基于物联网技术的智能农业
- 格式:docx
- 大小:145.29 KB
- 文档页数:15
物联网技术在智慧农业中的应用案例分享智慧农业是指利用现代信息技术,尤其是物联网技术,实现农业生产全过程的智能化、自动化和精细化管理的一种农业生产模式。
物联网技术的应用在智慧农业中具有巨大的潜力和实际意义。
下面将分享几个物联网技术在智慧农业中的应用案例。
1. 智能灌溉系统智能灌溉系统利用物联网技术监测土壤湿度、气象条件以及作物需水量等信息,实现自动化的灌溉调度。
通过传感器搜集土壤湿度数据,系统可以准确分析作物的需水量,并根据气象预报和作物生长期的需要,自动控制灌溉系统开关。
这样可以避免浪费水资源和过度灌溉,提高灌溉效率,优化作物生长环境,从而增加产量。
2. 牲畜养殖监测通过物联网技术,可以对牲畜进行远程监测和管理。
例如,在奶牛养殖场中,可以通过安装传感器监测牛群的饮水量、体温、活动量等数据。
这些数据可以实时传输到云服务器中,养殖人员可以随时通过手机或电脑终端观察牛群的健康状况。
当某只牛的体温异常或者饮水量过低时,系统会自动发出报警,并提供相应的处理建议。
这样可以及时发现病情,减少养殖人员的劳动强度,提高养殖效益。
3. 精准施肥系统精准施肥是提高农产品质量和环境友好型农业的重要手段。
物联网技术在智慧农业中的应用使得精准施肥成为可能。
通过安装土壤传感器和气象站,系统可以实时监测土壤中的养分含量、作物需求以及气象条件等信息。
根据这些数据,系统会自动调整施肥机的喷施量和喷施时间,实现个体化的施肥操作。
这样可以减少农药和化肥的使用量,降低环境污染,提高农产品的品质。
4. 无人机植保物联网技术与无人机技术的结合,为智慧农业带来了全新的应用方式。
通过搭载传感器的无人机,可以实现高效、快速的植保作业。
无人机可以通过物联网技术获取到农田的作物生长情况、病虫害程度和化肥施用情况等信息,根据这些数据进行智能化的植保喷洒。
相比传统的人工植保作业,无人机植保具有作业速度快、精度高、效果好等优势。
5. 农产品追溯系统物联网技术可以实现对农产品全过程进行监测和追溯。
基于物联网的智能农业系统研究及应用一、引言随着信息技术的快速发展,物联网技术逐渐被各行各业应用,农业行业也不例外。
智能农业系统基于物联网技术,通过对农业生产、农产品流向等环节进行信息化监控,从而提高农业生产效率和产品品质,实现农业可持续发展。
本文将探讨基于物联网的智能农业系统的研究现状、技术特点及应用实践。
二、智能农业系统的研究现状目前,国内外学者已经对智能农业系统进行了多年的研究,成果丰硕。
笔者通过文献检索,发现现有研究主要集中在以下几个方面。
1.农业环境监测技术农业环境监测技术是智能农业系统中的一项关键技术。
研究者通过传感器、监测设备等手段,对农田土壤、气候、水位等环境参数进行实时监测和数据采集。
这些数据可以作为决策支持、精细管理的参考依据,有助于提升农业生产效率。
另外,基于这些数据可以建立数据分析模型,通过对数据进行分析,预测农作物的发展趋势和较好的种植策略。
2.农业生产智能化技术智能农业系统还包括影响农业生产效率的智能化技术。
例如,智能灌溉系统可以根据农田土壤的湿度、气象状况、植物需求等情况,智能化决策灌溉时机、灌溉量和方式,提升农业水利利用率。
而智能施肥系统则可以通过控制农田肥料供应,监控施肥效果和较好的施肥策略,提升农作物产量和品质。
3.农产品溯源技术农产品品质和安全是消费者关注的重点问题之一。
智能农业系统中的农产品溯源技术,可以对农作物的生长周期、管理过程、加工信息等进行记录和审核,确保农产品的溯源可追溯性,实现了对农产品从生产到输送、销售全流程的监管。
三、智能农业系统的技术特点智能农业系统具有以下几个技术特点。
1.信息化管理智能农业系统通过信息化手段对农业生产各环节进行实时监控和数据采集,从而实现了精细化管理。
这使得农民能够更好地了解农作物的生长周期和需求,有针对性地开展作业,减少资源浪费和开支。
2.智能化决策智能农业系统中的各种智能化技术,可以实现数据的处理、分析和预测。
通过对数据的分析和处理,系统可以较快地形成较好的决策方案,使得农业生产更加高效。
基于物联网的智能农业环境监控与控制系统智能农业是利用物联网技术来提高农业的生产效率和质量的一种新型农业管理模式。
基于物联网的智能农业环境监控与控制系统是智能农业的核心组成部分,它通过实时监测和控制农业生产过程中的环境参数,提供精准的灌溉、施肥、温湿度调控等服务,从而实现农业生产的智能化、自动化和精细化。
本文将详细介绍基于物联网的智能农业环境监控与控制系统的原理、优势及其在农业生产中的应用。
一、基于物联网的智能农业环境监控与控制系统的原理基于物联网的智能农业环境监控与控制系统由传感器网络、数据传输网络、云计算和决策支持系统等组成。
传感器网络是整个系统的核心,它通过安装在农田、温室等地的传感器采集环境参数,如温度、湿度、土壤湿度、二氧化碳浓度等。
采集到的数据通过数据传输网络传输到云计算平台,经过分析和处理后,最终送到决策支持系统显示和处理。
决策支持系统通过对数据分析和预测,给出农业生产中的指导意见和控制指令,以实现环境参数的精确调控。
二、基于物联网的智能农业环境监控与控制系统的优势1. 实时监测:基于物联网的智能农业环境监控与控制系统能够实时监测农田、温室等环境参数的变化,保持农作物生长环境的稳定性。
2. 精确控制:通过传感器采集到的数据,系统可以精确调控温湿度、灌溉量等参数,保持最佳的生长条件,提高农作物的产量和品质。
3. 自动化运行:系统采用自动化控制技术,能够自动调整环境参数,减轻农民的劳动强度,提高生产效率。
4. 安全高效:系统能够快速发现并处理温室火灾、农田虫害等突发事件,保证农业生产的安全性和高效性。
5. 节能减排:通过合理控制灌溉和肥料的使用量,系统能够节约能源和减少环境污染。
三、基于物联网的智能农业环境监控与控制系统的应用基于物联网的智能农业环境监控与控制系统在农业生产中得到了广泛的应用。
其中,温室蔬菜种植是一个典型的应用场景。
通过安装在温室内的传感器,系统能够实时监测温度、湿度和CO2浓度等参数,并自动调控温湿度等环境参数,保持最佳生长条件。
物联网技术在智能农业中的应用研究在当今科技飞速发展的时代,物联网技术正逐渐渗透到各个领域,为传统行业带来了前所未有的变革。
其中,农业作为人类生存的基础产业,也受益于物联网技术的应用,实现了向智能农业的转型升级。
智能农业,简单来说,就是利用现代信息技术实现农业生产的智能化、自动化和精准化。
而物联网技术作为实现这一目标的关键手段,通过传感器、网络通信、数据分析等技术的融合,为农业生产的各个环节提供了实时、准确的数据支持和智能化的决策依据。
一、物联网技术在智能农业中的应用场景1、农业环境监测农业生产与环境条件息息相关,如温度、湿度、光照、土壤湿度、土壤酸碱度等。
物联网技术中的传感器能够实时监测这些环境参数,并将数据传输到云平台。
农民或农业管理人员可以通过手机、电脑等终端设备随时随地获取环境数据,及时调整农业生产措施。
例如,在温室大棚中,当温度过高时,系统会自动开启通风设备;当土壤湿度不足时,会自动启动灌溉系统。
2、精准灌溉与施肥基于物联网技术的精准灌溉和施肥系统能够根据土壤肥力和作物生长需求,精确控制灌溉水量和施肥量。
通过在土壤中安装传感器,实时监测土壤养分含量和水分状况,系统可以计算出最佳的灌溉和施肥方案,避免了水资源的浪费和肥料的过度使用,提高了农业资源的利用效率,同时减少了对环境的污染。
3、病虫害监测与防治物联网技术在病虫害监测与防治方面也发挥着重要作用。
利用图像识别技术和传感器,系统可以实时监测作物的生长状况,及时发现病虫害的迹象。
一旦发现病虫害,系统会自动发出预警,并提供相应的防治方案。
此外,还可以利用无人机搭载监测设备,对大面积农田进行快速巡查,提高病虫害监测的效率和准确性。
4、农产品质量追溯消费者对农产品质量和安全的关注度越来越高,物联网技术为农产品质量追溯提供了有效的手段。
通过给农产品贴上电子标签或二维码,记录农产品的生产、加工、运输、销售等环节的信息,消费者可以通过扫描标签或二维码,了解农产品的全程信息,从而放心购买。
物联网技术在智慧农业中的应用随着科技的迅速发展,物联网技术逐渐应用于各个领域,其中,智慧农业是一个重要的应用方向。
物联网技术可以为农业带来更高效、智能化的生产方式,使农业生产更加科学化、精准化、可持续化。
一、物联网技术在智慧农业中的应用1.农业无人机农业无人机是基于物联网技术的智能设备之一,它可以通过高清摄像头、多光谱相机等设备对农场进行图像识别和数据采集。
无人机可以在农场上高效地完成田块巡视、灾害监测、病虫害识别等工作,通过数据分析和比对,为农民提供精准的农业生产指导,提高农业生产效率和产品质量。
2.农业物联网传感器农业物联网传感器是通过连接到主控中心的物联网建设设备,将不同类型的传感器进行连接,并将土壤、温度、湿度、光照等数据上传到云端进行分析。
通过分析这些数据,农民可以了解地块土壤状况、空气湿度等信息,制定更加科学化的种植方案,提高生产效率和产品质量。
3.智能灌溉系统智能灌溉系统是通过物联网技术连接到云端的智能系统,可以根据地块的实际情况和生长需求,对每个植株进行智能灌溉。
这种系统可以通过开发专业的农业智能软件对最大可能程度利用水源进行规划,减少水资源的浪费和对环境的污染。
二、物联网技术在农业生产中的挑战但是,在物联网技术应用于农业生产的过程中,还存在一些挑战。
1.高昂的投资成本物联网技术在农业领域的应用需要大量的投资以及强大的技术支撑,这使得一些中小农户难以承受这样的成本压力。
2.技术壁垒虽然已经有一些相对成熟的物联网技术可以用于农业生产,但是农村相对于城市而言,技术发展起点低,对于新型技术的吸收速度较慢,技术壁垒也限制了部分农户物联网技术的应用。
3.成败受环境影响农业生产环境具有随机性和不确定性,如当一场大雨、干旱或台风来袭时,会对物联网技术在农业生产中的应用带来不利影响,这限制了农民对物联网技术的信任。
三、结语总的来说,物联网技术在智慧农业中的应用为农业生产带来了极大的变革,通过数据的精准采集和分析为农民提供了更加科学化的农业生产指导,提高了农业生产效率和产品质量。
基于物联网的智能农业监控系统设计与实现智能农业是指运用物联网、大数据、云计算等先进技术,利用传感器、监控设备等工具,对农业环境、作物生长过程等进行实时监测与管理,以提高农业生产效率、降低资源消耗、改善农产品质量的一种现代农业生产方式。
在智能农业中,智能农业监控系统起到了核心作用。
本文将介绍基于物联网的智能农业监控系统的设计与实现。
一、系统设计需求分析基于物联网的智能农业监控系统主要用于监测和管理农作物的生长环境,保障农作物的生长质量和产量。
根据这一需求,我们需要设计一个功能完善、可靠稳定的系统,具有以下特点:1.环境监测功能。
系统应能实时监测和记录农作物生长环境的关键参数,如温度、湿度、土壤湿度、光照强度等,以便及时采取调控措施。
2.远程监控与控制功能。
系统应具备远程监控和控制的能力,允许用户通过手机、电脑等终端设备对农作物生长环境进行远程监控和控制。
3.数据分析与预测功能。
系统应能对收集到的农作物生长环境数据进行分析和处理,通过数据挖掘算法,预测农作物的生长状态和产量变化,为农户提供科学决策依据。
二、系统架构设计与实现基于上述需求,我们设计了一个多层次的智能农业监控系统架构,包括传感器层、网络传输层、数据存储与处理层和应用展示层。
1.传感器层:该层布置了多个传感器节点,用于采集农作物生长环境的关键参数数据。
传感器可以包括温湿度传感器、土壤湿度传感器、光照传感器等,这些传感器将实时监测环境参数并将数据发送到网络传输层。
2.网络传输层:该层负责传输传感器采集到的环境数据,将数据传输至数据存储与处理层。
可以利用无线传输技术,如Wi-Fi、蓝牙等,实现传输层与传感器层之间的数据传输。
3.数据存储与处理层:该层用于存储和处理传感器采集到的数据。
数据存储可以采用云存储技术,将数据保存在云平台上,实现数据的长期储存和备份。
数据处理则通过数据挖掘和分析算法,对数据进行处理、分析和预测,生成可视化的数据报告。
4.应用展示层:该层为用户提供友好的用户界面,允许用户通过手机、电脑等终端设备访问系统。
基于物联网技术的智能农业生产管理系统设计一、引言随着科技的不断发展,物联网技术在各个领域得到了广泛应用,其中智能农业作为物联网技术的一个重要应用领域,正在逐渐改变传统农业生产模式。
本文将探讨基于物联网技术的智能农业生产管理系统设计,旨在提高农业生产效率、降低成本、保障粮食安全。
二、智能农业生产管理系统概述智能农业生产管理系统是利用物联网技术,通过传感器、执行器、通信设备等互联设备对农业生产环境进行实时监测、数据采集和控制,实现对农作物生长环境、水肥管理、病虫害监测等方面的智能化管理。
该系统通过数据分析和算法优化,为农民提供科学决策支持,帮助其合理调控生产过程,提高农作物产量和质量。
三、智能农业生产管理系统设计要素1. 传感器网络在智能农业生产管理系统中,传感器网络是至关重要的组成部分。
通过部署在田间地头的各类传感器,如土壤湿度传感器、温湿度传感器、光照传感器等,可以实时监测土壤和气候信息,为精准农业提供数据支持。
2. 数据采集与处理传感器采集到的数据需要经过处理和分析才能转化为有用的信息。
智能农业生产管理系统设计中需要考虑数据采集频率、数据传输方式以及数据存储和处理方法,确保数据的准确性和及时性。
3. 远程监控与控制通过物联网技术,农民可以远程监控田间作物生长情况、灌溉情况等,并实现远程控制灌溉系统、施肥系统等设备,提高生产效率,减少人力成本。
4. 数据分析与决策支持智能农业生产管理系统设计还需要考虑数据分析和算法优化,通过大数据分析和人工智能算法,为农民提供科学的决策支持,帮助其制定合理的种植方案和管理策略。
四、智能农业生产管理系统应用案例1. 精准灌溉系统利用物联网技术和传感器网络,可以实现精准灌溉系统。
根据土壤湿度、气候条件等实时数据,自动调节灌溉水量和灌溉时间,避免浪费水资源和劳动力。
2. 病虫害监测预警系统通过在田间部署病虫害监测设备和摄像头,结合图像识别技术和数据分析算法,可以实现病虫害的早期监测和预警,及时采取防治措施,减少损失。
基于物联网技术的智慧农业系统研发智慧农业系统:连接技术与农业的创新合作引言:随着科技的快速发展,物联网技术(IoT)逐渐改变着我们的生活方式和工作方式。
在农业领域,物联网技术为农民提供了全新的机会和挑战。
基于物联网技术的智慧农业系统便是其中一种创新解决方案,它以传感器、网络和数据分析技术为基础,为农业生产过程带来更高的效率、可持续性和质量。
本文将探讨智慧农业系统的研发与应用,及其对现代农业的影响。
一、物联网技术在智慧农业系统中的应用1. 传感器技术:智慧农业系统通过大量的传感器设备,可以实时监测农作物的生长环境,包括土壤温度、湿度、光照等因素。
传感器的广泛应用使得农民能够了解作物的健康状态,及时采取措施来预防和治疗病虫害,提高生产效益。
此外,传感器技术还可以监测农田的水利系统,实现水资源的合理分配和管理。
2. 数据分析:智慧农业系统通过采集来自传感器的大量数据,利用数据分析技术来处理和解读这些数据。
数据分析可以帮助农民了解作物的需求,优化施肥和灌溉方案,精确控制农药的用量,从而提高农作物的质量和产量。
此外,数据分析还可以为农民提供决策支持,预测市场需求,优化农业供应链,提高农产品的市场竞争力。
3. 无人机技术:无人机技术在智慧农业系统中被广泛应用。
通过搭载传感器和摄像机,无人机可以对大范围的农田进行空中监测和勘察。
无人机采集的数据可以用于制定种植计划、评估植株生长状况、检测病虫害等。
此外,无人机还可以进行精确的施肥、喷药和播种,提高农作物的生产效益和品质。
二、智慧农业系统在现代农业中的应用案例1. 智能温室:智能温室利用物联网技术和自动化控制系统,实现了对温室环境的准确监测和精确控制。
传感器连续监测温室内的温度、湿度和光照等参数,并通过自动控制系统调整温室内的环境条件,使之最接近农作物的适宜生长条件。
智能温室不仅提高了生产效率,还节约了能源和资源的消耗。
2. 智能水利系统:智能水利系统利用物联网技术实现了对农田的精确灌溉和水资源的合理利用。
基于物联网技术的智能农业系统研究第一章、引言智能农业系统指的是通过物联网技术实现的、全面加强农业生产的自动化与智能化的农业系统。
物联网技术的发展,为实现智能农业系统提供了可靠的基础。
智能农业系统结合了智能化设备、无线通讯、人工智能算法等技术,实现了对农田环境的实时监测、养殖过程的自动控制以及数据分析和预测。
本文主要探讨的是基于物联网技术的智能农业系统的相关研究现状、系统建设、应用和未来展望。
通过对物联网技术在智能农业系统中的应用进行研究,能够促进农业生产的高效化、智能化和可持续性发展。
第二章、智能农业系统的应用智能农业系统是基于物联网技术实现的,具有高度的自动化和智能化程度。
该系统具有以下应用特点:2.1、环境监控智能农业系统通过物联网技术在农田环境中安装传感器,实时监测气温、湿度、光照和土壤温度等气象参数,控制灌溉系统、肥料施用等,保证了农作物生长环境的质量和稳定性。
2.2、智能养殖智能农业系统在动物养殖过程中,通过物联网技术实现对动物的自动喂食、自动饮水、自动管理,配合视频监控和健康监测等技术,保证了动物的健康和生长质量。
2.3、大数据应用智能农业系统通过物联网技术,收集土壤数据、气象数据、农作物产量等大量数据,通过数据分析和预测,提供农业生产的决策支持,并尝试搭建互联网+农业模式,实现农业生态链的优化。
第三章、智能农业系统的发展现状智能农业系统是一个新兴的研究领域,目前国内外涌现了许多智能农业系统的研究和应用。
3.1、国际发展状况美国、欧洲、日本等国家在智能农业系统的研究和开发方面处于领先地位,主要采用多元化的软硬件相结合的方案,得到了长足的发展。
例如,美国的智能农业系统主要以互联网技术平台为支撑,标准化了农田环境传感器、气象传感器、作物传感器等设备。
通过统一的数据分析和预测系统,全面提高了农业生产的智能化和自动化。
3.2、国内发展状况国内的智能农业系统发展相对较慢,但随着物联网技术的快速发展,国内智能农业系统的应用正在逐渐提升。
基于物联网技术的智能农业系统随着科技的不断进步,物联网技术越来越被广泛应用于各个领域。
智能农业系统是其中之一。
智能农业系统基于物联网技术,将各种传感器和设备应用于农业,实现全过程的实时监测,自动化控制,数据分析和预测等功能,为农业生产提供了更高效,低成本和可持续的方式。
一、物联网技术在农业中的应用物联网技术包括了无线传感器网络,物联网智能终端设备,存储和云计算等诸多技术,这些技术用于智能农业系统中主要应用于以下方面:1、实时监测物联网技术可以实现农业生产过程中对温度、湿度、二氧化碳、光照强度、气压等环境参数的实时监测,一旦环境参数出现异常,农民可以通过手机应用程序得到提醒,及时采取措施。
2、自动化控制物联网技术可以自动控制各类设备。
例如,在种植作物的过程中,自动化控制系统可以控制水泵向农田灌水,开关电磁阀调整水分的平衡,或者控制温室内的通风设备,让空气流通。
3、智能化数据管理物联网技术可以让数据更加科学地被管理。
在种植作物的过程中,智能化数据管理可以收集各个环节的数据,并进行分析后,预测今后作物的生长情况和销售周期。
二、智能农业系统的优势智能农业系统的应用可以大大提高农业生产的效率,降低成本,并实现以下几点优势:1、省时省力智能农业系统实现了对农业生产全过程的实时监测和自动化控制,减少农民繁重的劳动工作,提高工作效率和农民的工作体验。
2、节约资源利用物联网技术中的能源管理,减少农业生产中能源浪费,减轻农民的负担。
例如,通过对土地酸碱度的实时分析和管理,可以减少农业生产过程中的化肥浪费。
3、提高产量通过对农业生产中各个环节的数据进行分析,利用一些决策支持系统等工具,可以预测相应的生产环境,从而更好地控制生产环境,提高作物的生长速度和产量。
三、智能农业系统的未来展望随着对智能农业系统的需求不断增加,智能农业系统将会发展的更加成熟和完善。
未来的发展主要从以下两方面:1、提高农业系统的智能化未来呈现更高的自动化程度,更加智能化,更加人性化。
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)1. 引言信息科学技术已经产生了三次浪潮,第一次是1980年PC机的出现,第二次浪潮是1995 年互联网的出现,而第三次浪潮就是物联网的产生。
物联网是现代信息技术发展到一定阶段的必然产物,是多项现代技术的殊途同归与聚合应用,是信息技术系统性的创新与革命。
物联网技术也称为传感网技术,是典型的具有交叉学科性质的军民两用战略高技术,它综合了传感器技术、嵌入式计算机技术、分布式信息处理技术、现代网络及无线通信技术等,能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测和采集各种被测对象的信息,这些信息通过无线方式被发送,并以自组多跳的网络方式传送到用户终端,从而实现物理世界、计算机世界以及人类社会的三元世界连通。
物联网是信息感知和采集的一场革命,在新一代网络中具有关键作用。
美国《商业周刊》认为物联网是全球未来四大高技术产业之一,是21 世纪世界最具有影响力的21 项技术之一。
物联网的应用非常广泛,大到国防军事、精细农业、数字油田等领域,小到智能家居、个人医疗等方面,物联网无所不在、无所不能。
当物联网与互联网、移动通讯网结合时,可随时随地全方位“感知”对方,人类的生活方式将从“感觉” 跨到“感知”阶段,从“感知”阶段到“控制”阶段。
由此可以预见,物联网的应用将带动所有传统产业部门的结构调整和产业升级,并将推动国家整个经济结构的调整。
那么何为物联网?2. 物联网的理解2.1 物联网(Internet of things )的定义物联网是通过射频识别(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,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
目的是让所有的物品都与网络连接在一起,方便识别和管理。
其核心是将互联网扩展应用于我们所生活的各个领域。
2.2 物联网的体系架构物联网应具备三个特征:一是全面感知,即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息;二是可靠传递,通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传递出去;三是智能处理,利用云计算、模糊识别等各种智能计算机技术,对海量数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化的控制。
因此,物联网的体系架构被公认为有三个层次,即感知层、网络层、应用层。
感知层主要实现只能感知功能,包括信息采集、捕获和物体识别。
网络层主要实现信息的传送和通信。
应用层则主要包括各类应用,如监控服务、智能电网、工业监控、绿色农业、智能家居、环境监控、公共安全等。
3. 智能农业的发展3.1 智能农业的定义物联网已经无处不在,它跟我们的生活息息相关,改变着我们的生活方式,同时也广泛应用于农业各个领域。
本文我们要介绍的就是物联网在现代农牧业领域的应用,即智能农业。
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陆地相配套、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。
它主要包括监视农作物灌溉情况,检测土壤空气变更、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、降雨量等数据信息,测量有关土地的湿度、氮含量变化和土壤pH值等,从而进行科学预测,帮助农民合理施肥、使用农药、抗灾、减灾,科学种植,提高农业综合效益。
3.2 智能农业的背景作为一个以农业发展为主的大国,使用智慧科学的管理模式去经营至关重要。
传统设施农业主要依靠大量的人力、手工工具和一些简单的机械设备,农民基本靠经验种植,导致农业所消耗的耗的水资源、农药、化肥等都在飞速增长,数据相当惊人,但是农业产量依然很低。
依靠那些滞后的生产技术及落后的生产工具维持着简单再生产已毫无意义,传统农业技术落后,使得农业产量增长速度极其缓慢,浪费了大量的人力物力,导致生产效率没有提升的空间。
面对现在这种形式,农业有太多的迫切的问题需要解决。
根据“全国农业农村信息化发展十二五规划”和“国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要”的要求,结合我国农业的现状,通过物联网技术及农业信息化建设改变粗放的农业生产管理方式,提高农业生产效率及农产品质量,促进农业增产、农民增收,农村发展、农民富裕,从而尽早实现农村城镇一体化的设想。
因此,智能农业应运而生。
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,进一步提高农民的收入,提供新的经济增长;为加快农业产业化进程,增强农业经济综合竞争力提供新的技术支撑。
3.3 智能农业的研究现状3.3.1 国外研究现状在农业资源监测和利用领域,美国和欧洲主要利用资源卫星对土地利用信息进行实时监测,并将其结果发送到各级监测站,进入信息融合与决策系统,实现大区域农业的统筹规划。
例如,美国加州大学洛杉矶分校建立的林业资源环境监测网络,通过对加州地区的森林资源进行实时监测,为相应部门提高实时的资源利用信息,为统筹管理林业提供支撑。
在农业生态环境监测领域,美国、法国和日本等一些国家主要综合运用高科技手段构建先进农业生态环境监测网络,通过利用先进的传感器感知技术、信息融合传输技术和互联网技术等建立覆盖全国的农业信息化平台,实现对农业生态环境的自动监测,保证农业生态环境的可持续发展。
例如,美国已形成了生态环境信息采集- 信息传输处理-信息发布的分层体系结构。
法国利用通信卫星技术对灾害性天气进行预报,对病虫害进行测报。
在农业生产精细管理领域,美国、澳大利亚、法国、加拿大等一些国家在大田粮食作物种植精准作业、设施农业环境监测和灌溉施肥控制、果园生产不同尺度的信息采集和灌溉控制、畜禽水产精细化养殖监测网络和精细养殖等方面应用广泛。
例如,2008 年,法国建立了较为完备的农业区域监测网络,指导施肥、施药、收获等农业生产过程。
荷兰VELOS智能化母猪管理系统在荷兰以及欧美许多国家得到广泛应用,能够实现自动供料、自动管理、自动数据传输和自动报警。
泰国初步形成了小规模的水产养殖物联网,解决了RFID技术在水产品领域的应用难题。
在农产品安全溯源领域,国外发达国家在动物个体编号识别、农产品包装标识及农产品物流配送等方面应用广泛。
例如加拿大肉牛2001 年起使用一维条形码耳标,目前已过渡到使用电子耳标。
2004 年日本基于RFID技术构建了农产品追溯试验系统,利用RFID标签,实现对农产品流通管理和个体识别。
3.3.2 国内研究现状在农业资源监测和利用领域,我国主要将GPS定位技术与传感技术相结合,实现农业资源信息的定位与采集;利用无线传感器网络和移动通信技术,实现农业资源信息的传输;利用GIS技术实现农业资源的规划管理等。
例如杭州电子科技大学学者研究了基于无线传感器网络的湿地水环境数据视频监测系统,该系统实现对湿地全天候的实时监测,具有数据分析与处理,并对污染等突发事件和环境急剧变化所影响的水域的水环境状况实时报警等功能。
在农业生态环境监测领域,我国研制了地面监测站和遥感技术结合的墒情监测系统,建立了农业部至各省、重点地县的农业环境监测网络系统等一批环境监测系统,实现对农业环境信息的实时监测。
例如我国每年通过农业环境监测网络开展农业环境常规监测工作,获取监测数据10 万多个;融合智能传感器技术的墒情监测系统已在贵阳、辽宁、黑龙江、河南、南京等地推广应用。
在农业生产精细管理领域,我国在涉及田间环境土壤信息获取、联合收获机自动测产、农田作物产量空间差异分布图自动生产和农业机械作业监控等大田粮食作物生产方面;在设施农业环境数据采集、发布,调控等设施农业生产方面;在果园监测、水肥控制、节水灌溉自动化等果园精准管理方面;在养殖环境监控、健康养殖等畜禽水产养殖等方面研发了一批系统,且应用成效显著。
例如国家农业信息化工程技术研究中心成功研制了基于GNSS、GIS、GPRS等技术的农业作业机械远程监控调度系统, 可优化农机资源分配, 避免农机盲目调度。
中国农业大 学建立了蛋鸡健康养殖网络系统和水产养殖环境智能监控系统。
在农产品安全溯源领域, 我国开展了以提高农产品和食品安全为目标的溯源 技术研究和系统建设, 研发了农产品流通体系监管技术。
例如北京、上海、南京、 四川、广州、天津等地相继采用条码、 IC 卡、 RFID 等技术建立了农产品质量安 全溯源系统。
浙江大学、北京市农业信息中心等单位研究开发了车载端冷链物流 信息监测系统。
4. 智能农业的应用4.1 智能灌溉智能灌溉系统能根据农作物需水信息适时、 适量地进行科学灌溉。
它根据传感器收集温湿度、降雨量、 ET (农作物腾散量和蒸发量的合称,又称腾发量)等多种信息,间接判断农作物水分和灌溉需求,进而控制灌溉装置进行灌水。
图 1 是一个典型的智能灌溉系统结构, 系统由无线传感网、 传输网络、 控制主机和水 泵控制部分组成。
系统通过传感网收集灌溉需求, 并将信息上报给系统控制服务 器,系统控制服务器对收集到的信息进行处理判断是否需要灌溉, 将灌溉信号通过通用分组无线服务技术 ( GPRS )网络或紫蜂(ZigBee )网络传递给水泵控制机、 管理员可以远程通过访问服务工作网站,监控灌溉信息,控制水泵为农田供水。