基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)研究

【摘要】本文分析了中國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀，以及物聯(lián)網(wǎng)對(duì)當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的推進(jìn)作用，并以農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖大棚為例，說明了物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖大棚中實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)管理的過程。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)Zigbee傳感器

農(nóng)業(yè)種植中，為了防治病蟲害和追求產(chǎn)量，過量使用、濫用農(nóng)藥和化肥已成為不爭(zhēng)的事實(shí)，同時(shí)隨著全球變暖，各種極端氣象條件頻發(fā)，使脆弱的農(nóng)業(yè)更加雪上加霜。中國農(nóng)業(yè)需要變革，變革要從源頭抓起。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)中，可以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理，是智慧農(nóng)業(yè)和精細(xì)化生產(chǎn)、管理、決策的技術(shù)支撐，是發(fā)展“智慧農(nóng)業(yè)”的核心。

一、中國農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國人均耕地面積和人均水資源只有世界平均水平的30%和25%，且現(xiàn)有耕地中2/3是中低產(chǎn)田，農(nóng)田灌溉水的有效利用率只有30%～40%（發(fā)達(dá)國家已達(dá)50%～70%）?；?、農(nóng)藥等生產(chǎn)資料投入水平高且利用率低，并導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染和破壞，土壤沙化、堿化、鹽漬化嚴(yán)重，耕地單位面積產(chǎn)量與世界糧食高產(chǎn)國家相比甚至要低一半以上，21世紀(jì)我國人口增長(zhǎng)和土地資源減少的矛盾不可逆轉(zhuǎn)。我國農(nóng)業(yè)信息技術(shù)經(jīng)過多年的研究，有一定基礎(chǔ)，但與目前應(yīng)用需求差距很大，在生產(chǎn)過程科學(xué)管理、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與溯源、農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程技術(shù)服務(wù)，農(nóng)民遠(yuǎn)程培訓(xùn)等方面的研究剛剛起步；農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，養(yǎng)殖業(yè)以及其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，用于優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖的智能管理信息系統(tǒng)剛開始起步；面向農(nóng)村快捷的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)和低成本智能化信息接入終端問題仍未取得重要突破。

二、中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涵蓋范圍極廣，包括具備“內(nèi)在智能”的傳感器、移動(dòng)終端、智能電網(wǎng)、工業(yè)系統(tǒng)、樓控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等、和“外在使能”（Enabled）的，如貼上RFID、條形碼標(biāo)簽的各種資產(chǎn)、攜帶無線終端的個(gè)人與車輛等等“智能化物件或動(dòng)物”或“智能塵?！?，通過各種無線和/或有線的長(zhǎng)距離和/或短距離通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通（M2M）、應(yīng)用大集成（Grand Integration）、以及基于云計(jì)算的SaaS營運(yùn)等模式，在內(nèi)網(wǎng)（Intranet）、專網(wǎng)（Extranet）、和/或互聯(lián)網(wǎng)（Internet）環(huán)境下，采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C(jī)制，提供安全可控乃至個(gè)性化的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、定位追溯、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、安全防范、遠(yuǎn)程維保、在線升級(jí)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面等管理和服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡摹肮?、控、營”一體化。

物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)在中國已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交通、物流、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、衛(wèi)生、安防、家居、旅游、軍事等二十多個(gè)領(lǐng)域，在未來3年內(nèi)中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將在智能電網(wǎng)、智能家居、智慧城市、智慧醫(yī)療、車用傳感器等領(lǐng)域率先普及，預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)三萬億的總產(chǎn)值。

三、物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

在大棚控制系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、光傳感器、離子傳感器、生物傳感器、CO2傳感器等設(shè)備，監(jiān)測(cè)環(huán)境中的溫度、相對(duì)濕度、PH值、光照強(qiáng)度、土壤養(yǎng)分、CO2濃度等物理量參數(shù)，并通過基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的無線設(shè)備將參數(shù)傳送到標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)關(guān)通過GSM、CDMA或者以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器中進(jìn)行分析控制，通過各種儀器儀表實(shí)時(shí)顯示或作為自動(dòng)控制的參變量參與到自動(dòng)控制中，保證農(nóng)作物有一個(gè)良好的、適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)使技術(shù)人員在辦公室就能對(duì)多個(gè)大棚的環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)控制。采用無線網(wǎng)絡(luò)傳遞測(cè)量得到的農(nóng)作物的各種參數(shù)，可以為精準(zhǔn)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)，達(dá)到增產(chǎn)、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長(zhǎng)周期、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

下一步的目標(biāo)是一方面加入更多不同種類的傳感器采集數(shù)據(jù)并加大采集頻率，另一方面在云平臺(tái)側(cè)建立更多的數(shù)學(xué)模型，摸清不同地區(qū)、不同季節(jié)、不同農(nóng)作物的最佳養(yǎng)殖規(guī)律，達(dá)到最優(yōu)化品質(zhì)、最優(yōu)化質(zhì)量的產(chǎn)品，并建立突然預(yù)案應(yīng)對(duì)突發(fā)天氣情況和其他一些突然情況對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響。

四、小結(jié)

與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的需要相比，智慧農(nóng)業(yè)可以實(shí)現(xiàn)高效利用各類農(nóng)業(yè)資源和改善環(huán)境這一可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，不但可以最大限度提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，而且是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的有效途徑。

參考文獻(xiàn)

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