基于物联网技术的精细农业解决方案.docx
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基于物联网技术的精细农业解决方案
基于物联网技术的精细农业解决方案
一、现代农业发展的趋势
国际农业的发展经历了原始农业、
传统农业和现代农业三个主要
发展阶段。
本世纪以来，农业的发展在取得成就的同时，
带来了严重
的环境问题。
对此，人们提出了一系列的替代农业对策，
如回归型农
业、生态农业、有机农业、综合农业等发展模式。
自
90
年代以来，
随着全球定位系统（
GPS
）、地理信息系统（
GIS
）、遥感（
RS
）、变
量处理设备（
VRT
）和决策支持系统（
DSS
）等技术的发展，精细农业
作为基于信息高科技的集约化农业问世了，
并成为农业可持续发展的
热门领域。
精细农业的核心是指实时地获取地块中每个小区土壤、
农
作物的信息，
诊断作物的长势和产量在空间上差异的原因，
并按每一
个小区做出决策，准确地在每一个小区上进行灌溉、施肥、喷药，以
达到最大限度地提高水、肥和杀虫剂的利用效率，
增加产量，减少环
境的污染的目的。
近几年来，
美国、
欧洲一些技术先进的农场在精细农业方面已经
进入中等规模的实施阶段。
国外精细农业的实践表明：
精细农业不仅
具有重要的经济效益，
而且其获取的详细耕作信息有助于解决许多未
知问题。
精细农业的根本效益体现在降低作物的生产成本和过量施用
农化产品的污染风险。
“精细农业”研究的革命性的意义是提出了一
种经营现代农业的新技术思想并付诸于实践，
发展前景已在国际上具
有广泛的共识。
体型小巧，
安装方便、
壳体结构设计合理，
使用寿命长密封性好，
测量精度高，稳定性好，传输距离长，
抗外界干扰能力强，结构设计
合理，外观质量佳，可广泛用环境、温室、现代农业等的光线强度测
量。
图
9
光照传感器
2
、数据采集单元
（1）
无线温湿度采集器
图
10
无线传感器节点
?
采集温室的温度湿度清况，并无线传输到管理系统，
?
本采集器集数据采集传输一体，电池供电时间长，
?
安装简便，成本低。
?
适合于只需要采集温度湿度的温室应用。
（2）
多通道无线数据采集器
应用在多种数字信号、
模拟信号的采集，
可应用于不方便布线的场合。
1
、功能特点：
?
实现
4-20mA
信号，
0-5V
信号，数字信号的采集
?
太阳能供电、
220V
电源供电、电池供电可选，
?
ZigBee
协议、美国
TI
专有协议
?
可视传输距离
100m
?
对等网络，点对点，点对多点，
Mesh
网路
?
安全的数据，
128
位加密技术，授权与验证，跳频技术
?
防水，防晒，防雷击设计
?
可以定制
图
11
无线数据采集器
3
、互联互通部分
（1）
ZigBee
调制解调器
性能指标
?
ZigBee
转
RS232
、
RS485
、以太网
?
工作频率为
ISM
2.4
GHz
?
传输距离室外
1600m
，室内
100m
?
RF
数据传输率：
250000bps
?
工业级温度范围
（-40
-
85C）
图
12ZigBee
无线装置
（2）ZigBee
智能网关
应用范围：
在现代农业、生态环境等领域数据的跨区域的传输，
且不
方便布线的场合。
1
、主要功能
?
实现
ZigBee
个域网与
WIFI
网络的信息互通和多网融合
?
RS232
接口，以太网接口，串口可选
?
自带
SD
存储卡，可数据本地存储
?
彩屏液晶
（
可选
）
，数据本地显示
图
13
无线网关
4
、无线信号检测仪
检测无线信号的强度与通讯成功率测试，
便于无线监测与控制系
统的安装与实施
图
14
无线信号检测仪
5
、智能管理与决策系统软件
（
1
）农业环境监控子系统
通过计算机对农业环境的温度、
湿度、光照、气体、
土壤温湿度
进行实时监测、图像视频监控、曲线显示、数据保存、数据处理等管
理功能，
同时根据监测的信息对环境进行控制，
使植物生长在合适的
环境中。
系统具有多种界面显示、
数据存储、
数据打印、
数据查询与统计、
超限报警、
用户管理等功能。
系统支持数据库持久化存储及
Excel
格
式数据导出。
采用
MySQL
开源数据库存储，
支持报表打印、历史曲线
打印及在
Excel
里打印。
通过输入查询时间，
即可查询所需被测点对
应时间内的数据记录和曲线记录。
可统计某个时段内的温湿度平均
值。
当监测数值达到报警条件时，
以改变相应数据颜色方式发出警报；
根据不同的用户设置管理员、
监测员等权限，具有实时数显、实时曲
线、数据报表等多种数据显示方式，画面具体生动。
图
15
部署架构图
图
16
系统界面示例
图
17
气体温湿度监控界面
图
18
温湿度实时显示与报警
图
19
曲线自动设定与调整
图
20
数据存储、查询与打印功能
图
21
用户管理功能
（
2
）作物生产专家系统
与中国农业科学院合作开发的作物生产专家系统可以根据监测
的信息对作物的病虫害清况、
生长周期、结果状况进行预测，对作物
的生产进行诊断，
从而能够控制作物生长最合适的环境，
提高作物产
量
2-3
倍，提高作物的品质。
图
21
农作物生产专家系统
六、方案实施效益分析
对于农业种植户而言，
传感器网在农业中的应用摆脱了传统农业
生产依赖天气，凭经验生产的方式，将使现代农业走上工厂化生产，
精细化生产的道路，
使农业产业工人足不出户即可接受农业专家的指
导，农业产量与质量大大提高。
对于运营商而言，物联网在农业生产的应用，
有利于拓展无线城
市的应用方向，有效地利用无线网络，一旦网络在农业中得到普及，
运营商可以获得源源不断的收益。
对于当地政府而言，
农产品产量与品质的提高，有利于塑造地方
农业品牌，服务三农，
惠及广大农民。
同时为物联网在现代农业中的
应用抢得先机，尽快提升产业升级。
七、应用案例
图
22
在农科院示范应用
图
23
温室环境数据采集
图
24
温室环境监控
图
25
系统应用中的太阳能供电系统
通过现代传感技术及软件信息技术对有机农作物从来源、
生产、
检测体系及快递物流等环节
进行全过程可视数字化管理，
并为消费者提供全过程可视追溯查询平台。
该示范项目将利用
温度、湿度、光照、化学等多种传感器对农产品（蔬菜）的生长过程进行全程监控和数据化
管理，
通过传感器节点实时感知生产过程中是否添加有机化学合成的肥料、
农药、
生长调节
剂和饲料添加剂等物质；
结合
RFID
电子标签对每批种苗来源、
等级、
培育场地以及在培育、
生产、质检、运输等过程中具体实施人员等信息进行有效、可识别的实时数据存储和管理。
项目以
物联网
平台技术为载体，提升有机农产品的质量及安全标准，让老百姓吃上放心菜。
仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.
NurfürdenpersönlichenfürStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.
Pourl'étudeetlarechercheuniquementàdesfinspersonnelles;pasàdesfinscommerciales.
толькодлялюдей,которыеиспользуютсядляобучения,исследованийинедолжныиспользоватьсявкоммерческихцелях.
以下无正文
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