物联网在智能农业中的应用(终稿)

物联网在智慧农业中的应用摘要人类历史进入新的时期，农业生产也随着人类文明的发展而有了巨大的飞跃。从生产工具、生产方式的不断更新中，我们的农作物产量不断提升。刀耕火种的日子一去不复返，人们的生活水平也有了很大的提升。进入21世纪以后，科学技术的发展也带动着农业技术的革命。农业生产与现代网络联姻，将农业和因特网技术联系在一起，创新了生产方式，也催生了现代的智能精确农业。本文试着将所学的物联网技术用于现代农业，名为“精确农业”的高科技农业工程，即利用卫星、遥感、计算机和自动控制等高新技术于农业生产，以提高产量，降低能耗。这项国际先进的农田耕作技术成熟后将向全国推广，以解决我国地少人多的农业发展瓶颈、减少污染和浪费，走农业持续发展的道路。高科技可以促进农业发展方式的转变，智能管理可以实现各类农业资源的高效利用，也可以实现改善环境这一可持续发展目标；不但可以最大限度的提高农村农业现实生产力，而且是实现优质、高产出、低能耗和环保的可持续发展型农业的高效途径。关键词：精确农业;物联网;智能农业目录引言.........................................................................................................31研究背景和意义.................................................................................31.1研究的背景.................................................................................31.2智能精确农业实例介绍.............................................................41.3研究的现实意义.........................................................................522研究目标.............................................................................................52.1无线网络监控平台.....................................................................52.2农业灌溉控制系统.....................................................................62.3农业大棚信息系统.....................................................................63农业应用中各类传感器简介..............................................................73.1各类传感器产生背景.................................................................73.2各类传感器简介.........................................................................84研究内容.............................................................................................94.1精确农业物联网监测平台.........................................................94.2精准农业的数字化管理系统...................................................104.3物联网感应的智能农业灌溉系统...........................................105在农业中的应用...............................................................................125.1典型应用之智能农业大棚.......................................................125.1.1温室信息环境采集...........................................................125.1.2无线传感器网络自动灌溉系统.......................................135.1.3系统功能特点..................................................................145.2智能农业在应用领域的未来...................................................145.3智能精确农业的特点...............................................................15结束语...................................................................................................16参考文献...............................................................................................16致谢...................................................................................................173引言物联网基本定义：物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“TheInternetofthings”。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。现代智能农业的定义：“精确农业”（PrecisionAgriculture），指的是利用全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、连续数据采集传感器（CDS）、遥感（RS）、变率处理设备（VRT）和决策支持系统（DSS）等现代高新技术，获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间及时间差异性信息，分析影响小区产量差异的原因，并采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区域对待，按需实施定位调控的“处方农业”；它是当今世界农业发展的新潮流，是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的土壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益[2]。1研究背景和意义1.1研究的背景传统农业的运行模式已适应不了农业可持续发展的需要，对于产品质量问题，资源分配4不均、严重不足且普遍浪费，环境污染，农产品种类需求多种多样等诸多问题使农业的发展陷入不良循环，而精确农业的出现为现代农业的发展提供了一条光明道路，精确农业与传统农业相比而言最大的特点是以高新技术和合理管理换来了对资源的最优利用。它是一项综合性很强的系统工程，让我国的农业实现低能耗、高效、优质、环保等目标，是世界农业发展新的趋势，同时也让我国农业迈向21世纪。1.2智能精确农业实例介绍精确农业是最近几年来在美国、加拿大和欧盟一些国家发展起来的高新技术与农业生产相结合的新型农业模式。它的特点是“精确”，它利用卫星全球定位系统、遥测遥感技术和计算机，做到精确作业、精确施肥和精确估产。波特是美国明尼苏达州的农民，他驾驶拖拉机在田里工作，表面上看它和别的农民没有什么区别。但是，他的拖拉机上装了一部586电脑，从屏幕上可看到面积达700公顷的玉米和大豆田的地图，计算机还会告诉他哪个地方需要施肥，施多少肥；如果再装一个卫星信号接收器，就可以收到全球卫星定位系统发出的遥感遥测信息，根据这些信息可进行精确的土壤调查、合理施肥、作物估产、农业环境监测和土地合理利用等[10]。土壤调查和合理施肥可减少用肥量，减少浪费、减少投入，从而提高经济效益。土壤调查首先要采集土壤样品，如在播种之前，农民驾驶适合地形的车辆在土地上行驶一遍，采集土壤样品数据，并输入计算机；同时全球定位系统精确记录下样品采集地的位置，绘出土壤成分分布图。另外，存入计算机的施肥软件就能根据不同土壤、不同肥料类型和不同作物的施肥标准，推荐最佳方案，做到合理施肥。作物估产不但能较准确监测产量，还能绘出产量分布图。当农民驾驶联合收割机收割玉米时，玉米棒就碰动收割机上计数器的开关，从而计算出收割的玉米棒子数；与此同时，卫星全球定位系统记录收割这些玉米棒时收割机所处的地理位置，这样就可画出产量分布图和计算出每块土地的产量，根据产量分布图也可判断出何处缺肥，需要施多少肥。精确农业能针对各条块农田的土壤结构。肥力状况和作物生长情况等因素的精确测量和计算，提出种子、化肥、生长剂、除草剂、杀虫剂等的合理用量。美国农业生产部依阿华州艾姆斯土壤耕作实验室制订了一项“卫星指导农业生产联合计划”，在种5植大豆、玉米、燕麦和苜蓿的450公顷农田上进行试验，每隔13米收集一组农田各种数据信息，输入计算机，并同时在拖拉机上安装了无线电信号接收系统，接收卫星信号，并确定自身位置。拖拉机即可根据联合计划，进行各种农业生产活动。1.3研究的现实意义通过分析，让我们知道，在实现精确农业的道路上，智能农业系统依然存在着诸多问题，因为现有的技术是基于有线的；而基于无线传感网的物联网精确农业系统无疑更具发展潜力，无线网络系统具有较高的带宽传输能力，抗干扰能力强、安全保密性良好，而且功率谱密度低。我们可以利用上述特点，针对农田信息采集和管理组建新的无线网络，实现农田信息的无线、实时传输。同时，可以给用户提供更多的决策信息和技术支持，实现整个系统的远程管理。对比国内外的发展现状，不难发现国内在精确农业发展模式上的弊病，没有在应用的结合点上技术熟练的人才，信息标准不统一和技术不成熟。最为尴尬的是，国内更多的是示范工程和项目，仅仅停留在试验和演示阶段而没有能够形成产业的应用项目。而随着物联网技术的发展，基于物联网的智能精确农业系统则致力于将精确农业从概念化转化为产业化，更专注于应用领域和产品化，力图为智能精确农业的大规模推广应用打下良好的基础。综上所述，智能精确农业取代传统农业是农业发展的必然，更是符合我国国情的选择，智能精确农业可以促进农业发展方式的转变，可以实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标，不但可以最大限度提高农业现实生产力，而且是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。2研究目标2.1无线网络监控平台建立无线的网络监控平台，对农作物的生