农业物联网技术在现代设施农业生产中的应用研究

1、 农业物联网技术在现代设施农业生产中的应用研究物联网技术是将所有物品通过各种信息传感设备,如射频识别装置、基于光声电磁的传感器、3S技术、激光扫描器等各类装置与互联网结合起来,实现数据采集、融合、处理,并通过操作终端,实现智能化识别和管理的技术。农业物联网一般应用是将大量的传感器节点构成监控网络,通过各种传感器采集信息,以帮助农民及时发现问题,并且准确地确定发生问题的位置,这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式,从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。1物联网技术在农业上应用的现状物物互联在农业和农村信息化领域已经有了初步应用,如传

2、感技术在精准农业的应用、智能化专家管理系统、远程监测和遥感系统、生物信息和诊断系统、食物安全追溯系统等。通过物联网的实时传感采集和历史数据存储,能够摸索出植物生长对温、湿、光、土壤的需求规律,提供精准的科研实验数据;通过智能分析与联动控制功能,能够及时精确地满足植物生长对环境各项指标的要求,达到高幅度增产的目的;通过光照和温度的智能分析与精确干预,能够使植物,特别是名贵花卉的花期完全遵循人工调节。目前,关于农业物联网应用的发展项目有很多,比如:土壤养分、墒情监测,为作物选择和耕种方式提供指导;粮情信息监测,为监管部门科学决策保护粮食安全提供有效数据;农业大棚温室监控、田间自动化管理,通过连续监

3、测土壤湿度数据,实现多点同时滴灌补水;二维码动物溯源,通过食品追溯标签使消费者全面了解产品信息,确保食品安全2。1.1农副食品安全我国食品安全方面事故频发,其中一个很重要的原因是从生产到销售缺乏监管。加大对农副产品从生产到流通整个流程的监管,则可以将食品安全隐患降至最低,而物联网则可在这方面发挥重要的作用。根据对农业物联网事件追踪,国内已有多个地区把食品安全监管作为物联网产业应用的突破口。目前,国内已出现“食品安全追溯系统”。像托普物联网这些农业物联网企业都已经开始涉足农产品安全溯源管理了。以猪肉安全为例:进入农贸市场的猪肉安装上电子芯片,以跟踪猪肉产品的生产、加工、批发,以及零售等各个环节。

4、具体来说,即在农贸市场的猪肉经营店配备电子溯源秤,消费者在购买猪肉时可索取含有食品安全追溯码的收银条,凭借收银条上的追溯码查询生猪来源、屠宰场、质量检疫等多方面的信息3。这种做法目前在成都、青岛等地区已经展开。1.2农业信息传送天气预报是重要和首要的农业信息之一,但现代农业的发展需要更多支持因素,应为农民打造更宽广的农业信息渠道,所包含的信息内容也应从天气预报到施肥选择,从种子选择到病虫害防治,从幼苗培育到收割入库等方面。所包含信息范围也应涵盖广义农业的各个方面,包括畜牧业、农副产品加工业以及渔业4。目前,在黑龙江部分地区已实现把测土配方施肥数据传输到农户手机上的业务功能;在山东日照部分地区启

5、用了“真伪兽药短信查询举报系统”,让养殖户和兽药经营户参与兽药监督。这种农业信息传送不仅仅可以提高农业生产效率,而且可为电信运营商提供更多拓宽业务的选择。 1.3智能化培育控制现代化农业的一个突出表现是智能化培育控制。通过在农业园区安装生态信息无线传感器和其他智能控制系统,可对整个园区的生态环境进行检测,从而及时掌握影响园区环境的一些参数,并根据参数变化,适时调控诸如灌溉系统、保温系统等基础设施,确保农作物有最好的生长环境,以提高产量、保证质量。2物联网技术在农业上的应用展望物联网技术在农业应用链上的其他环节,如电信运营商以及终端商应充分发掘潜在市场,为各自在物联网版图上占有一席之地作好准备。

6、为监管部门提供食品安全追溯的行业解决方案,并进一步将方案发展到奶制品、畜牧业、养殖业和渔业等方面;整合农业信息资源,为农民提供具有针对性的信息服务;与有关行业协会、统计部门展开合作,为农户提供有用的农作物产销信息,为温室、系统和芯片生产企业提供行业信息;在芯片生产上应具有针对性,开发适合特定业务(如信息溯源的芯片;加大对芯片应用配套设备的研发。农产品生产不同的阶段,都可以用物联网技术来提高工作效率。在种植和培育阶段,应用物联网技术分析实时的土壤信息,来选择合适的农作物;在农产品的收获阶段,应用物联网技术可以实现一个廉价的信息采集,从而在种植收获阶段进行更精准的测算。3.1物联网技术在天津市农业

7、上应用的措施与建议天津市依托政府、专业协会、相关研发机构和企业,建立物联网技术研发及应用推广联合中心。基于传感网络和3G网络融合的新应用,首先在设施蔬菜生产中进行示范应用。通过在温室内设置光照、温度、湿度等无线传感器、摄像头和控制器,使得园区管理者可以随时随地通过3G手机或电脑,进行远程监测、远程控制浇灌和开关卷帘等设备,并可实时查看到农业大棚内的温度、湿度等信息,实现对农业大棚的自动化管理,提高工作效率。3.1示范应用研制智能化监控与人工辅助管理技术,该技术适用于一般经济条件的农户提高温室栽培管理水平,即对智能化实时监控及动态决策方案通过人工管理加以实施。其关键技术主要包括温室综合环境变量监

8、控系统,各种温室作物智能化管理决策系统,系列传感器、计算机芯片与机电一体化系统。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、湿度等信号,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。 3.2研制智能化监控与自动化管理技术该技术适用于经济条件较为富裕的农户、设施农业企业,以及示范展示,提高温室栽培管理水平,即对智能化实时监控及动态决策方案通过综合环境控制与电动执行器自动实施。其关键技术包括温室控制模式和计算机监控系统。其中,计算机监控系统采用由中心控制计算机、现场控制机、系列传感器、电动执行器和局端总线

9、型数字通讯网络等组成的分布式计算机监控系统。采用物联网技术,在温室生产中大量采用无线传感器管理、调控温度、湿度、光照、通风、二氧化碳补给,营养液供给及pH值、EC值等,使栽培条件达到最适宜水平,以合理利用资源,提高产品的产量和质量。同时,具有综合环境控制、肥水灌溉决策与控制、紧急状态处理和信息处理等功能7。运用物联网技术的智能化温室是集农业科技上的高、精、尖技术和计算机自动控制技术于一体的最先进的农业生产设施。与人工控制相比,智能控制最大的好处就是能够相对恒定地控制大棚内部的环境,对于环境要求比较高的植物来说,更能避免因为人为因素而造成的生产损失。相对生产来说,将物联网技术应用到大棚生产以后,

10、产量与质量比人工控制的大棚都有极大的提高。3.3农产品物流和安全管理与溯源在生鲜农产品流通方面,需要对储运环境的温度和农产品的水分进行控制。环境温度过高,可能会发生大批农产品的腐烂,水分不足,会使品质受到影响,在这个环节要借助物联网的帮助。物联网技术可以实现畜禽产品从养殖、屠宰到运输、销售的全过程质量控制,并实现质量溯源,可实现畜禽生产档案管理(畜禽信息、饲料信息、疾病防疫等,实现FID标签和条码间信息的转换,条码标签的打印,基于网站、电话和手机短信的畜禽产品质量安全的溯源查询功能。4结束语尽管设施农业在我国已经取得一定成绩,但是与国外先进国家相比,仍存在很大的差距,平均单位产量低于国外的30%,单位产量成本大于国外的50%,由于不合理的使用农药,产品质量远低于国外水平。其落后的主要原因