物联网技术在设施农业中的应用
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物联网在农业中应用农业作为人类社会的基础产业,一直在不断发展和变革。
随着科技的飞速进步,物联网技术逐渐走进农业领域,为农业生产带来了前所未有的机遇和变革。
物联网技术通过将各种传感器、通信设备和智能控制系统相互连接,实现了农业生产的智能化、精准化和高效化。
物联网在农业中的应用,首先体现在农业环境监测方面。
通过在农田、温室、养殖场等场所部署各类传感器,如温度传感器、湿度传感器、光照传感器、土壤湿度传感器等,可以实时获取农业环境的各种参数。
这些数据被传输到后台的监控系统,农民和农业专家可以通过手机、电脑等终端设备随时随地查看环境信息。
一旦环境参数超出预设的阈值,系统会自动发出警报,提醒农民及时采取措施进行调整,从而为农作物和畜禽创造最适宜的生长环境。
在农业灌溉方面,物联网技术也发挥着重要作用。
传统的灌溉方式往往依靠经验,容易造成水资源的浪费和灌溉不均匀。
而基于物联网的智能灌溉系统,可以根据土壤湿度和作物需水情况精准控制灌溉水量和时间。
传感器实时监测土壤湿度,当土壤湿度低于设定值时,系统自动开启灌溉设备进行灌溉,当湿度达到合适范围时则停止灌溉。
这样不仅节约了水资源,还提高了灌溉效率和农作物的产量和质量。
物联网在农业中的另一个重要应用是精准施肥。
借助土壤养分传感器,能够准确检测土壤中的氮、磷、钾等养分含量。
根据检测结果,结合农作物的生长需求,智能施肥系统可以精确计算出所需肥料的种类和用量,并通过施肥设备进行精准施肥。
这种方式避免了过度施肥和施肥不足的问题,减少了肥料的浪费,降低了农业生产成本,同时也减轻了对环境的污染。
在病虫害监测与防治方面,物联网同样表现出色。
利用图像识别技术和传感器,能够实时监测农作物的生长状况,及时发现病虫害的迹象。
一旦出现病虫害,系统会自动发出预警,并提供相应的防治建议。
此外,还可以通过智能设备释放生物防治剂或精准喷洒农药,提高病虫害防治的效果,减少化学农药的使用量。
农产品质量追溯也是物联网在农业中的重要应用领域。
物联网技术在农业应用随着科技的不断发展,物联网技术在各个行业得到了广泛的应用,农业领域也不例外。
物联网技术的出现为农业生产带来了许多新的机会和挑战。
本文将探讨物联网技术在农业应用中的重要性和潜力。
一、物联网技术的概念物联网技术是指通过感知、识别、定位和监控等技术手段,将各种物体与互联网连接起来,形成一个覆盖范围广泛、网络化的智能生态系统。
通过物联网技术,不同的设备、传感器和农田可以实时互联互通,从而实现对农业生产全过程的数字化、智能化管理。
二、物联网技术在农业生产中的应用1. 农田环境监测物联网技术可以通过传感器实时监测农田的温度、湿度、土壤湿度、光照强度等环境参数,帮助农民及时了解农田的状态。
通过数据分析,农民可以根据不同作物的需求,调整灌溉和施肥的方案,提高农田的利用率和作物的品质。
2. 智能灌溉系统利用物联网技术,可以实现对农田的智能灌溉。
传感器可以感知农田土壤的湿度,根据作物的需水量和环境条件等因素,智能控制灌溉系统的开关。
这样可以避免浪费水资源和人力成本,提高农业生产的效益。
3. 病虫害预警与管理物联网技术还可以应用于农作物的病虫害预警与管理。
通过安装传感器,可以实时监测农田中的病虫害情况,及时发出预警信号。
这样,农民可以提前采取措施,防止病虫害的扩散。
同时,物联网技术也可以实现对农药的合理使用和追溯,减少对环境的污染。
4. 牲畜养殖管理物联网技术在畜牧业中的应用也非常广泛。
通过植入感应芯片,可以实时监测牲畜的位置、健康状况等信息。
农民可以根据这些数据,合理安排饲养管理,提高畜牧业的效益和动物的福利。
5. 物流与溯源管理物联网技术可以实现对农产品的物流和溯源管理。
通过感应器和标签,可以实时追踪农产品的运输路径和温度,确保产品的品质和安全。
同时,物联网技术也可以建立起完整的农产品溯源体系,提高产品的可追溯性和信誉度。
三、物联网技术在农业应用中的优势物联网技术在农业应用中具有许多优势。
首先,它可以实现对农田和作物进行全时全面的监控,提高农业生产的精细化管理水平。
物联网技术在农业行业的应用与前景一、引言农业作为人类生存的基础产业,一直以来都在不断寻求创新和发展。
随着科技的飞速进步,物联网技术逐渐走进了农业领域,为农业生产带来了前所未有的变革。
物联网技术通过将各种传感器、设备和网络连接起来,实现了对农业生产环境、作物生长状况等信息的实时监测和精准控制,极大地提高了农业生产效率和质量,为农业的可持续发展开辟了新的道路。
二、物联网技术在农业中的应用(一)农业环境监测物联网技术可以通过在农田中布置各类传感器,如温度传感器、湿度传感器、光照传感器、土壤酸碱度传感器等,实时采集农业环境的各种数据。
这些数据被传输到中央控制系统,农民可以通过手机、电脑等终端设备随时随地了解农田的环境状况,及时采取相应的措施,如灌溉、通风、遮阳等,为农作物创造最佳的生长环境。
(二)智能灌溉系统基于物联网技术的智能灌溉系统能够根据土壤湿度和作物需水情况自动进行灌溉。
传感器监测土壤水分含量,当水分低于设定阈值时,系统自动开启灌溉设备,精准控制灌溉水量,避免水资源的浪费。
同时,还可以结合天气预报数据,提前调整灌溉计划,提高水资源的利用效率。
(三)精准施肥利用物联网技术,结合土壤养分传感器和作物生长模型,可以实现精准施肥。
传感器检测土壤中的氮、磷、钾等养分含量,系统根据作物的生长阶段和需肥规律,计算出最佳的施肥量和施肥时间,通过自动化施肥设备进行精准施肥,减少肥料的过量使用,降低农业面源污染。
(四)病虫害监测与预警在农田中安装图像传感器和智能分析设备,能够实时监测农作物的生长状况,及时发现病虫害的迹象。
通过对图像数据的分析和处理,结合病虫害数据库,实现病虫害的早期预警。
农民可以根据预警信息采取针对性的防治措施,减少病虫害造成的损失。
(五)农产品质量追溯物联网技术为农产品质量追溯提供了有力支持。
在农产品生产、加工、运输和销售的各个环节,通过安装电子标签、传感器等设备,记录相关信息,如产地、种植过程、农药使用情况、加工流程等。
物联网技术在农业领域的应用手册第1章物联网技术概述 (5)1.1 物联网的起源与发展 (5)1.2 物联网技术的核心组成 (5)1.3 物联网在农业领域的应用前景 (5)第2章农业物联网架构设计 (5)2.1 农业物联网体系结构 (5)2.2 农业物联网硬件设施 (5)2.3 农业物联网软件平台 (5)第3章土壤监测与管理 (5)3.1 土壤水分监测 (5)3.2 土壤养分监测 (5)3.3 土壤环境监测 (5)第4章气象监测与预警 (5)4.1 气象数据采集 (5)4.2 气象灾害预警 (5)4.3 气象数据在农业生产中的应用 (5)第5章水肥一体化管理 (5)5.1 自动灌溉系统 (5)5.2 智能施肥系统 (5)5.3 水肥一体化技术应用 (5)第6章农业病虫害监测与防治 (5)6.1 病虫害监测技术 (6)6.2 病虫害预警与防治策略 (6)6.3 物联网技术在病虫害防治中的应用 (6)第7章农业机械自动化 (6)7.1 农业机械自动导航技术 (6)7.2 农业机械作业监测与调度 (6)7.3 农业无人机应用 (6)第8章农产品溯源与质量控制 (6)8.1 农产品溯源体系建设 (6)8.2 农产品质量安全监测 (6)8.3 物联网技术在农产品溯源中的应用 (6)第9章生态农业与智能养殖 (6)9.1 生态农业物联网技术 (6)9.2 智能养殖系统 (6)9.3 养殖环境监测与调控 (6)第10章农业大数据分析与应用 (6)10.1 农业大数据采集与存储 (6)10.2 农业数据分析方法 (6)10.3 农业大数据在农业生产中的应用 (6)第11章农业电子商务 (6)11.2 农产品线上营销策略 (6)11.3 物联网技术在农业电子商务中的应用 (6)第12章农业物联网未来发展趋势与挑战 (6)12.1 农业物联网技术发展趋势 (6)12.2 农业物联网应用场景拓展 (6)12.3 农业物联网面临的挑战与应对策略 (6)第1章物联网技术概述 (6)1.1 物联网的起源与发展 (6)1.2 物联网技术的核心组成 (7)1.3 物联网在农业领域的应用前景 (7)第2章农业物联网架构设计 (8)2.1 农业物联网体系结构 (8)2.1.1 感知层 (8)2.1.2 传输层 (8)2.1.3 平台层 (8)2.1.4 应用层 (8)2.2 农业物联网硬件设施 (8)2.2.1 传感器 (8)2.2.2 摄像头 (9)2.2.3 RFID标签 (9)2.2.4 通信设备 (9)2.3 农业物联网软件平台 (9)2.3.1 数据存储 (9)2.3.2 数据处理与分析 (9)2.3.3 应用接口 (9)2.3.4 人机交互界面 (9)第3章土壤监测与管理 (9)3.1 土壤水分监测 (9)3.1.1 监测方法 (10)3.1.2 监测频率 (10)3.2 土壤养分监测 (10)3.2.1 监测方法 (10)3.2.2 监测频率 (10)3.3 土壤环境监测 (10)3.3.1 监测内容 (10)3.3.2 监测方法 (11)3.3.3 监测频率 (11)第4章气象监测与预警 (11)4.1 气象数据采集 (11)4.2 气象灾害预警 (11)4.3 气象数据在农业生产中的应用 (12)第5章水肥一体化管理 (12)5.1 自动灌溉系统 (12)5.1.2 控制单元 (12)5.1.3 执行器 (13)5.1.4 灌溉设备 (13)5.2 智能施肥系统 (13)5.2.1 施肥策略 (13)5.2.2 施肥设备 (13)5.2.3 智能调控 (13)5.3 水肥一体化技术应用 (13)5.3.1 节水节肥 (13)5.3.2 提高产量和品质 (14)5.3.3 环保节能 (14)5.3.4 便捷管理 (14)第6章农业病虫害监测与防治 (14)6.1 病虫害监测技术 (14)6.1.1 病虫害识别技术 (14)6.1.2 病虫害发生规律预测技术 (14)6.1.3 病虫害监测设备和技术 (14)6.2 病虫害预警与防治策略 (14)6.2.1 病虫害预警技术 (15)6.2.2 病虫害防治策略 (15)6.3 物联网技术在病虫害防治中的应用 (15)6.3.1 物联网技术在病虫害监测中的应用 (15)6.3.2 物联网技术在病虫害防治执行中的应用 (15)第7章农业机械自动化 (15)7.1 农业机械自动导航技术 (15)7.1.1 惯性导航技术 (15)7.1.2 GPS导航技术 (16)7.1.3 视觉导航技术 (16)7.2 农业机械作业监测与调度 (16)7.2.1 作业监测技术 (16)7.2.2 作业调度技术 (16)7.3 农业无人机应用 (16)7.3.1 航测与遥感 (16)7.3.2 精准施肥 (16)7.3.3 病虫害监测与防治 (16)7.3.4 农田灌溉 (16)第8章农产品溯源与质量控制 (17)8.1 农产品溯源体系建设 (17)8.1.1 溯源体系架构 (17)8.1.2 溯源关键技术 (17)8.1.3 溯源体系应用与推广 (17)8.2 农产品质量安全监测 (17)8.2.1 监测内容与方法 (18)8.2.3 监测结果应用 (18)8.3 物联网技术在农产品溯源中的应用 (18)8.3.1 传感器技术 (18)8.3.2 射频识别技术(RFID) (18)8.3.3 数据分析与挖掘 (18)8.3.4 智能监管平台 (18)第9章生态农业与智能养殖 (19)9.1 生态农业物联网技术 (19)9.1.1 物联网技术在生态农业中的应用 (19)9.1.2 生态农业物联网平台的构建 (19)9.1.3 生态农业物联网技术的应用案例 (19)9.2 智能养殖系统 (19)9.2.1 智能养殖系统的组成 (19)9.2.2 智能养殖系统的关键技术 (19)9.2.3 智能养殖系统的应用案例 (19)9.3 养殖环境监测与调控 (20)9.3.1 养殖环境监测技术 (20)9.3.2 养殖环境调控技术 (20)9.3.3 养殖环境监测与调控系统的设计与实现 (20)第10章农业大数据分析与应用 (20)10.1 农业大数据采集与存储 (20)10.1.1 数据采集 (20)10.1.2 数据存储 (20)10.2 农业数据分析方法 (21)10.2.1 描述性分析 (21)10.2.2 关联性分析 (21)10.2.3 预测分析 (21)10.2.4 优化分析 (21)10.3 农业大数据在农业生产中的应用 (21)10.3.1 精准农业 (21)10.3.2 农业病虫害监测与预警 (21)10.3.3 农业资源管理 (21)10.3.4 农业市场分析 (22)10.3.5 农业政策制定 (22)第11章农业电子商务 (22)11.1 农业电子商务概述 (22)11.2 农产品线上营销策略 (22)11.3 物联网技术在农业电子商务中的应用 (22)第12章农业物联网未来发展趋势与挑战 (23)12.1 农业物联网技术发展趋势 (23)12.1.1 大数据与人工智能技术的融合 (23)12.1.2 传感技术的创新与发展 (23)12.1.3 低功耗广域网技术的应用 (23)12.1.4 开放式平台与生态系统的构建 (23)12.2 农业物联网应用场景拓展 (24)12.2.1 智能种植 (24)12.2.2 智能养殖 (24)12.2.3 农产品追溯与供应链管理 (24)12.2.4 农业社会化服务 (24)12.3 农业物联网面临的挑战与应对策略 (24)12.3.1 技术挑战 (24)12.3.2 应用挑战 (24)12.3.3 政策与产业挑战 (24)第1章物联网技术概述1.1 物联网的起源与发展1.2 物联网技术的核心组成1.3 物联网在农业领域的应用前景第2章农业物联网架构设计2.1 农业物联网体系结构2.2 农业物联网硬件设施2.3 农业物联网软件平台第3章土壤监测与管理3.1 土壤水分监测3.2 土壤养分监测3.3 土壤环境监测第4章气象监测与预警4.1 气象数据采集4.2 气象灾害预警4.3 气象数据在农业生产中的应用第5章水肥一体化管理5.1 自动灌溉系统5.2 智能施肥系统5.3 水肥一体化技术应用第6章农业病虫害监测与防治6.1 病虫害监测技术6.2 病虫害预警与防治策略6.3 物联网技术在病虫害防治中的应用第7章农业机械自动化7.1 农业机械自动导航技术7.2 农业机械作业监测与调度7.3 农业无人机应用第8章农产品溯源与质量控制8.1 农产品溯源体系建设8.2 农产品质量安全监测8.3 物联网技术在农产品溯源中的应用第9章生态农业与智能养殖9.1 生态农业物联网技术9.2 智能养殖系统9.3 养殖环境监测与调控第10章农业大数据分析与应用10.1 农业大数据采集与存储10.2 农业数据分析方法10.3 农业大数据在农业生产中的应用第11章农业电子商务11.1 农业电子商务概述11.2 农产品线上营销策略11.3 物联网技术在农业电子商务中的应用第12章农业物联网未来发展趋势与挑战12.1 农业物联网技术发展趋势12.2 农业物联网应用场景拓展12.3 农业物联网面临的挑战与应对策略第1章物联网技术概述1.1 物联网的起源与发展物联网(Internet of Things,简称IoT)的概念最早可以追溯到1999年,由美国麻省理工学院的AutoID实验室提出。
《基于物联网的设施农业温室大棚智能控制系统研究》篇一一、引言随着科技的进步与物联网技术的迅速发展,农业现代化逐渐展现出其全新的面貌。
设施农业作为现代农业的重要组成部分,其智能化、自动化水平已成为衡量一个国家农业现代化程度的重要标志。
而作为设施农业核心的温室大棚,其智能控制系统的研究与应用更是对农业生产效率、环境控制、作物生长等方面产生了深远的影响。
本文将重点研究基于物联网的设施农业温室大棚智能控制系统,旨在推动设施农业的进一步发展。
二、物联网在设施农业中的应用物联网技术以其独特的优势,为设施农业带来了革命性的变革。
物联网技术通过传感器、网络通信、云计算等技术手段,实现了对农业生产环境的实时监测、智能控制以及数据化管理。
在设施农业中,物联网技术的应用主要体现在温室大棚的智能控制系统中,通过对温室内环境因素的实时监测与调控,为作物生长提供最适宜的环境条件。
三、温室大棚智能控制系统的研究1. 系统架构设计基于物联网的温室大棚智能控制系统主要包括感知层、网络层和应用层。
感知层通过各类传感器实时采集温室内的温度、湿度、光照、CO2浓度等环境因素;网络层通过无线通信技术将感知层的数据传输至云端服务器;应用层则通过云计算技术对数据进行分析处理,并根据预设的算法对温室环境进行智能调控。
2. 环境因素监测与调控系统通过传感器实时监测温室内的环境因素,当环境因素超出预设的范围时,系统将自动启动调控设备,如加热器、湿帘、通风设备等,以调整温室内的环境条件。
同时,系统还可以根据作物的生长需求,自动调节灌溉系统,为作物提供适量的水分。
3. 智能决策与控制系统通过云计算技术对采集的数据进行分析处理,根据作物的生长需求以及环境因素的变化,自动生成智能决策。
系统可以根据决策结果自动调整温室环境,为作物提供最适宜的生长环境。
此外,系统还可以根据用户的需求,实现远程控制,方便用户随时随地对温室进行管理。
四、系统实现与优化1. 系统实现基于物联网的温室大棚智能控制系统需要结合硬件设备与软件系统。
物联网技术在农村发展中的应用一、物联网技术在农业生产中的应用物联网技术在农业生产中的应用,包括智能农业、物联网数据采集、智能灌溉、智能养殖等方面。
智能农业指利用物联网技术对农作物进行实时监测和控制,通过数据分析、预测和决策支持,优化农业生产全过程。
1.物联网数据采集物联网技术在农业生产中的首要应用是通过物联网传感器实现精准农业管理,采集和监测种子、土壤、空气、水、肥料等农业相关数据,获取满足精准管理的数据支持。
物联网传感器可以将传感器数据通过云计算和大数据技术进行深度加工,实时追踪、分析种植活动及环境变化,通过数据共享,可为农业科研工作者和农业生产者提供准确的信息参考。
2.智能灌溉农田灌溉是农业生产的重要组成部分。
传统的灌溉方法往往存在水资源浪费、土地沙化等问题。
而物联网技术可以实现智能灌溉,通过物联网传感器采集土地的水分含量、温度和其他环境信息,经过计算机分析、模拟,并利用NASA的气象数据,确定灌溉的最优时间和数量,实现精准、合理的农田灌溉,从而节省水资源,提高产量。
3.智能养殖物联网技术在农业生产中还应用于畜禽养殖。
通过物联网传感器收集养殖场所温度、湿度、二氧化碳、氧气、饮水量等数据信息,提供实时监测、预测、控制的能力,可实现科学而精确的饲料配比和养殖管理,保证畜禽在适宜环境下健康成长,提高养殖效益。
二、物联网技术推动农村发展的新模式物联网技术的应用推动了农村的发展,创造了新的产业模式。
1.农业供应链模式物联网技术的应用,使得农民可以将他们生产的产品与农业供应链系统紧密结合,从而实现生产环节与销售环节的高效对接,增加农业产品的销售额。
通过物联网技术,农民可以掌握到农产品的生产过程和信息,维护自己的知识产权,保证高品质、高效率的生产。
2.智慧农村模式智慧农村是指在农村实现全方位、全生命周期、全产业链的信息化、智能化、数字化生产、生活和管理模式。
物联网技术的应用,可以推动实现智慧农村建设。
物联网技术可以实现农业生产全面信息化、数字化。
物联网技术在农业生产中的应用物联网是指各种物理设备、传感器、互联网等通过互联互通的技术手段实现信息交互和智能控制的一种新型计算机技术。
随着农业生产的不断发展,物联网技术正在逐渐应用到农业生产中,对提高农业生产效率、降低生产成本、改善农产品品质和增加农产品附加值等方面产生着积极的促进作用。
一、农业生产的物联网化在农业生产领域,物联网技术主要涉及现代化农业基础设施的建设、生产过程的监管和精准化农业的实现。
通过将各种传感器、控制器、执行器、监控器等设备集成在一起,形成一个完整的物联网体系,实现对农业生产环节的动态监控和数据分析,可以大大提高农业生产的效率和质量。
1、现代化农业基础设施建设现代化农业基础设施建设是物联网技术在农业生产中的重要应用。
通过智能化农业设施的建设和运营,可以实现土地利用的最大化,促进农业产业化和市场化。
例如,农业用水的自动化控制、温室大棚的智能控制、肥料和农药的自动喷洒、智能粮仓等设施的建设,都是利用物联网技术来实现的。
2、生产过程监管物联网技术在农业生产中的另一个应用是监管生产过程。
通过无线传感器网络和数据中心的连接,可以实时监控土壤温度、湿度、pH值、氧气含量等环境数据,及时掌握作物生长状态和生长过程中的变化。
通过数据分析,可以制定出最优化的生产方案,为精准化农业生产提供科学依据。
3、精准化农业实现精准化农业是利用先进的科技手段对农业生产进行智能化管理和控制,以实现对产量、品质和生产成本的精准分析和优化调整。
利用物联网技术,可以在农业生产中实现无人机飞控、智能种植、智能灌溉、智能施肥、精准农药、智能采摘等一系列水稻、小麦、玉米、蔬菜、水果、动植物养殖等环节的实现。
二、物联网技术在农业生产中的优势物联网技术在农业生产中有以下几个优势:1、提高生产效率物联网技术可以实时监控农业生产过程中的各个环节和数据,精准掌握农业生产情况,使农业生产过程更加精细化、规模化和智能化。
同时,还可以通过大数据的分析和挖掘,及时反馈生产过程中的问题,优化农业生产流程,提高生产效率。
物联网技术在农业领域的应用现状与问题分析物联网技术是当今科技领域的热门话题之一。
随着技术的迅速发展和成本的下降,物联网技术在农业领域的应用也越来越广泛。
本文将就物联网技术在农业领域的应用现状进行深入分析,并探讨所面临的问题。
一、物联网技术在农业领域的应用现状物联网技术在农业领域的应用主要围绕着提高农业生产效率、减少资源浪费、改善农业生产环境等方面展开。
首先,物联网技术可以应用于农业设施智能化管理。
通过传感器监测土壤湿度、温度、光照等参数,农民可以实时获取农田的信息,从而科学调整水肥管理,提高作物产量。
此外,物联网技术还能实现智能灌溉、施肥和病虫害监测,让农民能够远程控制和监测农田,减少了人工劳动和资源消耗。
其次,物联网技术也被广泛应用于农产品的溯源和质量控制。
通过物联网技术,可以实现对农产品生产、包装、运输等环节进行全程监控和记录,确保农产品的质量安全。
消费者可以通过扫描产品上的二维码或标签,获取产品的生产信息、溯源数据等,增加了消费者的信任度,提高了农产品的市场竞争力。
此外,物联网技术在农业机械化方面也发挥了积极作用。
通过将传感器和物联网技术应用于农业机械设备,可以实现对机械状态的实时监测和维修保养的提醒,减少机械损坏和故障的发生。
此外,物联网技术还可以实现农机的智能调度和优化,提高农机的利用率,减少农民的劳动强度。
二、物联网技术在农业领域应用的问题分析虽然物联网技术在农业领域的应用取得了一些成果,但仍然面临许多挑战和问题。
首先,物联网技术的应用需要解决网络连接和传输问题。
农田通常分布于偏远地区,信号覆盖不稳定,存在网络连接困难的情况。
同时,采集到的数据需要实时传输到农民的手机或电脑上进行处理和分析,这就要求网络传输速度快、稳定性强。
目前,虽然有了4G和5G技术,但在农村地区的普及程度还较低,需要相关部门加大网络建设力度。
其次,物联网技术在农业领域的应用还需要克服数据分析和决策支持的问题。
传感器采集到的大量数据需要进行处理和分析,提取有用的信息。
物联网在农业领域的应用物联网(Internet of Things,简称IoT)是指通过互联网,在物体之间建立起互相通信和数据交互的智能网络系统。
在农业领域,物联网的应用已经带来了革命性的变化和巨大的价值。
本文将探讨物联网在农业领域的应用,并分析其带来的优势和挑战。
一、物联网在农业监测和管理上的应用物联网技术为农业提供了精确、实时的监测和管理平台。
通过将传感器和设备部署在农田和农业设施中,农民可以实时获取土壤湿度、温度、气象变化等数据,从而调整灌溉、施肥等农业活动,提高农作物的产量和品质。
1. 水资源管理物联网技术可以监测和管理农田的水资源利用。
传感器可以测量土壤湿度和作物水分需求,通过数据分析和预测模型,农民可以根据实际需要进行灌溉,避免过度用水和浪费。
2. 智能灌溉系统物联网技术可以实现智能灌溉系统的建立。
传感器可以实时监测土壤状态和气象条件,将数据传输到云端平台进行分析,通过无线通信将灌溉指令传送到执行设备。
智能灌溉系统可以根据作物需求和环境条件,进行自动化的精确灌溉,极大地提高了水资源的利用效率和农作物的生长质量。
3. 病虫害预警和管理物联网技术可以提供农业病虫害的实时监测和预警系统。
传感器可以监测农田中的温度、湿度等环境参数,结合图像识别技术可以实时检测和识别病虫害的发生。
通过数据分析和模型预测,农民可以提前采取相应措施,有效防控病虫害的发生和传播。
二、物联网在农业生产上的应用物联网技术在农业生产方面的应用,可以帮助农民提高效率、降低成本,并改善农作物的品质。
1. 智能养殖系统物联网技术可以应用于畜牧业和水产养殖业,实现智能养殖系统的建立。
通过传感器监测动物或鱼类的生长状况、饲料消耗等指标,结合数据分析和模型预测,农民可以进行精确饲养管理,提高养殖效益和产量。
2. 精准农药和肥料施用物联网技术可以实现农药和肥料的精准施用。
通过传感器监测土壤和作物的营养状况、病虫害情况等,结合云端分析和模型预测,农民可以根据不同地块和作物的需求,精确控制农药和肥料的施用量和时间,减少浪费和对环境的污染。
物联网技术在设施农业中的应用作者:阎世江张京社柴文臣来源:《长江蔬菜·学术版》2016年第10期摘要:从物联网的概念、国内外物联网技术应用的现状等方面论述了物联网技术在我国设施农业中的应用情况,分析其中的不足,并提出解决的方法,展望了未来设施农业物联网技术的发展前景。
关键词:物联网技术;设施农业;应用中图分类号:S126 文献标识码:A 文章编号:1001-3547(2016)20-0041-03近年来,随着农业物联网技术的不断发展,其应用已经涉及农、林、牧、副、渔及农产品加工、运输与流通等多个领域。
其中以设施农业的发展最为迅速,这是因为设施农业是在人为可控环境下进行的农业生产,更有利于物联网技术发挥其精准高效的特性,因此设施农业物联网技术的推广应用成效最为显著,前景十分广阔。
笔者从事设施农业生产多年,致力于研究物联网技术在设施农业中的应用,通过查阅资料、走访调查,从多个角度阐述物联网技术在设施农业中的发展、应用情况,以期为我国农业的发展贡献自己的绵薄之力。
1 物联网的概念物联网(Internet of things)一词是美国麻省理工学院的Kevin Ash-ton教授在20世纪90年代研究无线射频技术时提出来的,通俗的讲,其是指在“互联网概念”基础上,物与物之间进行信息交换和通讯的一种网络概念。
其中射频识别(RFID)是能让物品“说话”的一种技术,通过无线数据通信网络把物品信息集中到处理系统实现分析和处理,并且能通过开放性的计算机网络实现信息的交换和共享。
2005年国际电信联盟(ITU)发布的《ITU互联网报告物联网》中,物联网的定义和范围进一步扩大,是指由RFID、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备按协议把任何物品互相连接,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概念[1]。
所谓农业物联网是指物联网技术在农业中的应用,具体有农作物生产、农产品经营、设施管理和信息服务等,它利用各类传感设备,采集相关信息,通过无线网络、移动通信无线网和互联网传输,在智能化操作终端显示,实现了农业产前、产中、产后的全过程监控,以利于我们科学决策[2]。
2 物联网技术在国外设施农业中的应用现状物联网技术诞生在国外,因此国外设施农业物联网发展较快,20世纪90年代后期就有较多报道,如英国研发的禁止外来人员非法进入设施的警报系统和温室内温度调节系统、远程灌溉系统等;日本研究名为“Open Plannet,OP”的监控系统,实现了温室环境和视频的实时动态监控[3];荷兰研究的花卉植物生长控制系统;美国加州研发的草莓培育物联网系统,能够实时监测草莓生长情况及土壤、环境空气的温湿度变化,自动控制施肥与浇水。
在体会到物联网技术的优势后,一些发达国家大面积推广这一技术,除对农作物的生长环境进行监测外,还对使用农业机械、后续的加工、物流进行监控,使物联网技术的应用更加完善[4]。
应用成熟的有英国的农业管理与决策系统、美国的作物决策系统等[2]。
其中,尤其值得我们学习的是这些国家将农业知识与应用系统有效结合,采集大量第一线数据,为育种、土壤水肥管理、病虫害防治、农产品采收加工、物流等全过程提供信息化的服务。
3 我国物联网的研究我国物联网的研究晚于国外发达国家。
2011年,国家农业部发布了《全国农业农村信息化发展“十二五”规划》,标志着国家级物联网应用示范工程立项并开始启动,2013年,上海、天津、安徽成为我国农业物联网区域试点[5],标志着我国农业物联网发展驶入快车道。
3.1 我国物联网技术发展情况据统计,全国已有8个省(区、市)承担了国家级物联网应用示范工程和农业物联网区域工程,通过实施取得了阶段性成果,也带动了周边地区农业物联网的发展。
其中有代表性的如北京市开展了农业物联网在农业用水管理、环境调控、设施农业等方面的应用示范[6];江苏省开发了基于物联网的智能农业管理平台,侧重对设施农业、猪的养殖环境监控,实现了自动化,并开始推广[7];天津市建设了总面积逾667 hm2的核心试验基地,开展了约1 000栋节能温室的示范应用,建成了农业物联网平台,研究了设施环境信息监督、智能化控制与管理等物联网技术。
此外,国内许多企业也参与到农业物联网的研发中,如北京紫藤连线科技有限公司、大唐移动通信设备有限公司等在开发硬件的同时,还提出了整体解决方案,以适应客户的生产需要[8]。
上述系统的基本结构类似,如图1所示,即在温室中安装传感器,通过无线网络与手机网络、互联网相连,使用户可以通过手机或电脑访问该网络,实时监控温室的情况,如温度、湿度、作物生长等,也可以与专家在线交流。
3.2 物联网技术在设施农业中的应用物联网技术是以传感器为基础,设施农业物联网常用传感器包括光照传感器、湿度传感器、压敏(流体)传感器以及生物生长特性传感器等。
另外,CMOS图像传感器(摄像头)也可用于监控作物的生长。
在设施内安装探测温度、湿度、光照、CO2浓度等的无线传感器、摄像头,将若干传感器与控制器链接,可实时查看温室内的温度、湿度、光照、CO2浓度等信息。
传感器采集数据后,通过数据采集传输技术、电子标签技术、云计算等,将数据反馈给控制系统和执行系统,由计算机控制温室的施肥、灌溉、门窗开闭、温度升降等。
园区管理者可以通过手机或电脑了解温室的情况,并远程控制调节温度、湿度、光照、CO2浓度的设备,提高工作效率[9]。
采用传统种植方式,温室内用工多、工作繁重。
而现在,工作人员通过物联网收集数据,可实时监控温室作物的生长参数,了解作物不同生长阶段应采取的栽培措施,及如何提高产品的营养品质、风味品质和外观品质、降低农药残留量等,实现栽培技术的精确控制。
如遇到解决不了的问题,用户可以登录农业物联网信息平台,将相关农业生产现场参数上传到云计算中心,中心经过选择后,筛选出对应的专家进行指导,并将相关信息发送到用户的手机上,用户就可以与专家进行远程交流了。
4 设施农业物联网面临的问题及应对举措从总体上看,设施农业物联网是一项复杂的系统工程,目前主要在设施农业示范园区中应用,距离大规模应用还有很长的路要走。
笔者经过分析发现我国设施农业物联网存在以下3个方面的问题。
4.1 专用传感器的缺乏如前所述,传感器是物联网技术的基础,但国内生产的农用传感器质量参差不齐,性能差、监测数据不准确且没有合适的标准,因此,传感器只得依赖进口。
正如农业部信息中心主任李昌健所说:“我国农用传感器种类不到世界的10%,市场上主要为进口设备,应在覆盖面、适用性上下功夫[4]。
”我国相关企业、科研单位应加大传感器的研发力度,研制具有我国自主产权的农业传感器。
4.2 资金的缺乏设施农业物联网要求有配套的基础设施,而这一建设需要的资金较多,维护更新的资金也较多,投资回报周期长。
目前,我国的设施生产多以小农户为主,对于一家一户的经营来讲,物联网设施所需资金偏高[5],大面积推广仍有一定的难度,只有等经营达到一定的规模才有可能应用。
针对建设资金缺乏的情况,建议以政府投入为主,采取政府补贴的形式,据报道,有关部门正在准备建立农业信息补贴制度,以加快农业物联网的推广[5];同时应积极引入社会资金,使投资多元化。
4.3 软件产品研发的缺乏目前国内设施农业生产中已有的物联网主要停留在数据监测与初步分析上,对数据进行二次加工的很少,没有实现真正意义上的智能控制,这实质上是缺乏相应的软件产品。
建议科研人员借鉴国外的经验,认真分析,结合我国农业物联网发展情况,开发相应的软件,对搜集的数据进行充分加工利用。
5 未来研究的方向未来设施农业物联网的研究可以从以下5个方面入手。
5.1 打造一批农业物联网关键技术和设备着力研制运行稳定、寿命长的传感器,开展农业物联网技术系统的自主研发,加强动植物生长过程的数字化监测。
5.2 注重数据的分析通过分析各类型数据发现农作物生长规律,建立设施作物生长管理模式、病虫害防治模式等[10,11]。
5.3 研究和制定一批农业物联网行业标准联合各单位,研究和编制农业领域专用条形码(一维码、二维码)、电子标签等的使用规范。
5.4 形成可推广的技术模式针对设施农业、农产品质量安全、农产品电子商务等的监测监控,开发相应的全过程管理系统,构建全程技术服务体系。
5.5 培育农业物联网产业按照引进、消化、吸收、再创新的模式,积极推进农业物联网设备制造、软件开发及相关服务,培育产业化研究基地、中试基地和生产基地,积极推广这一技术,促进其发展。
参考文献[1] 姚世凤,冯春贵,贺圆圆,等.物联网在农业领域的应用[J].农机化研究,2011(7):190-192.[2] 余欣荣.物联网改变农业、农民、农村的新力量农业物联网知识读本[M].合肥:安徽科学技术出版社,2012:63-64.[3] 张唯,刘婧.设施农业种植下物联网技术的应用及发展趋势[J].科技广场,2012(1):238-241.[4] 唐珂.国外农业物联网技术发展及对我国的启示[J].中国科学院院刊,2013,28(6):700-707.[5] 乔金亮.物联网如何和农业更好结合[N].经济日报,2013-11-5(13).[6] 许世卫.我国农业物联网发展现状及对策[J].中国科学院院刊,2013,28(6):686-692.[7] 刘家玉,周林杰,荀广连,等.基于物联网的智能农业管理系统研究与设计——以江苏省农业物联网平台为例[J].江苏农业科学,2013,41(5):377-380.[8] 李作伟.物联网技术在设施农业中应用的调查研究[D].郑州:河南科技大学,2012.[9] 李作伟,丁捷,毛鹏军.设施农业物联网关键技术及工程化应用探讨[J].农业工程,2012(2):35-38.[10] 臧贺藏,王来刚,李国强,等.物联网技术在我国粮食作物生产过程中的应用进展[J].河南农业科学,2013(5):20-23.[11] 马兴,王巍,韩洁,等.以物联网技术加快实现农业现代化[J].山西农业科学,2011(4):376-378.。