本特征是高效、集约，其核心是信息、知识和技术在农业各个环节的广泛应用。信息技术取代机械与人力，知识要素取代资本要
素和劳动要素，使得信息、知识成为驱动经济增长的主导因素，使农业增长从主要依赖自然资源转向主要依赖信息资源和知识资源。智能农业是低碳经济时代农业发展形态的必然选择，代表了农业发展的根本方向，符合人类可持续发展的愿望。 2 智能农业主要发展趋势 2.1 农作信息采集智能化、资源利用数字化 充分利用现代地球空间与地理信息技术、传感技术、手持便捷信息识别技术等获取与作物生产有关的各种生产信息和环境参数，对耕作、播种、施肥、灌溉、喷药和除草等田间作业进行数字化控制，使农业投入品的资源利用精准化，效率最大化。 2.2 农业信息网络全球化扩展 目前，信息技术已经深刻地渗透到世界的每一个角落。农业信息资源的获取和服务也正打破国界的限制，加速走向国际化和全球化。通过信息网络和各类媒体，农业信息在全世界的流量呈几何级数式扩张，流速也正以前所未有的方式进入高速时代。农业信息化深刻地影响着世界农业资源配制，助推农产品贸易的国际竞争日趋加剧。同时，农业信息资源数据库正向专业化、集成化、共享化和知识化管理方向发展，等等。 2.3 农产品电子商务分工专业化 网络和通讯技术的发展、电子商务交易的普及和成熟，使得通过网络销售农产品，可在瞬间完成信息流、资金流和实物流的交易,农产品电子商务已不再单是产品供求交易的操作，而是前延至产前订单、后续至流通配送等综合性的服务，即紧紧围绕产业链环节，在信息化管理的平台上实现信息共享、管理对接和功能配套。 2.4 农业信息传播多媒体化 视频制作与压缩技术、数字动漫技术、虚拟仿真技术、手机网络传媒技术等多媒体技术，具有传播快、覆盖广、形象生动、丰富多彩、易于操作等特点，为农业复杂问题的简化表达与传播提供了空前的便
物联网在智慧农业中的应用 在传统农业中，灌溉、施肥、喷药，农民全凭经验和感觉。而如今，在智慧农业中，农作物浇水、施肥、打药时间，农作物的空气温度、空气湿度、酸碱度、光照、二氧化碳浓度、土壤水分，做到按需供给，一系列作物在不同生长周期的问题，都有信息化、智能化监控系统实时定量“精确”把关。智能农业、精准农业的发展，智能感知芯片、移动嵌入式系统、无线通信技术等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽，作用显着，具体表现为：在监控农作物灌溉情况、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、土壤污染和土壤pH 值等方面实现科学监测、科学种植, 帮助农民抗灾、减灾[1]. 在智慧农业中，可运用物联网的温度传感器、湿度传感器、PH 值传感器、光照传感器、CO2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH 值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。采用物联网，特别是无线传感器网络来获得作物生长的最佳条件，可以为智慧农业提供科学依据，达到增产增收、改善品质、调节生长周期及提高经济效益的目的。 1 智慧农业 智慧农业是农业生产的高级阶段，是集新兴的互联网、移动通信网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感器节点（环境温湿度传感器、土壤水分传感器、二氧化碳浓度传感器、光照强度传感器等）和无线传感器网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。 1.1 智慧农业定义 “智慧农业”也称为“智能农业”, 它充分应用现代信息技术、计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S 技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现农业可视化远程诊断、远程控制、问题预警等智能管理。智慧农业是以最高效率地利用各种农业资源，最大限度地降低农业成本和能耗、减少
智能能农业物联网计划书 一、智能农业概述 在农业生产过程中，农作物的生长与自然界的多种因素息息相关，其中包括大气温度、大气湿度、土壤的温度湿度、光照强度条件、CO2浓度、水分及其他养分等等。传统农业作业过程中，对这些影响农作物生长的参数进行管理，主要依靠人的感知能力，存在着极大的不准确性，农业生产也就成为一种粗放式管理，达不到精细化管理的要求。 随着科学技术的发展，伴随着城镇化改革的进行，在农业生产过程中，越来越多的劳动力被解放出来，劳动力成本不断增加，传统农业无法进一步的发展，也逐渐滞后于社会的发展。因此，对传统农业的要求在不断提高，将先进技术应用于农业将得到广泛推广，智能农业随之产生。 托普物联网指出所谓的智能农业，指的是将人工智能技术应用于农业领域的一项高新技术。智能农业系统覆盖了从影响农业生产的自然参数的采集，到利用知识推理和计算机技术进行参数分析，最终通过农业专家系统指导农业生产的整个生产管理链。智能农业主要涉及的关键技术包括检测技术、嵌入式技术、通信技术等。 也有人认为智能农业是指在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式，就是农业先进设施与露地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。它集科研、生产、加工、销售于一体，实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产；它集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科，以现代化农业设施为依托，科技含量高，产品附加值高，土地产出率高和劳动生产率高，是我国农业新技术革命的跨世纪工程。 智能农业产品通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。智能农业还包括智能粮库系统，该系统通过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机的连接进行实时观察，记录现场情况以保证量粮库的温湿度平衡。
智慧农业建设果蔬大棚物联网 项 目 方 案
前言 (3) 一、农业物联网在现代设施农业应用的意义 (4) 二、果蔬大棚物联网方案概述 (6) 系统设计原则 (6) 系统功能特点 (7) 系统组成 (8) 系统示意图 (9) 三、各子系统介绍 (9) 环境参数采集子系统 (9) 自动控制系统 (10) 视频监控子系统 (13) 信息发布系统 (14) 四、中央控制室及管理软件平台 (15) 系统平台功能 (15) 数据采集功能 (17) 设备控制 (19) 视频植物生长态势监控功能 (20) 五、项目的需求 (23)
前言 物联网信息技术在2006 年被评为未来改变世界的十大技术之一，是继互联网之后的又一次产业升级，是十年一次的产业机会。总体来说，物联网是指各类传感器和现有的互联网相互衔接的新技术，物物相连，相互感知，若干年后，地球上的每一粒沙子都有可能分配到一个确定地址，它的各种状态、参数可被感知。2009 年8 月温家宝总理在无锡提出"感知中国"，物联网开始在中国受到政府的重视和政策牵引。2010 年国家发布了"十二五"发展规划纲要，其中第十三章“全面提高信息化水平‘第一节’构建下一代信息基础设施”中明确提到：推动物联网关键技术研发
和在重点领域的应用示范。在第五章“加快发展现代农业‘第二节’推进农业结构战略性调整”中提出：加快发展设施农业，推进蔬菜、果蔬、茶叶、果蔬等园艺作物标准化生产。提升畜牧业发展水平。促进水产健康养殖。推进农业产业化经营，促进农业生产经营专业化、标准化、规模化、集约化。推进现代农业示范区建设。第三节“加快农业科技创新”中提出：推进农业技术集成化、劳动过程机械化、生产经营信息化。加快农业生物育种创新和推广应用，做大做强现代种业。加强高效栽培、疫病防控、农业节水等领域的科技集成创新和推广应用，实施水稻、小麦、玉米等主要农作物病虫害专业化统防统治。加快推进农业机械化，促进农机农艺融合。发展农业信息技术，提高农业生产经营信息化水平。 2013 年国家一号文件更是着重讲述物联网技术在农业中的应用。物联网信息技术与现代农业的结合更加是国家重点推动的关键示范应用。 一、农业物联网在现代设施农业应用的意义 我国是农业大国，而非农业强国。近30 年来果蔬高产量主要依靠农药化肥的大量投入，大部分化肥和水资源没有被有效利用而随地弃置，导致大量养分损失并造成环境污染。我国农业生产仍然以传统生产模式为主，传统耕种只能凭经验施肥灌溉，不仅浪费大量的人力物力，也对环境保护与水土保持构成严重威胁，对农业可持续性发展带来严峻挑战。 本项目针对上述问题，利用实时、动态的农业物联网信息采集系统，实现快速、多维、多尺度的果蔬信息实时监测，并在信息与种植专家知识系统基础上实现农田的智能灌溉、智能施肥与智能喷药等自动控制。突破果蔬信息获取困难与智能化程度低等技术发展瓶颈。 目前，我国大多数果蔬生产主要依靠人工经验尽心管理，缺乏系统的科学指导。设施栽培技术的发展，对于农业现代化进程具有深远的影响。设施栽培为解决我国城乡居民消费结构和农民增收，为推进农业结构调整发挥了重要作用，大棚种植已在农业生产中占有重要地位。要实现高水平的设施农业生产和优化设施生物环境控制，信息获取手段是最重要的关键技术之一。
基于物联网的智慧农业发展与应用 顿文涛1， 赵玉成2，袁帅3，马斌强1，朱伟1，李勉1，袁超1，赵仲麟1（1.河南农业大学，河南郑州450002；2.河南省农业机械试验鉴定站，河南郑州450008； 3.四川农业大学机电学院，四川雅安625014） 摘要：本文研究并论述了智慧农业的概念、特点和架构，结合物联网技术，分析了基于物联网的智慧农业在国内外的研究情况与典型应用，事实表明，物联网技术在智慧农业领域具有良好的发展前景。关键词：物联网；传感器；无线传感器网络；智慧农业；应用中图分类号：S126 文献标识码：A 文章编码：1672－6251（2014）12－0009－04 The Development and Application of Wisdom Agriculture Based on the Internet of Things DUN Wentao 1， ZHAO Yucheng 2，YUAN Shuai 3，MA Binqiang 1，ZHU Wei 1，LI Mian 1，YUAN Chao 1，ZHAO Zhonglin 1 (1.Henan Agricultural University,Henan Zhengzhou 450002; 2.Henan Agricultural Mechanical Test Appraisal Station,Henan Zhengzhou 450008; 3.College of Mechanical and Electrical Engineering,Sichuan Agriculture University,Sichuan Ya ′an 625014) Abstract:This paper studies and discussed the concept and characteristics and architecture of wisdom agriculture,and analyzed the domestic and overseas research situation and typical applications of wisdom agriculture based on the Internet of Things technology.The fact showed that Internet of things technology had bright development prospects in the field of wisdom agriculture.Key words:Internet of Things;sensor;wireless sensor network;wisdom agriculture;application 基金项目：国家自然科学基金项目（编号：31100067）；河南农业大学博士科研启动项目（编号：30200345）。 作者简介：顿文涛（1980-），男，工程师，研究方向：计算机网络安全、传感器技术。通信作者：赵仲麟，男，副教授，研究方向：化学生物学、蛋白质工程、信息技术。收稿日期：2014-11-04 农业网络信息 AGRICULTURE NETWORK INFORMATION ·农业信息化· 2014年第12期 在传统农业中，灌溉、施肥、喷药，农民全凭经验和感觉。而如今，在智慧农业中，农作物浇水、施肥、打药时间，农作物的空气温度、空气湿度、酸碱度、光照、二氧化碳浓度、土壤水分，做到按需供给，一系列作物在不同生长周期的问题，都有信息化、智能化监控系统实时定量“精确”把关。智能农业、精准农业的发展，智能感知芯片、移动嵌入式系统、无线通信技术等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽，作用显著，具体表现为：在监控农作物灌溉情况、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、土壤污染和土壤 pH 值等方面实现科学监测、科学种植，帮助农民抗灾、减灾[1]。 在智慧农业中，可运用物联网的温度传感器、湿 度传感器、PH 值传感器、光照传感器、CO 2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH 值、光照强度、土壤养分、CO 2浓度等参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。采用物联网，特别是无线传感器网络来获得作物生长的最佳条件，可以为智慧农业提供科学依据，达到增产增收、改善品质、调节生长周期及提高经济效益的目的。 1智慧农业 智慧农业是农业生产的高级阶段，是集新兴的互 联网、移动通信网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感器节点（环境温湿度传感器、土壤水分传感器、二氧化碳浓度传感器、光照强度传感器等）和无线传感器网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、
基于物联网技术的智能农业 班级：网络B122 学号：201207024232 姓名：周叶 摘要：本文介绍了物联网的概念和体系架构，以及物联网技术的应用，重点介绍了物联网在农业上的应用，引申出智能农业的概念。阐述了智能农业的发展背景以及国内外的研究现状，详细介绍了在智能农业上应用的物联网技术，提出智能农业目前存在的问题以及解决方法。 将物联网技术应用到农业生产和科研中是现代农业依托新型信息化应用的一大进步，可以改变粗放的农业经营管理方式，提高动植物疫情疫病防控能力，确保农产品质量安全，从而引领现代农业的发展，是物联网与农业领域的一次结合，对现代农业具有一定参考意义。 关键词：物联网、智能农业、传感器
目录 1. 引言 (3) 2. 物联网的理解 (3) 2.1 物联网（Internet of things ）的定义 (3) 2.2 物联网的体系架构 (4) 3. 智能农业的发展 (4) 3.1 智能农业的定义 (4) 3.2 智能农业的背景 (4) 3.3 智能农业的研究现状 (5) 3.3.1 国外研究现状 (5) 3.3.2 国内研究现状 (6) 4.智能农业的应用 (7) 4.1 智能灌溉 (7) 4.2 智能温室 (8) 4.3 智能病虫害诊断 (8) 4.4 智能农业的具体应用实例 (9) 5.智能农业中的物联网技术 (9) 5.1 农业信息感知 (10) 5.1.1 作物生长环境感知 (10) 5.1.2 养殖环境感知 (11) 5.1.3 动物识别与生理感知 (11) 5.2 农业信息传输 (11) 5.3 农业信息处理 (12) 6.智能农业的问题与解决办法 (12) 6.1 存在的问题 (12) 6.2 如何解决？ (13) 7. 结语 (13)
农业财政项目申报标准文本项目名称：基于物联网的智慧农业园区建设
一、项目基本信息 单位:万元 1.项目名称基于物联网的智慧农业园区建设 2.行业类别现代农业产业园区公共平台建设 3.项目属性农业信息化项目 4.总投资 其中：申请财政补助 1).中央财政- 2).省级财政 3).市地财政- 4).县及县以下 财政 - 5.项目单位 名称： 地址： 法人代表： 法人代表电话： 开户银行： 银行账号： 二、项目可行性研究报告摘要
单位：万元 1．项目与项目单位概况1）项目概况 江苏南京白马国家农业科技园区于2009年被省政府批准成立，2010年被国家科技部命名为国家级农业科技园区。根据总体发展规划，园区将加快推进农业高新技术产业区、高效生态农业示范区、综合配套服务区和农业科技公共服务平台建设。 为支撑传统农业向现代农业的升级转型，建立一套一体化的智慧农业园区平台显得尤为重要，实现农业生产过程的自动、精准控制，打通农业供应链的全程管理，有效扩展园区农业信息化应用的广度，避免新的信息孤岛的产生，服务园区农业生产、监管的多个用户群体。 本项目着眼于以平台为核心，建立一体化的智慧农业管理和服务平台。打破现有农业信息化各类产品“烟囱式”的建设模式，构建横向有效融合的农业信息化平台，实现最大程度的信息共享和功能复用；以无线传感网络技术、云计算技术、SaaS、PaaS等最新的信息技术为支撑，构建新的“平台式”信息化服务模式，提高信息化平台的可扩充性，降低信息化的建设成本和用户的使用成本。 平台以政府相关监管机构、农户和农业企业等生产者、农用物资供应商和农产品分销渠道商、农业专家、最终消费者等五类用户为目标用户，通过园区服务中心、生产服务中心、应急指挥中心、市场服务中心和产品服务中心等五大中心建设，来实现园区的智慧化管理，满足现代信息管理、智能化生产管理服务和农产品产后服务等要求。 2）项目单位概况 江苏南京白马国家农业科技园区于2009年被省政府批准成立，2010年被国家科技部命名为国家级农业科技园区。目前省农科院、南京农业大学、南京林业大学、农业部南京农机化所、省农机局等高校科研单位相继落户，园区入驻农业龙头企业已近20家，参与园区建设的农民达6000多户，形成了黑莓
托普云农——致力于中国农业信息化的发展！ 农业物联网系统解决方案 随着经济社会的发展，农业已经越发智能化智慧农业是农业生产的高级阶段是集新兴的互联网、移动互联、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感节点（环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等）和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。 基于ZigBee技术的智慧农业解决方案，成本低廉，是一般人都能负担的价格；控制更简单，让每一位刚接触的人都能轻松使用；功耗更低、组网更方便、网络更健壮，给您带来高科技的全新感受。您的温室大棚规模越大，基于ZigBee技术的智慧农业解决方案在使用中，要准确及时地操控所有设备，最值得关注的应该就是网络信号的稳定性。鉴于温室大棚的网络覆盖区域比较广泛，我们贴心为您呈现物联无线组网！智慧农业能有效连接物联Internet通信网关和超出物联Internet 通信网关有效控制区域的其它ZigBee网络设备，实现中继组网，扩大覆盖区域，并传输网关的控制命令到相关网络设备，达到预期传输和控制的效果。基于先进的ZigBee技术，物联无线中继器无需接入网线，就可自行中继组网，扩散网络信号，让网络灵活顺畅运行，保障您的所有设备正常运行。主要采集温湿度，从而控制农植物的水分和光照。 关键词:物联网；智慧农业；云计算；物联网架构；ZigBee I
托普云农——致力于中国农业信息化的发展！ 目录 第一章绪论 (1) 1.1智慧农业产生背景 (1) 1.2物联网技术智能化管理 (1) 1.3系统简介 (1) 第二章总体方案 (3) 2.1 可行性分析 (3) 2.2 风险分析 (3) 2.2.1.区域经济侧重风险分析 (3) 2.2.2.国际经济风险分析 (4) 第三章系统设计 (5) 3.1智慧农业物联网技术分析 (5) 3.2总体设计 (6) 3.2.1智能农业控制系统 (6) 3.2.2云计算系统 (8) 3.3 数据储存与访问设计 (8) 3.4 系统功能架构 (8) 3.5 系统部署架构 (8) 3.6 主要硬件设备 (9) 3.6.1CC2530介绍 (9) 3.6.2芯片引脚功能 (9) 第四章总结 (13) II
智慧农业物联网系统 解 决 方 案 北京创羿兴晟科技发展有限公司
、系统简介 “智慧绿态农业/花卉大棚环境云监测物联网系统”是一套基于 modbus/bacnet协议及lora无线通讯系统平台，实现农业生产的智能化及绿色生态管理。该系统利用多种类型的传感器、自动化控制设备、多功能采集节点，以及无线组网系列设备等组建农业智能化生产与监测专用的无线传感网，对农业生产环节的空气温湿度、光照度、二氧化碳浓度、土壤温湿度等信息进行采集，并传输到云数据管理中心，通过特定的算法建立云数据库，并为农业管理部门及农户提供生产管理依据。此外，农户可在自己的管理权限范围内，对农业生产现场（如农业大棚、大田、水产品养殖场等）进行实时监测、设备远程控制、节能管理以及化肥等化学产品的使用管理，在保证农业生产的同时，实现农业生产的智能化管理，降低农业生产对自然环境的影响，实现农业生产过程的绿色生态管理。 目前，由于人们普遍认为农业本身就是绿色的，所以绝大多数智能农业的项目普遍关注农业生产的智能化，而很少关心农业生产对生态环境的影响。事实上，虽然农业本身是绿色的，但农业生产并不是绿色的，农业生产中使用的化肥、农药以及农机设备均会对自然环境造成影响。因此，“智慧绿态农业/花卉大棚环境云监测物联网系统”在设计思想上，与现有的智能农业物联网系统不同，该系统在实现农业智能化生产的同时，还尽量降低农业生产对环境的影响。通过物联网技术、云计算技术提高我国农业生产的管理水平，推动我国绿色生态农业的发展，提高我国农业的智能化、绿色生产水平，实现农业生产的智能化及绿色生产管理。 北京创羿兴晟科技公司研发了多款lora产品，例终端节点CY-LRB-102终端节点CY-LRB-101lora控制终端CY-LRW-102 lora检测终端CY-LRW-10等产品型号，还有多款产品正在研发中，将窄带物联网技术充分应用于现代农业中，打造智能农业系统。 图1智慧绿态农业物联网系统示意图
基于物联网的智能农业应用 目录 1、研究的背景与意义 (1) 1、1传统农业面临的问题 (1) 1、2精确农业发展现状 (2) 1、3 构建智能精确农业系统的目的与意义 (3) 1、4小结 (3) 2、物联网在智能农业领域的应用 (4) 2、1基于物联网的智能农业系统应用前景展望 (4) 2、2基于物联网的智能农业系统应用优势 (6) 2、3物联网在智能农业领域的应用技术 (5) 2、4典型应用之智能农业大棚 (8) 3、研究综述 (9) 1.研究的背景与意义 我国人口占世界总人口的22%,耕地面积只占世界耕地面积的7%。农业作为第一产业,就是国民经济的基础。我国农业发展需要从传统农业向现代农业转变。 1)《中共中央关于制定国民经济与社会发展第十一个五年规划的 建议》提出“推进现代农业建设”的战略 2)胡锦涛总书记在2010年两院院士大会上指出,要大力发展现代 农业科学技术,推进农业信息化、数字化、精准化 3)《中共中央关于制定国民经济与社会发展第十二个五年规划的 建议》提出要加快发展现代农业,推进农业科技创新,促进农业生产经营专业化、标准化、规模化、集约化 1、1传统农业面临的问题
传统农业生产的物质技术手段落后,主要就是依靠人力、畜力与各种手工工具以及一些简单机械。在现实中主要存在的问题就是: (1)农业科技含量、装备水平相对滞后。 (2)农业生产存在污染与浪费。 (3)农业产出少、农民收入低。 (4)农产品的品种少。 依靠与使用着这些落后的生产工具与生产技术维持着简单再生产,农业生产率低下,农业的产量增长缓慢,农业得不到很好的发展,这从而又反过来阻碍了农业技术的进步以及生产工具的创新。于就是,传统农业的自身发展陷入恶性循环之中。传统农业在向现代农业发展过程中面临着确保农产品总量、调整农业产业结构、改善农产品品质与质量、生产效益低下、资源严重不足且利用率低、环境污染等问题而不能适应农业持续发展的需要。因此,关于智能农业技术的研究,显得非常必要与重要。 1、2精确农业发展现状 精确农业(Precision Agriculture ) 就是当今世界农业发展 的新潮流,就是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,其基本涵义就是 根据作物生长的土壤性状,调节对作物的投入,即一方面查清田块 内部的土壤性状与生产力空间变异,另一方面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,取得经济效益与环境效益。 精确农业由十个系统组成,即全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能 化农机具系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统与培训 系统。其核心就是建立一个完善的农田地理信息系统(GIS),可以说 就是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。精确农业并不 过分强调高产,而主要强调效益。它将农业带入数字与信息时代,就 是21世纪农业的重要发展方向。 精确农业主要内涵包括精确土壤测试技术、精确种子工程、精确平衡施肥技术、精确播种、精确灌溉技术、作物动态监测技术、精确收获等。