物联网在农业中的应用

基于物联网的智能精确农业系统应用研究摘要：智能精确农业可以促进农业发展方式的转变，可以实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标，不但可以最大限度提高农业现实生产力，而且是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。关键词：物联网精确农业农业应用物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“TheInternetofthings”。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是：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，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。精确农业(PrecisionAgriculture)是当今世界农业发展的新潮流，是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的土壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益。1研究背景和意义传统农业的模式已远不能适应农业可持续发展的需要，产品质量问题，资源严重不足且普遍浪费，环境污染，产品种类需求多样化等诸多问题使农业的发展陷入恶性循环，而精确农业为现代农业的发展提供了一条光明之路，精确农业与传统农业相比最大的特点是以高新技术和科学管理换取对资源的最大节约。它是一项综合性很强的系统工程，是农业实现低耗、高效、优质、环保的根本途径，是世界农业发展的新趋势，也是我国农业迈向21世纪的最佳选择。通过分析我们可以发现在实现精确农业的道路上，现有的基于有线的智能农业系统依然存在着诸多问题，而基于无线传感网的物联网精确农业系统更具发展潜力，无线网络具有较高的传输带宽、抗干扰能力强、安全保密性好，而且功率谱密度低。利用上述特点，可组建针对农田信息采集和管理的目的无线网络，实现农田信息的无线、实时传输。同时，可以给用户提供更多的决策信息和技术支持，实现整个系统的远程管理。对比国内外的发展现状，不难发现国内在精确农业发展模式上的弊病，没有在应用的结合点上技术熟练的人才，信息标准不统一和技术不成熟。最为尴尬的是，国内更多的是示范工程和项目，仅仅停留在试验和演示阶段而没有能够形成产业的应用项目。而随着物联网技术的发展，基于物联网的智能精确农业系统则致力于将精确农业从概念化转化为产业化，更专注于应用领域和产品化，力图为智能精确农业的大规模推广应用打下良好的基础。综上所述，智能精确农业取代传统农业是农业发展的必然，更是符合我国国情的选择，智能精确农业可以促进农业发展方式的转变，可以实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标，不但可以最大限度提高农业现实生产力，而且是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。2研究目标2.1建立无线网络监测平台，对农产品的生长过程进行全面监管和精准调控。日在大循棚控在制系层统中刘，物希联网侧系统娘的温网度传谷感器蒙、湿染度传挥感器殿、喇PH竖值传缠感器廊、光伯传感正器、走离子畏传感感器、鹅生物她传感关器、坊CO坏2铺传感执器等婶设备泳，检刊测环峰境中罚的温慎度、搂相对杂湿度佩、健PH您值、秋光照潜强度讨、土雄壤养真分、气CO逃2伸浓度葱等物铅理量颤参数拌，通相过各莫种仪疫器仪鸽表实殿时显尝示或姨作为微自动用控制企的参扣变量侦参与涛到自母动控骨制中泽，保认证农听作物亮有一猜个良根好的差、适最宜的爆生长唇环境笛。远弱程控率制的民实现努使技蹄术人里员在存办公予室就决能对白多个煤大棚靠的环无境进著行监宁测控戒制。里采用沈无线德网络梯来测剑量来我获得葬作物值生长蚕的最密佳条摸件，朴可以胀为温疾室精剧准调诚控提教供科膜学依伤据，害达到外增产述、改柏善品叫质、术调节乒生长使周期身、提匹高经躬济效下益的和目的勤。伴2.凉2呢开发海基于疗物联秒网感步应的辨农业金灌溉鼓控制灶系统仓，达蹄到节贴水、更节能蔑、高变效的器目的宽利用太传感锡器感丢应土烈壤的倦水分渗并控段制灌隶溉系侮统以奇实现弱自动来节水赴节能反，可桑以构溜建高万效、瞒低能愤耗、过低投慰入、选多功退能的总农业乓节水莲灌溉让平台际。茄农业笨灌溉摘是我草国的屑用水测大户吴，其傲用水缠量约乎占总到用水衡量的剖70肉％。膨据统危计，伟因干吧旱我不国粮主食每丛年平略均受沈灾面薪积达灭两千种万公纠顷，认损失毁粮食斜占全锅国因导灾减港产粮剧食的养5廊0家％。垮长期蝶以来泻，由末于技忍术、毯管理疲水平迁落后祥，导摩致灌疼溉用标水浪烫费十征分严笔重，极农业叠灌溉随用水勤的利革用率捐仅腥40胳％。熊如果忍根据执监测悠土壤麻墒情很信息羞，实铃时控辈制灌绍溉时普机和洽水量碎，可伯以有亿效提肆高用素水效旋率。袄而人熟工定巩时允测量岭墒情个，不挡但耗觉费大雪量人界力，冷而且现做不合到实看时监蹄控；鲁采用剥有线石测控伏系统货，则质需要雪较高皱的布仗线成袭本，街不便被于扩循展，乔而且辣给农肺田耕手作带负来不倚便。示因此感，设南计一秩种基所于无弃线用传感尼器驰网络床的节票水灌怎溉控针制系俩统，昆该系天统主迅要由店低功愈耗无粘线传国感网缺络节曾点通耻过娱Zi渐gB宋ee浓自组浙网方障式构敢成，膨从而锅避免录了布瞧线的苦不便隙、灵感活性背较差月的缺对点，痒实现驳土壤面墒情谁的连侧续在耗线监蝶测，典农田锅节水窜灌溉师的自子动化糕控制长，既丹提高导灌溉忌用水蚂利用缎率，苦缓解坛我国谦水资将源日添趋紧钓张的酬矛盾集，也南为作梨物生普长提内供良浓好的殿生长停环境庙。友2.供3逮构建钢智能间农业啦大棚爸物联躺网信拒息系市统，肯实现羊农业原从生哄产到帝质检盲和运揪输的浴标准锋化和牛网络东化管另理。颤智能雪农业容大棚轮物联景网信黑息系橡统主怕要研秩究温皱度、药化学搬等多终种传洽感器殃对农山产品燕的生理长过点程全蓄程监剪控和壮数据叨化管葵理；位结合饱RF漂ID级电子领标签葛在培扫育、潮生产酒、质漫检、桥运输雪等过慨程中令，进许行可抗识别户的实稿时数镇据存孟储和杀管理膛。本岂系统疗致力唤于构锈建基清于物行联网肺的企专用脏农业莲评估券信息鬼系统括以实糟现数木据的乞存储侨和管捆理，巴实现息农业循生产桐的标筛准化节、网筋络化甜、数粥字化摆。宜3亮研究萄内容肿3.雀1随精确事农业盲物联叮网监艘测平化台猪研究逐智能令农业它大棚搞中的阅物联状网技抹术，雾建立围无线梁网络嘉监控惑平台费。图苏5.劲1钓所示日为该糖控制鸟系统搏网络扬架构烛图。涛其主殃控系贤统为柏嵌入归式系畅统，付采用层AR稳M9议S泽3C虎24慎10云处理苍器与卧Li蛛nu购x怨操作霞系统裳，具乓有通驰信网生络、吗通用健外设想接口豆，能酸对其泛中设职备进纱行控电制管俩理。丝该嵌茎入式阳网关指连接竞内、普外信摇息舟传输群通道矛皆采暖用无袭线的摸方式爷，外蚊部网震络以妥基于硬IP华网络弄技术曲、提堤供通蜓用分昼组无滩线业停务的江GP撕RS残通信道网络却为基沙础。勾内部逮网络寻采用粪短距启离、去低功朱率娘Zi访gB功ee算无线小通信病技术勾，结矿合农勿业领决域专肤用系丝列传蔽感器较对农存产品岗生长纺环境自中的牲温湿急度、晶PH须值、欠光照杨以及曾土壤巩养分狱等数惯据进导行采抛集和椅传输枕。萝3.窃2叙精准团农业俱的数岸字化莲管理塑系统箩数字班化管并理技斧术主肠要研魄究温愿度、质化学县等多屋种传猾感器及对农涌产品乞的生嘴长过旱程全杂程监勾控和蓬数据控化管喂理；抛结合怪RF倘ID疫电子踢标签夜在培认育、贺生产咏、质俩检、策运输喝等过长程中投，进火行可庆识别收的实航时数喂据存陵储和符管理禁，实妨现农街业生役产的害标准蒸化、免网络食化、率数字廊化。煮数字球化农挨业管就理系尤统集哀成网跳络地户理信渐息系工统、养物联姑网监涨控管今理系血统，晃可实场现数漂据共太享和触动态矮数据吼服务笑。生鹊态农浸业数熔字化扁管理堵系统庭以一活定物差理模乎式和覆逻辑吧模式壶的形罗式进忙行架葵设。繁具体咽涉及羽：遥笼感影将像或没相关凯图像美的处妹理与冤分析拖：包粉括高杆分辨婚率的墨遥感仆影像莲及其到它以币图像堪方式铃提供女的各嚷类数归据；煮地物伯的空快间模躲型：醋包括央对象笨、地贱形、邮环境昌、网桶络和霞拓朴瘦关系厘等；晕属性悄信息徒管理近：题即动突、静隐态数快据管暑理；筒空间激分析缩：包杯括缓穷冲区缎、测贯量、死等值掠线及鸦地统灰计分刘析与纠图表撑等；繁应用裂程序命：包技括服目务器熄和客木户端损程序蜜，以霜实现慕农业剖生产腾管理她平台液的系常统功耍能；抄其它横附属质功能辰：统跟计分清析等残。虽此系歉统在冷功能善上可叠实现区农产赔品信研息查殖询与帝发布捕、专艳家决顾策知洪识库阴优化根决策流与分丹析，荣达到纲信息港、技身术和弱网络剑的高雷效结看合，扩最终唐实现芝农业桶精准更数字酬化控勿制管择理。舟3.嗽3养物联哄网感始应的堂智能份农业裙灌溉娇系统满本系箩统采植用混傻合网妙，芳底层嫩为多精个脑Zi送gB恳ee旺监测漆网络研，达负责霜监测颗数据霞的采警集。耐每个缎Zi街gB盐ee步监测条网络欧有一蹦个网矩关节肉点和奉若干摆的土列壤温膏湿度检数据禾采集彼节点蜻。监临测网寺络采嗓用星饶型结铁构烧，波网关崭节点君作为设每个列监测完网络租的基党站。隐网关贱节点遍具有植双重瞧功能妨，眼一是易充当孤网络训协调枯器的冠角色冷，熔负责爸网络涉的自再动建晒立和姑维护党、数姿据汇渔集思;忍二是脑作为锄监测跟网络撕与监脑控中煮心的包接口撑，梯与监殊控中紫心传疯递信桃息。装此系据统具锈有自亲动组糠网功感能典，循无线来网关标一直沈处于涨监听膊状态艘，辰新添励加的纱无线农传感费器节万点会妹被网铅络自陪动发召现芽，顷这时宏无线残路由状会把棵节点盗的信劫息送升给无真线网印关滋，袜有无嫁线网铲关进识行编峡址并痕计算步其路咽由信翼息杂，雕更新玉数据蚕转发块表和品设备取关联飞表等绑。亡该系撤统由均无线汁传感胀节点稠、无励线路方由节束点、羽无线徒网关钉、监鞠控中罢心初心小四大童部分双组成约，柔通过召Zi乓gB枪ee虫自组馅网捐，掌监控积中心息、无侮线网仙关之劫间通输过幻GP名RS萍进行巩墒情时及控非制信粮息的诉传递殃。每长个传狗感节直点通勾过温顽湿度慰传感取器地，雁自动损采集乌墒情却信息辩，忙并结资合预雨设的态湿度竟上下朝限进派行分疤析迎，顾判断踏是否妨需要孩灌溉逝及何般时停西止。借每个高节点秃通过椒太阳丛能电态池供膨电钢，占电池纵电压都被随吃时监光控搅，授一旦闯电压冲过低透，惭节点拣会发告出电墓压过霜低的肉报警甲信号骄，贫发送季成功循后机，跟节点语进入贵睡眠含状态绞直到体电量杨充足卷。其较中无漆线网墨关连桌接约Zi衔gB膏ee笔无线申网络宽与德GP葛RS奏网络参，动是基兰于无育线传次感器新网络矩的节汗水灌著溉控闲制系漆统的叼核心弃部分止，食负责绵无线声传感绍器节烧点的黎管理敌。传反感器雾节点建与路浮由节升点自罩主形竞成一余个多听跳的谁网络鸡。温殿湿度泥传感嘉器分凤布于步监测种区域躁内嫁，尽将采门集到效的数锄据发径送给吼就近里的无恩线路逝由节锤点若，拨路由犹节点推根据强路由卧算法肌选择矿最佳痰路由冰，喘建立培相应如的路抬由列代表拔，板其中送列表准中包号括自羞身的娇信息维和邻裳居网阅关的查信息肤。通什过网琴关把诵数据贡传给排远程抬监控残中心耽，隆便于航用户吴远程熄监控诱管理存。本签文设氏计的婚基于善无线寒传感削器网艺络的隙节水早灌溉蛙控制树系统弟组成誉框图斩如下碧图所叹示。忧4咳在农猾业中昆的歌应用锤4.斗1汤典型拖应用翻之智壮能农符业大泉棚闪由于著瓜果冬蔬菜访对生促长环盛境有尚着严吊格的珍要求腐，所覆以现姓代农恭业搭律建了恒温室挨大棚径来控观制植导物的早生长胁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