农业物联网

农业物联网姓名：孙丽君目录1、农业物联网的必要性2、物联网概述3、物联网在精细农业中的研究与应用4、物联网在农业监控中的研究与应用5、物联网在农产品安全领域的研究与应用6、物联网在设施农业方面的研究与应用7、物联网在农业其他领域的研究8、展望1、农业物联网的必要性农业是我国国计民生的基础产业，而当前我国正处于从传统农业向现代农业转型的过程中，应用物联网技术是现代农业的需要，它能够改变粗放型的农业和经营管理方式，确保农产品质量的安全，有利于实现农业集约化、高产化和优质化。提高资源利用率和生活水平，农业物联网最终将引领现代农业发展。2、物联网概述2.1物联网的定义：物联网是通过各种信息传感设备如RFID、传感器、红外感应器、3S和激光扫描器等所采集的信息与互联网相结合进行信息集成与智能处理，最终应用于各行各业。2.2物联网的构成：物联网通常被认为分为三层，如图所示：最上面的是应用层，中间是网络层，最下面的是感知层。应用层网络层感知层相应的物联网应具备三个特征：一是全面感知，即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；三是智能处理，利用云计算、模糊识别等各种智能计算机技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。2.3关键技术射频识别(RFID)技术，传感器技术、传感器网络技术、网络通信技术等。射频识别(RFID)技术RFID技术是一种非接触式的自动识别技术．通过射频信号自动识别对象并获取相关数据RFID为物体贴上RFID标签，具有读取距离远、穿透信息量大等特点。传感器负责物联网信息的采集，实现对现实世界的感知，是物联网服务和应用的基础。传感器是指对被测对象的某一确定的信息具有感受与检出功能，并按照一定规律转换成与之对应的有用信号的元器件或装置．通常由敏感元件和转换元件组成。传感器技术传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算、现代网络及无线通信、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器，实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息。通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过无线通信网络以多跳(multi—hop)中继方式将所感知信息传送到用户终端，从而真正实现“无处不在的计算”理念。传感器网络技术3、物联网在精细农业中的研究与应用精细农业(PrecisionAgriculture)是利用3S，即全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感(RS)的差异对地块水平精确到平方厘米的一整套综合农业管理技术，实现将传统农业模式转变为以信息网络为中心的精准农业模式，农田的耕种可以实现自动化、网络化、智能化。从而有效地降低成本并提高产量。我国农业生产目前还处于一种人力、畜力、机械混合型的粗放式运作模式，生产效率不高。造成这种情况的原因比较复杂，但重要的一点是由于对农业生产环境参数不能做到精细采集，甚至不采集，或者不能根据这些参数有效地指导农业生产活动，这必然造成农业投入产出比较低。物联网的一个重要功能就是可以进行大量的、广域的农林参数采集．在以前无线传感器网络(WSN)的基础上更进一步提升其性能。•物联网推出以后，会催生出大量价格适中的传感器和相关的微处理器．在数据传输时．可以借助于商用无线网络。在软件方面，大量的中间件会使传感器和网络的对接更加方便，而与物联网相关的网络协议一旦成熟．就会使搭建一个农业参数采集的网络和搭建现在常见的局域网一样简单可行。•另外，借助于云计算的处理模式．可以把采集来的各种重要数据导人数据库．再通过专家系统对重要的数据进行处理，可以得到趋势性的结论来指导农业生产。综合以上分析，可知物联网将成为实现“精细农业”的重要推动技术之一。带有产量传感器的联合收割机精细农业举例1、DGPS接收装置;2、GPS接收装置;3、谷物湿度测量;4、谷物密度测量;5、谷物体积流量测量;6、谷物损失测量;7、转向角度测量;8、距离/速度测量;9、割幅测量相应传感器在谷物联合收割机上的布置据科技、气象等部门专家预测，未来50～80年中国平均气温将进一步上升，各类极端天气气候事件发生频率和强度将进一步加剧，造成的影响和损失将进一步加重。适应气候变化，加强现代农业监测能力建设，是应对气候变化，控制农业生产，抵御各种自然灾害，对农业环境实施精准、适时监测，直接指导农业生产。保障农业可持续发展的迫切需要。4、物联网在农业监控中的研究与应用全球气候变化导致土地荒漠、水资源短缺现象日趋严重，湿地消失，生态失去平衡。不仅严重影响农牧区的生态安全，同时危及生存和生活环境及经济社会的可持续发展。通过农业监测，可人为防控生态环境的恶化和改善生态环境。综上所述，将物联网应用到农情监测系统中已经是目前的发展趋势，同时，物联网在农情监测系统中所具有的技术优势也是最显著的。4.1基于物联网技术的精准农业环境监测系统体系结构传感层传感层采用无线传感网络的方式，由大量部署在农田信息采集区域的自组织传感节点(包含普通节点和传感节点)组成。普通传感节点进行环境参数的采集后通过Zigbee无线传输至簇首节点，簇首节点进行简单的数据融合，打包，通过Zigbee无线传输将农情信息传送到汇聚节点。网络层网络层由网关节点、GPRS／3G网和Internet组成，将环境参数传送至监测端。网关节点包含汇聚节点和网关部分，汇聚节点部分接收传感层发送的信息，将其进行数据融合等处理后传送至网关部分，由网关部分通过GPRS／3G模块将信息传至Internet，然后远程监测端就可以通过Internet读取农田环境信息了。应用层应用层由远程监测端组成，当监测端设备接人Internet时，生产者和技术研究人员就可以在任何时候、任何地点监测所采集的农情信息，对作物生长情况进行实时跟踪、分析和处理，以及根据环境变化采取相应措施，实现现代农业和精准农业的要求。运用信息采集技术、近程通讯技术(如常用的RFID)、信息远程传输技术、信息智能分析与控制技术，结合农业生产技术信息，研究完成了农作物智能培育测控系统，开发了农业生产环境测控、农作物叶绿素分析、无线传输等低成本、实用型的系列产品。该系统的应用与推广将有效提升农业生产的技术管理水平，促进农业产业化及现代化的发展。4.2基于物联网的农作物智能化培育测控系统构建基于物联网的农作物智能培育测控系统，改变传统的信息采集模式，实现农作物信息的实时检测与控制，实现农作物培育的智能化、科学化管理。通过在农业园区安装生态信息无线传感器和其他智能控制系统，可对整个园区的生态环境进行检测，从而及时掌握影响园区环境的一些参数，并根据参数变化适时调控如灌溉系统、保温系统等，确保农作物有最好的生长环境，以提高产量、保证质量。在保温系统中，通过采集、分析和控制土壤湿度、土壤成分、pH值、降水量、温度、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度等来获得作物生长的最佳条件，将生物信息获取方法应用于无线传感器节点．为温室精准调控提供科学依据。在灌溉系统中，通过感应土壤的水分，并在设定条件下与接收器通信，控制灌溉系统的阀门打开、关闭，达到自动节水灌溉的目的。5、物联网在农产品安全领域的研究与应用我国是农产品的生产消费大国，而我国农业产品质量安全问题严重，食品安全方面事故频发，如食品中被曝光含有二哑英、铅、陈化量毒米、苏丹红、瘦肉精到牛奶中的三聚氰胺、肉类魚类中的抗生素、有毒添加剂、农药超标等物质，已对人们生存构成严重威胁（目前令人担忧的食品安全形式令「独二代」在娘胎里就开始「涉毒」，母亲在坏孕时吃的食品、喝的水当中都或多或少被污染，「独二代」出生后正面临变成「毒二代」）。造成食品安全问题一个很重要的原因是从生产到销售缺乏监管。加大对农产品从生产到流通整个流程的监管，则可以将食品安全隐患降至最低，而物联网则可在这方面发挥重要的作用。物联网可以对加入网络的各种物品进行有效的信息采集与管理，可应用于食品溯源。当物联网逐渐在食品溯源中应用后，这种情况将会改变。很多食物都会有自己的信息标签，这种标签可以是二维码．也可以是RFID，消费者可以用比以前小很多的代价来知道自己的食物来源及其他相关信息。通过物联网的引入。可以使市场更加规范合理，减小消费者对于食品安全的担忧。例如广西农垦源头农场全面建立农产品质量追溯系统。在源头农场，柑桔带着小小的“身份证”远销海内外。这张“身份证”就是农产品质量安全追溯系统的安全信息条码，不仅提升了农产品质量安全水平和全程监管能力，还带来了经济效益。将物联网技术应用于农产品等食品安全追溯管理，是利用了物联网的技术优势——RFID非接触自动快速读写、可数据加密等，从而实现了统一管理、高效流通、协调运作。基于RFID系统的农产品安全追溯技术，可以对农产品从田头到餐桌、从生产到销售全过程实行智能监控，及农产品安全信息在不同供应链主体之间进行无缝衔接，大大提高了农产品质量。消费者购物时，只需根据商家提供的EPC(产品电子代码)标签，就可以通过电脑、手机、电话及扫描查询机等各种终端设备快捷方便地查询到农产品从原料供应、生产、加工、流通到消费整个过程的信息，从而作出适当的购买决策，满足了消费者的安全权、知情权、选择权和监督权。农产品安全追溯示意图RFID技术在农产品可追溯系统的应用可深入农产品原料、产品加工、物流销售各方面。在农畜产品饲养环节上，RFID技术可以用来用来动物跟踪、数字化养殖；还可以用来防伪、安防、智能家居、医院管理、城市管理、环境监测、工业自动化、移动支付等。标识动物、记录和控制瘟疫等，主要有项圈电子标签、纽扣式电子耳标、耳部注射式电子标签以及通过食道放置的瘤胃电子标签等方式来记录动物的信息。动物标记6、物联网在设施农业方面的研究与应用我国设施农业相较于发达国家比较落后，主要原因是资金缺乏，设施农业装备落后；没有获取专家指导的途径，大多沿袭传统的种植方法，生产管理粗放；设施的智能化水平低。将物联网技术应用与设施农业可以实现智能化监控，信息化农业，改善我国农业粗放的管理水平。加快我国现代农业的步伐。物联网结合设施农业发展的需要，可以在两个层次上进行深入研究。一是智能化监控、人工辅助管理温室，适应于一般经济条件的农户提高温室栽培管理水平。即对智能化实时监控及动态决策方案通过人工管理加以实施。此种方式可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。二是智能化监控、自动化管理温室，适应于经济条件富裕的农户、设施农业企业以及示范展示，提高温室栽培管理水平。即对智能化实时监控及动态决策方案通过综合环境控制与电动执行器自动实施。采用物联网技术，在温室生产中大量采用无线传感器管理、调控温度、湿度、光照、通风、二氧化碳补给，营养液供给及pH值、EC值等，使栽培条件达到最适宜水平，合理利用资源，提高产品的产量和质量。同时具有综合环境控制、肥水灌溉决策与控制、紧急状态处理和信息处理等功能。7、物联网在农业其他领域的研究1、物联网在农产品流通体系的研究我国农产品信息不对称，“蒜你狠”、“姜你军”、“唐高宗”、“苹什么”背后本质是中间商利用信息不对称，资金杠杆扰乱市场，形成丰厚中间收益，而为此付出代价是农民和消费者。信息不对称是指在市场经济活动中，各类市场主体对相关信息的了解存在差异：拥有丰富信息的主体，往往在经济活动中处于较有利的地位；而缺乏信息的主体就会处于相对不利的地位。在农产品流通过程中，具有信息优势的一方可以利用优势的农产品供需信息，将价格风险转移给另一方。将物联网技术应用于农产品流通领域，可以很好地解决流通环节中的农产品质量安全问题，通过对物流过程的监控，提高农产品物流效率，掌控与提供农产品供求信息，降低市场主体之间的信息不对称。2、物联网在农业信息化方面的研究随着通信、计算机、传感网等技术的迅猛发展，基于物联网的农产品信息化为我国农产品发展提供了一个全新的发展模式。然而，我国基于物联网的农业信息化建设与国外发展比较好