智能農(nóng)業(yè)托普農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)整體方案解決系統(tǒng)

一、概念

　　物聯(lián)網(wǎng)概念在1999年提出，是將所有物品通過各種信息傳感設(shè)備，如射頻識別裝置、基于光聲電磁的傳感器、3S技術(shù)、激光掃描器等各類裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、融合、處理，并通過操作終端，實(shí)現(xiàn)智能化識別和管理。

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用既能改變粗放的農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理方式，又能提高動植物疾情疾病防控能力，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。

二、物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)智能測控系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的意義

　　我國是農(nóng)業(yè)大國，而非農(nóng)業(yè)強(qiáng)國。近30年來果園高產(chǎn)量主要依靠化肥的大量投入，大部分化肥和水資源沒有被有效利用而隨地棄置，導(dǎo)致大量養(yǎng)分損失并造成環(huán)境污染。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍然以傳統(tǒng)生產(chǎn)模式為主，傳統(tǒng)耕種只能憑經(jīng)驗(yàn)施肥灌溉，不僅浪費(fèi)大量的人力物力，也對環(huán)境保護(hù)與水土保持構(gòu)成嚴(yán)重威脅，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本項(xiàng)目針對上述問題，利用實(shí)時(shí)、動態(tài)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速、多方位、多尺度的果園信息實(shí)時(shí)監(jiān)測，并在信息與種植專家知識系統(tǒng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)農(nóng)田的智能灌溉、智能施肥與智能噴藥等自動控制。突破果園信息獲取困難與智能化程度低等技術(shù)發(fā)展瓶頸。

　　目前，我國大多數(shù)水果生產(chǎn)主要依靠人工經(jīng)驗(yàn)盡心管理，缺乏系統(tǒng)的科學(xué)指導(dǎo)。設(shè)施栽培技術(shù)的發(fā)展，對于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程具有深遠(yuǎn)的影響。設(shè)施栽培為解決我國城鄉(xiāng)居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)和農(nóng)民增收，為推進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)揮了重要作用，溫室種植已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。要實(shí)現(xiàn)高水平的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和優(yōu)化設(shè)施生物環(huán)境控制，信息獲取手段是重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。作為現(xiàn)代信息技術(shù)三大基礎(chǔ)(傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù))的高度集成而形成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)由數(shù)量眾多的低能源、低功耗的智能傳感器節(jié)點(diǎn)所組成，能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對其進(jìn)行處理，獲得詳盡而準(zhǔn)確的信息，通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送到基站主機(jī)以及需要這些信息的用戶，同時(shí)用戶也可以將指令通過網(wǎng)絡(luò)傳送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使其執(zhí)行特定任務(wù)。

　　物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。我們從農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)不同的階段來看，無論是從種植的培育階段和收獲階段，都可以用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)來提高它工作的效率和精細(xì)管理。

　　1、在種植準(zhǔn)備的階段，我們可以在溫室里面布置很多的傳感器，分析實(shí)時(shí)的土壤信息，來選擇合適的農(nóng)作物。

　　2、在種植和培育階段，可以用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)手段采集溫度、濕度的信息，進(jìn)行的管理，從而應(yīng)對環(huán)境的變化，保證植物育苗在優(yōu)環(huán)境中生長。比如說通過采集設(shè)備，比如說降溫了，我可以給他在溫室里加熱。

　　3、在農(nóng)作物生長方面，可以利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測作物生長的環(huán)境信息、養(yǎng)分信息和作物病蟲害情況。利用相關(guān)傳感器準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地獲取土壤水分、環(huán)境溫濕度、光照情況，通過實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)測和物定作物的專家經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，配合控制系統(tǒng)調(diào)理作物生長環(huán)境，改善作物營養(yǎng)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)作物的病蟲害爆發(fā)時(shí)期，維持作物優(yōu)生長條件，對作物的行長管理有非常重要的作用。

　　4、在農(nóng)產(chǎn)品的收獲階段，我們也同樣可以利用物聯(lián)網(wǎng)的信息，把它傳輸階段、使用階段的各種性能進(jìn)行采集，反饋到前端，從而在種植收獲階段進(jìn)行更的測算。

　　5、提率，節(jié)省人工，如果是幾千畝的農(nóng)場，要對各大棚進(jìn)行澆水施肥，手工加溫，手工卷簾，那要用大量的時(shí)間和人員來操作。如果應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，手動控制也只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)的微小的動作，前后不過幾秒，*替代了人工操作的繁瑣。

三、物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)智能測控系統(tǒng)所技術(shù)特點(diǎn)

　　監(jiān)控功能系統(tǒng)：根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)獲取的植物生長環(huán)境信息，如監(jiān)測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、植物養(yǎng)分含量等參數(shù)。其它參數(shù)也可以選配，如土壤中的PH值、電導(dǎo)率等等。信息收集、負(fù)責(zé)接收無線傳感匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)、存儲、顯示和數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)所有基地測試點(diǎn)信息的獲取、管理、動態(tài)顯示和分析處理以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶，并根據(jù)以上各類信息的反饋對農(nóng)業(yè)園區(qū)進(jìn)行自動灌溉、自動降溫、自動卷模、自動進(jìn)行液體肥料施肥、自動噴藥等自動控制。

　　監(jiān)測功能系統(tǒng)：在農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動信息檢測與控制，通過配備無線傳感節(jié)點(diǎn)，太陽能供電系統(tǒng)、信息采集和信息路由設(shè)備、配備無線傳感傳輸系統(tǒng)，每個(gè)基點(diǎn)配置無線傳感節(jié)點(diǎn)，每個(gè)無線傳感節(jié)點(diǎn)可監(jiān)測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、植物養(yǎng)分含量等參數(shù)。其它參數(shù)也可以選配，如土壤中的PH值、電導(dǎo)率等等。信息收集、負(fù)責(zé)接收無線傳感匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)、存儲、顯示和數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)所有基地測試點(diǎn)信息的獲取、管理、動態(tài)顯示和分析處理以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶，并根據(jù)種植作物的需求提供各種聲光報(bào)警信息和短信報(bào)警信息。

　　實(shí)時(shí)圖像與視頻監(jiān)控功能：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基本概念是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)上作物與環(huán)境、土壤及肥力間的物物相聯(lián)的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，通過多方位信息與多層次處理實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的優(yōu)生長環(huán)境調(diào)理及施肥管理。但是作為管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人員而言，僅僅數(shù)值化的物物相聯(lián)并不能*營造作物優(yōu)生長條件。視頻與圖像監(jiān)控為物與物之間的關(guān)聯(lián)提供了更直觀的表達(dá)方式。比如：哪塊地缺水了，在物聯(lián)網(wǎng)單層數(shù)據(jù)上看僅僅能看到水分?jǐn)?shù)據(jù)偏低。應(yīng)該灌溉到什么程度也不能死搬硬套地僅僅根據(jù)這一個(gè)數(shù)據(jù)來作決策。因?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的不均勻性決定了農(nóng)業(yè)信息獲取上的先天性弊端，而很難從單純的技術(shù)手段上進(jìn)行突破。視頻監(jiān)控的引用，直觀地反映了農(nóng)作物生產(chǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，引入視頻圖像與圖像處理，既可直觀反映一些作物的生長長勢，也可以側(cè)面反映出作物生長的整體狀態(tài)及營養(yǎng)水平?？梢詮恼w上給農(nóng)戶提供更加科學(xué)的種植決策理論依據(jù)。

四、主要功能

　　數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)通信，信息查詢，數(shù)據(jù)管理，泵站控制，預(yù)防報(bào)警，作物生長環(huán)境參數(shù)(土壤水分、養(yǎng)分、空氣溫濕度、光照、輻射、CO2、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量等)實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控

1、信息采集

　　1）通過各種傳感器采集各類信息，其中包括溫濕度、二氧化碳、土壤水分、土壤溫度、電導(dǎo)、PH、光量子、光照度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量計(jì)等。

　　2）一個(gè)基地可以建多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)需要連接多個(gè)傳感器，各個(gè)節(jié)點(diǎn)可以互聯(lián)，也可單獨(dú)傳到主控室，進(jìn)而通過網(wǎng)絡(luò)傳到你的電腦或手機(jī)里。

2、信息傳輸

　　分布式傳感器信息匯聚各個(gè)節(jié)點(diǎn)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)采用優(yōu)化ZigBee技術(shù)適于環(huán)境多跳，自組織通信技術(shù)，連入互聯(lián)網(wǎng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)信息可以通過有線或無線傳到主控室，傳輸距離遠(yuǎn)，功耗低，安全可靠。

3、信息控制

　　控制模塊分為手動和自動模式，集合了工業(yè)技術(shù)的成熟穩(wěn)定、界面簡單易操作、防水防潮等特點(diǎn)，自動控制系統(tǒng)以強(qiáng)大的通訊網(wǎng)絡(luò)作為無線通訊平臺，采用統(tǒng)一的人機(jī)界面、靈活方便的操作方式實(shí)現(xiàn)完善的功能，系統(tǒng)結(jié)合了傳感、遙測、通訊、計(jì)算機(jī)、自控等技術(shù)，可以各類傳感器信息的實(shí)現(xiàn)渠系和管道水利遠(yuǎn)程控制、泵站自動控制、泵站能效監(jiān)測、卷簾補(bǔ)光、開窗降溫、風(fēng)機(jī)控制、遮陽控制等。

　　該系統(tǒng)提高了區(qū)域內(nèi)水資源的綜合管理水平，提高田間設(shè)備的運(yùn)行小盧和利用率，提高了管理人員的工作效率，降低了管理成本，進(jìn)而達(dá)到了節(jié)水、節(jié)能、增產(chǎn)、增效的目的。

　　智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)整體方案解決系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)由數(shù)量眾多的低能源、低功耗的智能傳感器節(jié)點(diǎn)所組成，能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對其進(jìn)行處理，獲得詳盡而準(zhǔn)確的信息，通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送到基站主機(jī)以及需要這些信息的用戶，同時(shí)用戶也可以將指令通過網(wǎng)絡(luò)傳送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使其執(zhí)行特定任務(wù)。

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五、部分項(xiàng)目過程

六、總結(jié)

　　物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，細(xì)化各個(gè)農(nóng)場，可靠性更高，適應(yīng)性更高，不僅提高了智能化的應(yīng)用，又能節(jié)能環(huán)保，可循環(huán)使用，進(jìn)而降低成本、提能。可以整合一下幾個(gè)方面：

　　農(nóng)業(yè)資源：土地資源、水資源及生產(chǎn)資料更能被有效的高能調(diào)度，達(dá)到節(jié)能、的目的。

　　農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境：使得生態(tài)鏈更豐富，土壤、大氣、水質(zhì)、氣象更適合人們生產(chǎn)生活。

　　農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程：更能精耕細(xì)作，使用智能化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)綠色健康養(yǎng)殖。

　　農(nóng)產(chǎn)品和食品安全：可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)地環(huán)境、產(chǎn)后儲藏加工、物流運(yùn)輸，整個(gè)供應(yīng)鏈實(shí)時(shí)查詢。

　　弄裝備和設(shè)施：可實(shí)現(xiàn)信息共享，遠(yuǎn)程診斷，服務(wù)調(diào)度。

七、未來工作愿景

八、工程案例

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