农业物联网(byJon&Xiang)

1.物联网的定义：物联网是通过智能传感器、射频识别（RFID）、激光扫描仪、全球定位系统（GPS）、遥感等信息传感设备及系统和其它基于物-物通信模式（M2M）的短距无线自组织网络，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种巨大智能网络农业物联网：农业物联网是物联网技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用，就是运用各类传感器、RFID、视觉采集终端等感知设备，广泛的采集大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖、农产品物流等领域的现场信息；通过建立数据传输和格式转换方法，充分利用无线传感器网络、电信网和互联网等多种现代信息传输通道，实现农业信息的多尺度的可靠传输；最后将获取的海量农业信息进行融合、处理，并通过智能化操作终端实现农业的自动化生产、最优化控制、智能化管理、系统化物流、电子化交易，进而实现农业集约、高产、优质、高效、生态和安全的目标。2.农业物联网的四个关键技术农业信息感知技术农业信息传输技术农业信息处理技术3.发展农业物联网的意义：物联网是推动信息化与农业现代化融合的重要切入点农业物联网是推动我国精细农业应用与实践的重要驱动力农业物联网是农业信息化应用优先发展的领域农业物联网将成为未来农业经济社会发展的重要方向4.农业物联网的五大应用领域a)大田种植物联网应用b)设施园艺物联网应用c)畜禽养殖物联网应用d)水产养殖物联网应用e)农产品物流物联网应用.5.传感器的定义：传感器是一种以一定精确度把测量（主要是非电量）转换为与之有确定关系、便于应用的某种物理量（主要是电量）的测量装置。6.传感器的主要性能指标：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移7.影响农作物成长的主要因素有哪些：农业水体、土壤、小气候8.RFID技术定义：无线射频识别技术（RFID）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别的技术。组成：RFID系统主要由电子标签、阅读器和天线三部分组成工作原理：①首先是阅读器通过其发射天线发射射频信号，并产生一个电磁场区域作为工作区域；②当相应的电子标签进入阅读器发射天线产生的磁场区域时，电子标签就在空间耦合的作用下产生感应电流给自身电路供能，此后电子标签就被激活开始工作；③电子标签被激活后，内部存储控制模块将存储器中的数据信息调制到载波上并通过标签的发射天线发送出去；④阅读器接收天线接收到从电子标签发送来的含有数据信息的载波信号，由天线传送到阅读器相关解调、解码等数据处理电路，对接收到的信号进行解调、解码后送到后台系统进行处理；⑤后台系统首先判断该标签的合法性，然后根据预先的设定做出相应处理和控制，然后发送指令信号进行其它操作。9，测量土壤水分的方法：常用土壤水分检测技术包括烘干法、介电法（时域反射法(TDR)、时域传播法(TDT)、频域反射法(FDR)、驻波比法(SWR)）、电阻法、电容法、射线法、中子法、张力计法10.TDR测量水分的原理：根据电磁波在不同介电常数的介质中传播时其行进速度会有所改变TDT测量水分的原理：中子法测量水分的原理：中子源向各个方向发射能量在0.1～10.0M电子伏特的快中子射线。在土壤中，快中子迅速被周围的介质，其中主要是被水中的氢原子减速为慢中子，并在探测器周围形成密度与水分含量相关的慢中子“云球”。散射到探测器的慢中子产生电脉冲，且被计数；在1个指定时间内被计数的慢中子的数量与土壤的体积含水量相关，中子计数越大，土壤含水量越大张力计法测量水分的原理：水总是从高水势的地方向流向低水势的地方，土壤中的水分运移基于土壤水势梯度。水势反映了土壤的持水能力。水分在土壤中受多种力的作用，使得其自由能降低，这种势能的变化称为土水势（土壤吸力）11.TCP/IP体系结构：应用层、传输层、网络层、网络接口层12.农业预测的基本步骤：（1）明确对象，界定问题。（2）归类处理，概念细化（3）建立决策分析模型。（4）模型求解和检验（5）形成决策分析报告13.模糊控制的优点和不足：优点:(1)使得控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，便于应用。(2)适用于对那些数学模型难以获取，动态特性不易掌握或变化非常显著的对象。(3)控制效果优于常规控制器。(4)有利于模拟人工控制的过程和方法，增强控制系统的适应能力，使之具有一定的智能水平。(5)鲁棒性强缺陷：(1)精度不太高；(2)自适应能力有限；(3)易产生振荡现象。14.LVDT传感器优点：（1）无摩擦测量（2）无限的机械寿命3）无限的分辨率（4）零位可重复性（5)轴向抑制（6）坚固耐用（7）环境适应性（8）输入/输出隔离15.动物生理传感器功能：主要用于检测动物体的机能的变化发展以及对环境条件所起的反应等具体传感器：脉搏传感器血压传感器呼吸传感器16.农作物长势遥感监测原理：农作物长势遥感监测原理是建立在绿色植物光谱理论基础上的。绿色植物对不同波长光谱的反射、吸收和散射均有不同的特征反映。绿色植被的反射波谱特征不仅由他们的性质和类型所决定，而且还受季节和农作物健康状况的影响。因为农作物对外来电磁波的反射、吸收和透射特征受植被的叶绿素、叶内结构及水分含量等因素决定。因而，不同的作物和不同的生长条件以及不同的生育阶段，其光谱特征的变化也是不同的。一般作物的光谱特征是指随着叶子的成熟，在可见光区的反射率降低，而红外区升高；衰老的病态叶子由于损失了叶绿素，可见光区的反射率显著升高。而近红外区下降。17.GPS农田坐标变换推导：P130（1）地球大地坐标系转换到地球直角坐标系假设载体的大地坐标为(μϕ,,η)，其中，μ代表载体的经度，ϕ代表载体的纬度，h代表载体的椭球高度。则在相同基准下，由大地坐标转换成直角坐标的公式如下：x=(N+h)cosϕcosμ(1)y=(N+h)cosϕsinμ（2)z=[(N+h)cosϕcosμ](3)式中,(x,y,z)为载体的直角坐标系,e为椭球第一偏心率,N为当地卯酉圈半径，（2）地球直角坐标系转换到地球大地坐标系经度的转换公式为：(4)将式（3）近似，得到：z≈[N+h]sin(5)则由式（1）,式（2）和式（3）得纬度的初值：(6)(7)由式（1）和式（2）可以得到高度的初值(8)也可以由式（3）求出高度的初值(9)得到高度和纬度的初值后，迭代过程如下，首先由式（1）、式（2）和式（3）得：(10)然后通过式（11）或式（12）求出高度：(11)(12)18.为什么要制定农业物联网标准：农业物联网标准是规范农业物联网应用系统建设的依据农业物联网标准是规范农业物联网相关设备生产的前提农业物联网标准是实现农业感知数据和服务共享的基础1.发展农业物联网的机遇与挑战农业物联网的发展机遇：一是随着国家对战略性新兴产业扶持力度的加大所面临的产业发展机遇；二是随着现代信息技术和物联网关键技术的突破所面临的技术发展机遇；三是随着现代农业迅速推进农业物联网应用需求增加所面临的市场发展机遇；四是随着国家和地方对农业物联网发展重视程度的提高所面临的国家重大工程建设机遇。我国农业物联网发展所存在的挑战主要表现在农业物联网关键技术不成熟、产业化程度低、标准规范缺失、政策不到位等方面2.溶解氧传感器、PH值传感器、浊度传感器工作原理p41溶解氧传感器：电化学探头法：氧气通过膜扩散的速度和氧气在两侧的压力差是成比例的。因为氧气在阴极上快速消耗，可以认为氧气在膜内的压力为氧气在膜内的压力为零，所以氧气穿过膜扩散的量和外部的氧气的绝对压力是成比例的。荧光猝灭法：荧光猝灭法的测定是基于氧分子对荧光物质的猝灭效应原理，根据试样溶液所发生的荧光的强度或寿命来测定试样溶液中荧光物质的含量。P46PH值传感器：电化学分析方法测量PH值的重要理论依据是能斯特（Nernst）方程，单个电子电荷的氧化或还原过程中，离子浓度每变化10倍，电化学体系的电位差将变化59mV。P49浊度传感器：一定波长的光束射入水样时，由于水样中浊度物质使光产生散射，散射光强度与水样浊度成正比，通过测定与入射垂直方向的散射光强度，即可测出水样中的浊度。3.农业水体信息感知内容水体信息传感技术是指采用物理、化学、生物等的手段和技术来观察、测试养殖水体的物理、化学参数变化，对影响水产养殖的关键环境因子（参数）进行在线监测分析，为水产养殖自动化控制和决策提供可靠的数据和信息来源。4.农业土壤信息感知技术土壤信息传感技术是指利用物理、化学等手段和技术来观察、测试土壤的物理、化学参数化，对影响作物生长的关键环境因素进行在线监测分析，为农业生产决策提供可靠的数据来源。5.农业气象信息传感技术农业气象信息技术是随着电子信息技术的发展和农业气象知识的丰富积累而逐渐发展起来的。农业气象信息传感技术是通过采用物理、化学等手段和技术来观察、测试农业小气候的物理、化学参数变化，对影响农业生产的关键环境因素进行在线监测分析，为农业生产决策提供可靠的数据来源。6.农业动植物生理信息传感技术农业动植物生理信息传感技术是指利用传感器来检测农业中动物和植物的生理信息，例如植物的茎流、茎秆直径和叶片厚度等，以及动物的脉搏、血压和呼吸等7.农业个体标识技术农业个体标识是指利用RFID、条码等实现的对农业物联网中的每个农业个体的精确标识与描述，其目的是为了快速、精确地给出每个农业个体的身份、产地等相关信息，进而实现对动物跟踪与识别、数字养殖、精细作物生产、农产品流通等。名词RFID：无线射频识别技术GPRS：通用分组无线服务技术GSM：全球移动通信系统CDMA：码分多址条码:是由宽度不同、反射率不同的条和空，按照一定的编码规则编制成的，用以表达一组数字或字母符号信息的图形标识符。即条码是一组粗细不同，按照一定的规则安排间距的平行线条图形,是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记3S：GPS（全球定位系统），RS（遥感），GIS（地理信息系统）太阳辐射:太阳辐射能是大气中一切物理现象、物理过程的形式、发展变化以及植物生长育最基本的能量源泉（百度：太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。）光照度：被摄主体表面单位面积上受到的光通量大气压力:是指大气中任意高度的单位面积上所承受的大气柱的重量，也是从观测高度到大气上界单位截面积垂直空气柱的重量。植物茎流:植物茎流是指作物在蒸腾作用下体内产生的上升液流，它可以反映植物的生理状态信息。3G：第三代移动通信技术，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。4G：第四代移动通信及其技术