物联网技术与智慧农业

物联网技术与智慧农业李振陆现代电子信息技术通信技术现代通讯技术人工智能技术电子计算机技术发展智慧农业的意义关于物联网智慧农业的内涵3S技术在智慧农业中的应用智慧农业应用实例五智慧农业发展的趋势与挑战一二三四六目录01PARTONE发展智慧农业的意义（一）智慧农业推动农业产业链改造升级1.升级生产领域，由人工走向智能发展智慧农业的意义种植、养殖生产作业环节：一体的农业生产自动化系统和平台；食品安全环节：构建农产品溯源系统，追溯全程信息；生产管理环节：智能设施与互联网广泛应用，提高效能。（一）智慧农业推动农业产业链改造升级2.升级经营领域，突出个性化与差异性营销方式发展智慧农业的意义物联网、云计算等技术：打破农业市场的时空地理限制；一体化农产品经营体系：促进农产品市场化营销和品牌化运营；农业休闲旅游：推广、销售休闲旅游产品，为旅客提供个性化旅游服务。（一）智慧农业推动农业产业链改造升级3.升级服务领域，提供精确、动态、科学的全方位信息服务发展智慧农业的意义农机调度服务系统室外大屏幕、手机终端云计算、大数据解决“信息服务最后一公里”先进的农业科学技术知识生产管理信息农业科技咨询服务经营好农业生产系统与营销活动提高农业生产管理决策水平增强市场抗风险能力（二）智慧农业实现农业精细化、高效化、绿色化发展1.实现精细化，保障资源节约、产品安全发展智慧农业的意义一方面，借助科技手段对不同的农业生产对象实施精确化操作，在满足作物生长需要的同时，保障资源节约又避免环境污染。另一方面，实施农业生产环境、生产过程及生产产品的标准化，保障产品安全。（二）智慧农业实现农业精细化、高效化、绿色化发展2.实现高效化，提高农业效率，提升农业竞争力发展智慧农业的意义云计算、农业大数据：让农业经营者便捷灵活地掌握天气变化数据、市场供需数据、农作物生长数据等，提高了农业生产对自然环境风险的应对能力；智能设施：合理安排用工用时用地，减少劳动和土地使用成本，促进农业生产组织化，提高劳动生产效率。互联网与农业的深度融合：使得农业市场创新商业模式持续涌现，大大降低信息搜索、经营管理的成本。再造整个农业产业链：实现农业与二、三产业交叉渗透、融合发展，提升农业竞争力。（二）智慧农业实现农业精细化、高效化、绿色化发展3.实现绿色化，推动资源永续利用和农业可持续发展发展智慧农业的意义通过对农业精细化生产，实施测土配方施肥、农药精准科学施用、农业节水灌溉，推动农业废弃物资源化利用，达到合理利用农业资源、减少污染、改善生态环境。互联网、二维码：建立全程可追溯、互联共享的农产品质量和食品安全信息平台，健全从农田到餐桌的农产品质量安全过程监管体系，保障人民群众“舌尖上的绿色与安全”。卫星搭载高精度感知设备：构建农业生态环境监测网络，实现农业环境综合治理、全国水土保持规划、农业生态保护和修复的科学决策，加快形成资源利用高效、生态系统稳定、产地环境良好、产品质量安全的农业发展新格局。02PARTTWO关于物联网出现关于物联网物联网一词最早出现于比尔·盖茨1995年《未来之路》中。作为概念是在1999年提出的。2005年国际电信联盟发布的互联网报告，对物联网做了这样的定义：通过二维码识别设备、射频识别装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。定位关于物联网2009年8月，温家宝总理视察中国科学院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心，提出“尽快建立中国的传感信息中心或者叫感知中国中心”，自此，物联网被正式列为我国5大新兴战略性产业之一。结构关于物联网感知层：相当于人体的皮肤和五官，主要用于识别物体，采集信息包括二维码标签和读写器、射频识别标签和读写器、摄像头、传感器及传感器网络等。网络层：相当于人体的神经中枢和大脑，主要用于信息传递和处理，包括通信与互联网的融合网络、物联网管理中心、物联网信息中心和智能处理中心等。应用层：相当于人的社会分工，与行业需求结合，实现广泛智能化，是物联网与行业专用技术的深度融合。应用关于物联网物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。目前，物联网技术已经在智慧农业、智慧城市、智慧家居、智慧医疗、智慧交通和智慧物流等领域得到了广泛应用。03PARTTHREE智慧农业的内涵（一）概念智慧农业的内涵智慧农业是智能农业专家系统，是感知中国理念在农业发展中的具体应用。核心：综合运用物联网、云计算、大数据、空间地理等新一代信息技术，实现三农产业的数字化、智能化、低碳化、生态化、集约化；目标：最高效率地利用各种农业资源，最大限度地降低农业成本和能耗、减少农业生态环境破坏以及实现农业系统的整体最优；特征：农业全产业、全过程的智能化的泛在化；支撑和手段：全面感知、可靠传输和智能处理等物联网技术；生产方式：自动化生产、最优化控制、智能化管理、系统化物流和电子化交易。（二）内涵智慧农业的内涵1.农业思想认识的智慧化主要指参于农业发展思考方式的转变。智慧化的农业改变了过去机械、片面、静止的思维认识倾向，注重从全面、发展的角度来分析和认识农业、农民、农村等相关问题，最终体现在农业生产与社会发展的统一。（二）内涵智慧农业的内涵2.农业生产过程的精细化主要指农业生产技术的智能化。通过农业生产技术的高度智能化、管理科学化、控制自动化，实现对农业产品质量和生产过程的精细化控制。（二）内涵智慧农业的内涵3.农业发展环境的审美化主要指农业发展表现形式的转变。要以优美愉悦的自然环境和健康舒适的人文环境为目标，创新农业产业新模式。在农业发展的环境建设中，处理好人与自然的关系，使自然环境更美，生产更绿色可持续。（二）内涵智慧农业的内涵4.农业生产运行的系统化主要指农业发展对象的转变。智慧农业就是要维持经济系统与自然生态系统的平衡，把农作物生产、自然环境与人作为一个有机系统，深入分析要素间的内在联系，在保证土壤肥力的前提下同时提高农业生产的总体效益。（二）内涵智慧农业的内涵5.农业产品质量的优质化主要指农业发展内容的转变。智慧农业一方面强调生产安全、生态化的农业产品，另一方面还要保证土地的永续利用，充分体现了农业生产过程与产品质量的统一。（二）内涵智慧农业的内涵6.农业发展资源的持续化指农业发展过程的转变。智慧农业是一种持续发展的农业，倡导多元化的农耕方式和种植方式，体现农业生产发展与生态和谐的统一。（三）主要内容智慧农业的内涵1.智能化农业生产通过各种无线传感器实时采集农业生产现场的温湿度、光照、CO2浓度等参数，利用视频监控设备获取农作物生长状况等信息，远程监控农业生产环境；同时将采集的参数和获取的信息进行数字化转换和汇总后，经传输系统上传到相关农业智能管理系统中，系统按照农作物生长的各项指标要求，精确地遥控农业设施自动开启或者关闭，实现智能化的农业生产。（三）主要内容智慧农业的内涵2.智能化农产品安全溯源产利用射频识别电子标签，搭建农产品安全溯源系统，加强农业生产、加工、运输到销售等全流程数据共享与透明管理，实现农产品全流程安全溯源，促进农产品的品牌建设，提升农产品的附加值。（三）主要内容智慧农业的内涵3.开发智能农业应用系统组建无线传感器网络，开发智能农业应用系统，对空气、土壤、作物生长状况等数据进行实时采集和分析，系统规划农业产业园分布，合理搭配农作物品种布局，进行在线疾病识别和治理，科学指导生态轮作等。（三）主要内容智慧农业的内涵4.云计算技术应用云计算具有资源配置动态化、需求服务自助化、资源池化与透明化等特点。云计算体现出来的集约化建设、按需动态分配资源等优势在农业发展中，更适合应用于集约化建设农业共性技术支撑平台。目前，我国不少地区都已建立了多级平台系统。省级农业部门作为云数据中心，处理来源于企业级、地县级的数据，存储和处理诸如气象数据、灾情预测诊断及应急反应、农业资源的评估与管理、作物长势预测与估产等数据。（三）主要内容智慧农业的内涵5.大数据技术应用通过大数据，可以提供更加智慧的各类农业服务；通过利用农业资源管理数据，解决我国农业资源紧缺、生态环境与生物多样性退化等问题，实现农业高产优质、节能高效地可持续发展；通过利用农业生态环境管理数据，建立数据模型、业务模型对农业生态环境进行全面监测、精准管理；通过利用农产品与食品安全管理数据，推动解决农产品和食品安全问题，保障诚实守信农户的切身利益；通过利用农业装备与设施监控数据，解决农业基础设施的智能化问题。04PARTFOUR3S技术在智慧农业中的应用（一）GPS在智慧农业中的应用3S技术在智慧农业中的应用GPS即全球定位系统。是利用地球上空的24颗通讯卫星和地面上的接收站及用户设备等，组成的高精度、全天候、全球性的精确定位系统。它可以提供实时的导航、定位和定时服务。（一）GPS在智慧农业中的应用3S技术在智慧农业中的应用1.空间和时间定位测量指定点的经度、纬度和高程，以确定其具体位置。如用来确定田间地块土壤信息采集点位置，然后结合其土壤的含水量、氮、磷、钾、有机质、病虫害等不同信息的分布情况，辅助农业生产中的灌溉排水、施肥、喷药等田间操作。另外在翻耕机、播种机、喷药机、收割机等农具上安装GPS，可以精确指示机具所在位置坐标，对农业机械田间作业和管理起导航作用。（一）GPS在智慧农业中的应用3S技术在智慧农业中的应用2.土地更新调查GPS在土地数据采集中的应用常常分为两种情况：一是直接用GPS技术对土地空间数据作实时更新和采集；二是把GPS接收机的实时差分定位技术与地理信息系统的电子地图相结合，组合成各种土地数据的野外测量系统；另外GPS还可以直接应用土地空间数据的采集，提供辅助的定位数据，大大提高成果数据的精度和应用范围。（一）GPS在智慧农业中的应用3S技术在智慧农业中的应用3.监测作物产量在作物田间收割时，联合收割机上装有的GPS接收机记录下该植株所处位置，利用产量监测器记录下植株产量，并通过计算机绘制出每块土地的产量分布图。（二）GIS在智慧农业中的应用3S技术在智慧农业中的应用GIS即地理信息系统。GIS是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、计算、分析、显示和描述的技术系统。它是构成农作物精准管理空间信息数据库的有力工具。（二）GIS在智慧农业中的应用3S技术在智慧农业中的应用1.农业信息可视化与专题图制作GIS可将获取的各种田间信息图形化，绘制各种田间信息的空间分布图，以二维平面、三维立体以及动态等方式展现，便于用户直观分析、查询和统计。GIS具有制图功能，它可以将各种专题要素地图结合在一起，产生新的地图，为智慧农业信息提供一个直观的展示平台。如制作病虫灾害覆盖图、耕地地力等级图、农作物产量分布图以及农业气候区划等农业专题地图。（二）GIS在智慧农业中的应用3S技术在智慧农业中的应用2.农业信息空间分析与建模GIS针对数据存储格式的不同，提供了多种不同类型的空间分析方法，如地形分析、流域分析、空间统计分析等，这些空间分析方法可以与各种专项模型相结合，进行农业信息的预测、评估以及划分等，为农业决策提供实时、可行和快速的依据。（二）GIS在智慧农业中的应用3S技术在智慧农业中的应用3.田间管理智能决策智能决策是农业智慧化的关键。GIS能监测农田土壤水分、养分、病虫害等变化情况，根据获取的农田信息的实际情况，绘制地形图，制定施肥、喷洒农药、灌溉排水等科学管理方案。（三）RS在智慧农业中的应用3S技术在智慧农业中的应用RS即遥感系统。RS技术是指以飞机、人造地球卫星、航天飞机等为运载工具，利用高分辨率传感器，采集地面空间分布的地物光谱反射或辐射信息，进行对地球的资源、环境等进行研究分析的综合技术。（三）RS在智慧农业中的应用3S技术在智慧农业中的应用1.土地资源信息感知遥感具有采