物联网在我国棉花产业中的应用

1、物联网在我国棉花产业中的应用摘要本文系统阐述了物联网的概念、基本框架和rfid技术、传感器网络和传感器网络技术的基本原理，在分析物联网在农业中的应用现状的基础上，对物联网在现代棉花农业中的应用提出了思路和见解，最后关键词：物联网rfid技术传感器棉花农业中图分类编号： 32文献识别码： a原题：物联网在中国棉花农业中的应用研究收录日期： 2012年11月7日物联网是继计算机、互联网和移动通信网之后世界信息产业的新浪潮。 物联网被视为互联网的应用扩大，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。 物联网这一概念是1999年mit-id中心的ashton教授在研究rfid

2、时最先提出的。 2009年初，美国总统奥巴马和美国工商业领袖召开了“圆桌会议”，PS CEO彭明盛首次提出了“知识地球”的概念，此后，美国把新能源和物联网作为经济振兴的两个要点。 同年8月，温家宝视察了中国科学院无锡物质网络产业研究所后，提出了“感知中国”的构想，并正式将物质网络作为国家五大新兴战略产业之一写入政府工作报告。 欧盟信息业和商业人士曾在欧盟总部布鲁塞尔就物联网展开广泛讨论，还提出物联网行动计划。 新华社消息，各省制定的“十二五”计划中，23个省把物联网作为重要的发展目标。 中国作为农业大国，农业物联网技术的应用是农业现代化水平的重要标志。 近年来，物联网技术应用于现代农业生产的实

3、例证明，可以降低人才、物等资源消耗，缓解对农田环境的影响，实现科学化栽培，推动现代农业发展方式的变化。 笔者将物联网技术应用于现代棉花农业生产，以期为其发展带来启示。一、物联网的技术框架和在农业上的应用现状概念。 物体网络是下一代信息技术的重要组成部分，正如其名，“物体网络是连接物体的互联网”。 这有两个意义：第一，物联网的核心和基础还是互联网，是基于互联网的扩展和扩展的网络；第二，其客户端被扩展和扩展以在某种程度上进行信息交换和通信。 因此，物品网络的定义是通过射频识别技术(rfid )、红外线传感器、全球定位系统、激光扫描仪等信息传感器设备，根据约定的协议，将什么样的物品连接到互联网上，进

4、行信息交换和通信，实现物品的智能物联网的核心和基础是互联网，是互联网扩张和扩张的产物。(2)物体网络的技术框架。 从技术框架来看，物联网分为感知层、网络层和应用层三层。 根据国际电信联盟的建议，物联网框架由感知层、接入层、网络层、中间层和应用层组成。 目前，物联网被认为分为由感知层、网络层和应用层组成的三层系统。1 .感知层。 感知层的作用是感知，物体的识别，由各种传感器和传感器网关构成，通过rfid标签、co2浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、智能卡、识别码、二维码等感知信息，大规模收集信息，进行智能识别2、网络层。 网络层主要解决信息传输问题，由各种专用网、互联网、网络管理系统、通信网络

5、和计算机平台等组成，完成数据的传输和计算。3、应用层。 应用层实现了信息的处理和决策，解决了特定的智能应用和服务问题。 它是物与用户(包括人、组织或其他系统)的界面，实现物与物、物与人之间的知觉和识别，发挥功能性的作用。(3)物联网的重要技术。 由于物联网的工作流程可以细分为识别、感知、处理和信息传递四个环节，其各个环节主要涉及rfid技术、传感器技术、传感器网络技术、网络通信技术等主要技术。 主要介绍这些技术。1 .射频识别(rfid )技术。 rfid技术是一种非接触式自动识别技术，能够通过射频信号自动识别特定目标，获得必要的数据，在各种恶劣环境下工作。 典型的rfid系统通常包括rfid

6、标签、读写器和信息处理系统。 物体(带电子标签)通过读写器进入区域时，标签被读写器激活，发送的电波将标签内的信息发送到读写器来读取，读写器对信息进行解码后发送到电脑主体，完成信息的自动采集。rfid具有读写距离远(最大10米)、读取速度快、无磨损、数据存储量大、效率高(可同时处理多个电子标签)、耐污染等显着特征。 因此，rfid正在畜产品的微细化养殖数字化系统、动物识别与跟踪系统、农畜产品的安全生产监视系统、农畜产品的微生产系统等多方面正式应用。2 .传感器网络。 传感器一般由传感器和转换元件组成，可以用co2浓度、光线、温度、湿度、声音、力、位移等信号来感知，并能收集、分析、反馈最原始的信息

7、以用于物联网工作。 因此，传感器是物体感知世界的“感觉器官”。3、传感器网络技术和网络通信技术。 传感器网络是一种大量静止或移动的传感器由自组织和多跳构成的无线网络。 并合作感知、收集、处理、传输网络垄断地区内的信息，将感知到的信息转发给用户终端，以实现“随处计算”的理念和目标。 传感器的网络通信技术为物联网数据提供传输线路，如何在现有网络中加强以满足物联网业务的需要，是当前物联网研究的重点。 用于传感器网络的通信技术在irda、蓝牙、rfid、uwb、zigbee、wi-fi、nfc等中是常见的。二、物联网技术在农业中的应用(1)物联网技术在海外农业中的应用。 在农业资源、监测和利用方面，欧

8、洲和美国利用卫星实时监测土地利用信息，将检测结果送到各级监测站，进入信息融合和决策系统，达到大区域农业统一计划的目标。 同时，在地面上利用gprs定位系统，定位区域农业的地理位置，实现区域农业的合理规划。法国工人利用物联网技术进行土壤环境的准确数据分析，根据栽培品种的具体需要，调节和改善智能感知环境，提高农产品产量和质量。(二)物联网技术在国内农业中的应用。 目前，中国农业正处于从传统农业向现代化农业转型的发展时期，物联网的应用使农业生产自动化、虚拟化、精细化、远程化成为可能。 比如农产品质量安全跟踪、农业隧道标准生产监测、农业自动节水灌溉等现代农业领域，物联网技术已经投入使用。1、通过传感器

9、网络监测和控制农业生产环境。 近年来，物联网广泛应用于现代农业，重要技术有温室控制模式和电脑监控等。 将无线传感器和其他智能控制系统设在农业隧道和养殖工厂，利用它们测定室内温度、湿度、ph、co2浓度等，无线传感器经由无线网关传输收集到的信息，通过互联网和移动通信传输到监视中心，形成数据图表， 员工通过手机和电脑获得各种参数，根据数据的变化适时调整和反馈室内环境，使作物的生长环境达到最佳水平。基于rfid技术的物网在农产品质量安全跟踪中的应用。 农产品质量安全是重大的民生问题，关系到人民群众的健康和生命安全，关系到社会的稳定和经济的发展。 物联网技术的应用实现了对农产品质量安全的追踪，完成农产

10、品从生产到流通的各个环节的监管，保证农产品质量安全，把食品安全危险降到最小。在我国，已经出现了rfid技术的应用实例，2007年中国建立了肉牛生产的全质量安全跟踪系统，同时还完成了猪的全质量安全跟踪系统(基于rfid技术)，在全国几个城市推进，实现了生产-加工-运输-销售环节的全过程监视，在全国城市不断调整2008年，中国在奥运会期间启用了食品安全跟踪系统，保障了奥运会整体食品安全，促进了国内经济的发展，也推进了物联网技术在中国农业中的应用。3、物联网技术在农产品储藏中的应用。 在农产品的储藏输送过程中，其储藏输送的环境(温度、湿度等)与农产品的变化密切相关。 研究表明，中国水果蔬菜等农副产品

11、在采摘、运输、储藏等物流过程中的损失率在25%30%，发达国家水果蔬菜的损失率在5%以下。 如果能实时监测储藏运输中的环境条件，就能保证农产品的质量和安全，减少经济损失。 物联网技术是一种可以用各个分散的传感器实时监测，控制环境中的温度、湿度等参数，动态监测仓库和保鲜库环境的农产品运输阶段，进行运输车辆的位置信息查询和视频监测，掌握车厢内外的情况，同时调整车辆内的温湿度tao y等人设计了基于rfid技术的系统，为了实时监视、记录运输中的温度，该系统的监视温度范围为-50120，读取距离达到100m。三、物联网应用于现代棉花农业的发展分析(1)物联网在现代棉花农业中应用的意义。 “十二五”计划

12、明确提出将加快经济发展的方式转换为主线，推进物联网应用和研发。 同时，棉花是我国第二大农作物，其生产状况是关系到国家民生的战略物资。 棉花是纺织工业和农业相关的商品，也是消费者的生活必需品。 因此，如何提高棉花农业的质量和产量成为棉花农业的重要任务。 物联网技术的应用是解决这个问题的重要环节。物联网技术应用于棉花生产和科学研究是现代棉农业新型信息化应用的一大进步，可以将粗放的经营管理方式转变为细化管理，通过提高棉苗疫病、疫病的防治能力，引导现代棉农业的发展，对现代棉农业的发展有一定的参考意义。(2)技术水平的分析1 .物体网络的知觉层。 在棉花苗的智能温室中，应棉花农业生产过程中对感知设备的要

13、求，按棉花苗发芽的四个要素(o2、水分、光、温度)进行配置，能适应高温、高湿等恶劣环境，稳定性、精度、精度等性能要满足棉花农业生产的具体要求使他们能随时测量室内温度，实时收集光的强度、温度、湿度、co2浓度、营养液(ph )等环境参数。 同时，还配置了遥控检测器、移动喷气、自动剪叶机、排气扇等。根据o2传感器的数据，实时掌握室内o2浓度，根据n2、防止氯气影响棉苗生长的光度、温度传感器的数据，根据棉苗现在的生长阶段进行相应的远程环境调整。 例如，根据拉起遮阳网等棉花苗的生长阶段和育苗环境，用适时调节营养液浓度的湿度传感器得到的数据适时调节室内温度等。目前，中国有自主知识产权的无线和有线传感器，

14、如温室内的视频信息监控传感器，如带彩色一体型相机的作物生理生态监控传感器，如叶面温度传感器，测量范围为050，精度为0.1； 温室外部气象数据监测传感器，如室外风速传感器，测量范围167m/s，精度1m/s或5%中较高的值国家农业信息化工程技术研究中心开发的温室内部环境监测(包括光、空气和土壤)传感器，如土壤湿度传感器，微波炉0100%，以及另外，还有营养液成分的感知和农产品物流配送监视等感知设备，共计6种，约30种。 这些传感器实时地或实时地感测每个节点的数据，利用本地数据收集器进行显示，并且通过收敛节点转发到基站监控中心。因此，智能温室使员工摆脱了繁重的工作，通过手机、电脑等远程控制，提高

15、了工作效率，使育苗阶段科学化，提高了棉苗的生长质量。2 .物质网络的网络层。 使用无线传输(例如，移动gprs )和有线传输技术，来传输由传感器节点收集到的温室信息(数据)，并使用控制器、致动器和网络终端来控制室内设备，以维持室内的适当环境，并保持物理网络应用层输出的决策信息具体的过程如下：(1)基于低功耗域网络协议和无线宽带(wifi )自组织网络终端连接不同的传感器设备，以实现温室内的各种数据的自动获取，并将数据聚合到温室内的中继设备上，以及温度传感器经由该网络向风扇控制器发送数据、控制温室的通气口的关闭等，执行控制器装置内的自组织网络终端实现传感器与执行控制器的相互作用。 这里的ad h

16、oc网络提高了温室内的传感器设置场所的灵活性和传感器数据获取的可靠性。(2)利用温室设备内的ad hoc网络和温室内的有线网络，备份收集到的数据，直接上网，最终将数据传输到控制中心。 其中以有线网络为主要传输媒体，以中国移动和中国联通的无限网络为辅助传输网络。(3)安装无线宽带传输网络后，可远程观看温室内的实时影像，或在指定区域内进行捕获、定时器录像等功能。3、物联网的应用层。 该层主要对收集到的数据进行分析总结，进行下一步的反馈和控制。 总结年度棉花标准化生产技术方案，提供专业、系统的系统应用服务，形成智能解决方案集。 专家诊断棉花病虫害趋势等，提出解决方案，并反馈给智能温室。 同时，通过有

17、线、无线传输技术和互联网等实现的手机、平板电脑等设备成为应用系统终端，发布控制和决策信息。 因此，根据棉花农业的产前、产中、产后过程，依靠网络平台，开发出设置棉花农业自动节水灌溉、温室环境综合控制、肥水药控制管理等反馈控制设备的智能决策应用系统，实现环境综合控制，如肥料四、物联网应用于现代棉花农业需要解决的问题物联网迅速发展，也应用于农业，前景广阔，但目前物联网技术在中国农业的应用和推广还面临着很多困难，存在很多问题。 其中主要有成本问题、技术人员不足问题、标准化系统不足问题、安全问题等。成本问题：根据实验过程中存在的困难和解决方案，物联网存在我国棉花农业应用资源不足、传感器和其他相关设备成本高、地理环境受限等多种问题。 实际上在将大量物质网络投入棉花农业时，解决这些问题需要大量资金支持，这些资金远远超过棉花本身的成本。技术标准和技术人员短缺问题：首先，发展物网必然发展通信技术，各种系统的通信协议还没有达到统一标准。