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????? 農業(yè)物聯(lián)網解決方案設計和項目實施

　　隨著農業(yè)科技的發(fā)展，以及國家對三農的的高度重視，特別是國家2012農業(yè)國家一號文件頒發(fā)后。國家科技園、各大農業(yè)園區(qū)、農場等農業(yè)機構企業(yè)積極尋求在良種培育、節(jié)本降耗、節(jié)水灌溉、農機裝備、新型肥藥、疫病防控、加工貯運、循環(huán)農業(yè)、海洋農業(yè)、農村民生等方面的高新技術，力求突破現(xiàn)存的農業(yè)技術瓶頸，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化農業(yè)。

????? 一、概念 　　

? ? ??物聯(lián)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(lián)網結合起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、融合、處理，并通過操作終端，實現(xiàn)智能化識別和管理。

? ? ??物聯(lián)網技術在農業(yè)中的應用既能改變粗放的農業(yè)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(xiàn)代農業(yè)發(fā)展。

????? 二、物聯(lián)網農業(yè)智能測控系統(tǒng)在農業(yè)中應用的意義：　　

? ? ??我國是農業(yè)大國，而非農業(yè)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(yǎng)分損失并造成環(huán)境污染。我國農業(yè)生產仍然以傳統(tǒng)生產模式為主，傳統(tǒng)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(huán)境保護與水土保持構成嚴重威脅，對農業(yè)可持續(xù)性發(fā)展帶來嚴峻挑戰(zhàn)。本項目針對上述問題，利用實時、動態(tài)的農業(yè)物聯(lián)網信息采集系統(tǒng)，實現(xiàn)快速、多維、多尺度的果園信息實時監(jiān)測，并在信息與種植專家知識系統(tǒng)基礎上實現(xiàn)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(fā)展瓶頸。

?　　目前，我國大多數(shù)水果生產主要依靠人工經驗盡心管理，缺乏系統(tǒng)的科學指導。設施栽培技術的發(fā)展，對于農業(yè)現(xiàn)代化進程具有深遠的影響。設施栽培為解決我國城鄉(xiāng)居民消費結構和農民增收，為推進農業(yè)結構調整發(fā)揮了重要作用，溫室種植已在農業(yè)生產中占有重要地位。要實現(xiàn)高水平的設施農業(yè)生產和優(yōu)化設施生物環(huán)境控制，信息獲取手段是最重要的關鍵技術之一。作為現(xiàn)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(shù)量眾多的低能源、低功耗的智能傳感器節(jié)點所組成，能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)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(jié)點使其執(zhí)行特定任務。

? ? ??物聯(lián)網在農業(yè)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(lián)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(lián)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(huán)境的變化，保證植物育苗在最佳環(huán)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(lián)網實時監(jiān)測作物生長的環(huán)境信息、養(yǎng)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(huán)境溫濕度、光照情況，通過實時的數(shù)據(jù)監(jiān)測和物定作物的專家經驗相結合，配合控制系統(tǒng)調理作物生長環(huán)境，改善作物營養(yǎng)狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)作物的病蟲害爆發(fā)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(lián)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(jié)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(lián)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(lián)網農業(yè)智能測控系統(tǒng)所技術特點：　　

? ? ??（1）監(jiān)控功能系統(tǒng)：根據(jù)無線網絡獲取的植物生長環(huán)境信息，如監(jiān)測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、植物養(yǎng)分含量等參數(shù)。其它參數(shù)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(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)、存儲、顯示和數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)所有基地測試點信息的獲取、管理、動態(tài)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(jù)以上各類信息的反饋對農業(yè)園區(qū)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(jiān)測功能系統(tǒng)：在農業(yè)園區(qū)內實現(xiàn)自動信息檢測與控制，通過配備無線傳感節(jié)點，太陽能供電系統(tǒng)、信息采集和信息路由設備、配備無線傳感傳輸系統(tǒng)，每個基點配置無線傳感節(jié)點，每個無線傳感節(jié)點可監(jiān)測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、植物養(yǎng)分含量等參數(shù)。其它參數(shù)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(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)、存儲、顯示和數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)所有基地測試點信息的獲取、管理、動態(tài)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(jù)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(jiān)控功能：農業(yè)物聯(lián)網的基本概念是實現(xiàn)農業(yè)上作物與環(huán)境、土壤及肥力間的物物相聯(lián)的關系網絡，通過多維信息與多層次處理實現(xiàn)農作物的最佳生長環(huán)境調理及施肥管理。但是作為管理農業(yè)生產的人員而言，僅僅數(shù)值化的物物相聯(lián)并不能完全營造作物最佳生長條件。視頻與圖像監(jiān)控為物與物之間的關聯(lián)提供了更直觀的表達方式。比如：哪塊地缺水了，在物聯(lián)網單層數(shù)據(jù)上看僅僅能看到水分數(shù)據(jù)偏低。應該灌溉到什么程度也不能死搬硬套地僅僅根據(jù)這一個數(shù)據(jù)來作決策。因為農業(yè)生產環(huán)境的不均勻性決定了農業(yè)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(jiān)控的引用，直觀地反映了農作物生產的實時狀態(tài)，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(tài)及營養(yǎng)水平?？梢詮恼w上給農戶提供更加科學的種植決策理論依據(jù)。

????? 四、主要功能　　

? ? ??數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)通信，信息查詢，數(shù)據(jù)管理，泵站控制，預防報警，作物生長環(huán)境參數(shù)（土壤水分、養(yǎng)分、空氣溫濕度、光照、輻射、CO2、風速、風向、雨量等）實時采集和監(jiān)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(jié)點，每個節(jié)點可以根據(jù)需要連接多個傳感器，各個節(jié)點可以互聯(lián)，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(jié)點，各個節(jié)點采用優(yōu)化ZigBee技術適于環(huán)境多跳，自組織通信技術，連入互聯(lián)網每個節(jié)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(yè)技術的成熟穩(wěn)定、界面簡單易操作、防水防潮等特點，自動控制系統(tǒng)以強大的通訊網絡作為無線通訊平臺，采用統(tǒng)一的人機界面、靈活方便的操作方式實現(xiàn)完善的功能，系統(tǒng)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(xiàn)渠系和管道水利遠程控制、泵站自動控制、泵站能效監(jiān)測、卷簾補光、開窗降溫、風機控制、遮陽控制等?！　?/span>

????? 總結 　　

? ? ??物聯(lián)網在農業(yè)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(jié)能環(huán)保，可循環(huán)使用，進而降低成本、提高效能?？梢哉弦幌聨讉€方面：　　

? ? ??1、農業(yè)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(jié)能、高效的目的?！　?/span>

? ? ??2、農業(yè)生態(tài)環(huán)境：使得生態(tài)鏈更豐富，土壤、大氣、水質、氣象更適合人們生產生活?！　?/span>

? ? ??3、農業(yè)生產過程：更能精耕細作，使用智能化設備，實現(xiàn)綠色健康養(yǎng)殖。　　

? ? ??4、農產品和食品安全：可以實現(xiàn)產地環(huán)境、產后儲藏加工、物流運輸，整個供應鏈實時查詢?！　?/span>

? ? ??5、裝備和設施：可實現(xiàn)信息共享，遠程診斷，服務調度

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