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- 農業物聯網解決方案設計和項目實施發表日期：2021-01-20 來源：托普云農 瀏覽次數：36951次
????? 農業物聯網解決方案設計和項目實施
隨著農業科技的發展，以及國家對三農的的高度重視，特別是國家2012農業國家一號文件頒發后。國家科技園、各大農業園區、農場等農業機構企業積極尋求在良種培育、節本降耗、節水灌溉、農機裝備、新型肥藥、疫病防控、加工貯運、循環農業、海洋農業、農村民生等方面的高新技術，力求突破現存的農業技術瓶頸，真正實現現代化農業。
????? 一、概念
? ? ??物聯網概念在1999年提出，是將所有物品通過各種信息傳感設備，如射頻識別裝置、基于光聲電磁的傳感器、3S技術、激光掃描器等各類裝置與互聯網結合起來，實現數據采集、融合、處理，并通過操作終端，實現智能化識別和管理。
? ? ??物聯網技術在農業中的應用既能改變粗放的農業經營管理方式，又能提高動植物疾情疾病防控能力，確保農產品質量安全，引領現代農業發展。
????? 二、物聯網農業智能測控系統在農業中應用的意義：
? ? ??我國是農業大國，而非農業強國。近30年來果園高產量主要依靠農藥化肥的大量投入，大部分化肥和水資源沒有被有效利用而隨地棄置，導致大量養分損失并造成環境污染。我國農業生產仍然以傳統生產模式為主，傳統耕種只能憑經驗施肥灌溉，不僅浪費大量的人力物力，也對環境保護與水土保持構成嚴重威脅，對農業可持續性發展帶來嚴峻挑戰。本項目針對上述問題，利用實時、動態的農業物聯網信息采集系統，實現快速、多維、多尺度的果園信息實時監測，并在信息與種植專家知識系統基礎上實現農田的智能灌溉、智能施肥與智能噴藥等自動控制。突破果園信息獲取困難與智能化程度低等技術發展瓶頸。
? 目前，我國大多數水果生產主要依靠人工經驗盡心管理，缺乏系統的科學指導。設施栽培技術的發展，對于農業現代化進程具有深遠的影響。設施栽培為解決我國城鄉居民消費結構和農民增收，為推進農業結構調整發揮了重要作用，溫室種植已在農業生產中占有重要地位。要實現高水平的設施農業生產和優化設施生物環境控制，信息獲取手段是最重要的關鍵技術之一。作為現代信息技術三大基礎(傳感器技術、通信技術和計算機技術)的高度集成而形成的無線傳感器網絡是一種全新的信息獲取和處理技術。網絡由數量眾多的低能源、低功耗的智能傳感器節點所組成，能夠協作地實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息，并對其進行處理，獲得詳盡而準確的信息，通過無線傳輸網絡傳送到基站主機以及需要這些信息的用戶，同時用戶也可以將指令通過網絡傳送到目標節點使其執行特定任務。
? ? ??物聯網在農業領域中有著廣泛的應用。我們從農產品生產不同的階段來看，無論是從種植的培育階段和收獲階段，都可以用物聯網的技術來提高它工作的效率和精細管理。
? ? ??（1）在種植準備的階段，我們可以在溫室里面布置很多的傳感器，分析實時的土壤信息，來選擇合適的農作物。
? ? ??（2）在種植和培育階段，可以用物聯網的技術手段采集溫度、濕度的信息，進行高效的管理，從而應對環境的變化，保證植物育苗在最佳環境中生長。比如說通過采集設備，比如說降溫了，我可以給他在溫室里加熱。
? ? ??（3）在農作物生長方面，可以利用物聯網實時監測作物生長的環境信息、養分信息和作物病蟲害情況。利用相關傳感器準確、實時地獲取土壤水分、環境溫濕度、光照情況，通過實時的數據監測和物定作物的專家經驗相結合，配合控制系統調理作物生長環境，改善作物營養狀態，及時發現作物的病蟲害爆發時期，維持作物最佳生長條件，對作物的行長管理有非常重要的作用。
? ? ??（4）在農產品的收獲階段，我們也同樣可以利用物聯網的信息，把它傳輸階段、使用階段的各種性能進行采集，反饋到前端，從而在種植收獲階段進行更精準的測算。
? ? ??（5）提高效率，節省人工，如果是幾千畝的農場，要對各大棚進行澆水施肥，手工加溫，手工卷簾，那要用大量的時間和人員來操作。如果應用了物聯網技術，手動控制也只需點擊鼠標的微小的動作，前后不過幾秒，完全替代了人工操作的繁瑣。
????? 三、物聯網農業智能測控系統所技術特點：
? ? ??（1）監控功能系統：根據無線網絡獲取的植物生長環境信息，如監測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、植物養分含量等參數。其它參數也可以選配，如土壤中的PH值、電導率等等。信息收集、負責接收無線傳感匯聚節點發來的數據、存儲、顯示和數據管理，實現所有基地測試點信息的獲取、管理、動態顯示和分析處理以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶，并根據以上各類信息的反饋對農業園區進行自動灌溉、自動降溫、自動卷模、自動進行液體肥料施肥、自動噴藥等自動控制。
? ? ??（2）監測功能系統：在農業園區內實現自動信息檢測與控制，通過配備無線傳感節點，太陽能供電系統、信息采集和信息路由設備、配備無線傳感傳輸系統，每個基點配置無線傳感節點，每個無線傳感節點可監測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、植物養分含量等參數。其它參數也可以選配，如土壤中的PH值、電導率等等。信息收集、負責接收無線傳感匯聚節點發來的數據、存儲、顯示和數據管理，實現所有基地測試點信息的獲取、管理、動態顯示和分析處理以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶，并根據種植作物的需求提供各種聲光報警信息和短信報警信息。
? ? ??（3）實時圖像與視頻監控功能：農業物聯網的基本概念是實現農業上作物與環境、土壤及肥力間的物物相聯的關系網絡，通過多維信息與多層次處理實現農作物的最佳生長環境調理及施肥管理。但是作為管理農業生產的人員而言，僅僅數值化的物物相聯并不能完全營造作物最佳生長條件。視頻與圖像監控為物與物之間的關聯提供了更直觀的表達方式。比如：哪塊地缺水了，在物聯網單層數據上看僅僅能看到水分數據偏低。應該灌溉到什么程度也不能死搬硬套地僅僅根據這一個數據來作決策。因為農業生產環境的不均勻性決定了農業信息獲取上的先天性弊端，而很難從單純的技術手段上進行突破。視頻監控的引用，直觀地反映了農作物生產的實時狀態，引入視頻圖像與圖像處理，既可直觀反映一些作物的生長長勢，也可以側面反映出作物生長的整體狀態及營養水平。可以從整體上給農戶提供更加科學的種植決策理論依據。
????? 四、主要功能
? ? ??數據采集，數據處理，數據通信，信息查詢，數據管理，泵站控制，預防報警，作物生長環境參數（土壤水分、養分、空氣溫濕度、光照、輻射、CO2、風速、風向、雨量等）實時采集和監控
????? 五、信息采集
? ? ??1、通過各種傳感器采集各類信息，其中包括溫濕度、二氧化碳、土壤水分、土壤溫度、電導、PH、光量子、光照度、風速、風向、雨量計等
? ? ??2、一個基地可以建多個節點，每個節點可以根據需要連接多個傳感器，各個節點可以互聯，也可單獨傳到主控室，進而通過網絡傳到你的電腦或手機里。
????? 六、信息傳輸
????? 分布式傳感器信息匯聚各個節點，各個節點采用優化ZigBee技術適于環境多跳，自組織通信技術，連入互聯網每個節點信息可以通過有線或無線傳到主控室，傳輸距離遠，功耗低，安全可靠
????? 七、信息控制
? ? ??控制模塊分為手動和自動模式，集合了工業技術的成熟穩定、界面簡單易操作、防水防潮等特點，自動控制系統以強大的通訊網絡作為無線通訊平臺，采用統一的人機界面、靈活方便的操作方式實現完善的功能，系統結合了傳感、遙測、通訊、計算機、自控等技術，可以各類傳感器信息高效的實現渠系和管道水利遠程控制、泵站自動控制、泵站能效監測、卷簾補光、開窗降溫、風機控制、遮陽控制等。
????? 總結
? ? ??物聯網在農業中的應用，細化各個農場，可靠性更高，適應性更高，不僅提高了智能化的應用，又能節能環保，可循環使用，進而降低成本、提高效能。可以整合一下幾個方面：
? ? ??1、農業資源：土地資源、水資源及生產資料更能被有效的高能調度，達到節能、高效的目的。
? ? ??2、農業生態環境：使得生態鏈更豐富，土壤、大氣、水質、氣象更適合人們生產生活。
? ? ??3、農業生產過程：更能精耕細作，使用智能化設備，實現綠色健康養殖。
? ? ??4、農產品和食品安全：可以實現產地環境、產后儲藏加工、物流運輸，整個供應鏈實時查詢。
? ? ??5、裝備和設施：可實現信息共享，遠程診斷，服務調度
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