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物联网在现代农业上的应用


物联网在现代农业上的应用研究 物联网在现代农业上的应用研究 的应用
摘 要:农业作为关系着国计民生的基础产业,其信息化、智慧化的程度尤为重要。物联网技术在农业生

产和科研中的引入与应用,将是现代农业依托新型信息化应用上迈出的一大步,可以改变粗放的农业经营 管理方式,引领现代农业的发展。本文从基本概念、体系结构等方面阐述了物联网,并讲述了物联网在现

代农业上的具体应用和未来发展的重点。 关键字: 关键字:物联网;现代农业;

物联网被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第 3 次浪潮。业内专家认为,物 联网一方面可以提高经济效益,另一方面可以大大节约成本。目前,美国、欧盟等都在投入 巨资深入研究探索物联网。我国也正在高度关注、重视物联网的研究。 我国农业正从传统意义上的精耕细作向精准化和智能化的现代农业演进。 物联网技术在 农业生产和科研中的引入与应用, 对于建立集约型农业生产经营管理方式, 提高动植物疫情 疫病防控能力, 确保农产品质量安全等多方面具有重要意义, 是现代农业依托新型信息化应 用上迈出的重要一步。 1 物联网概念 1.1 物联网定义 物联网定义 物联网就是“物物相连的互联网” ,包含有两层意思: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。 1.2 物联网体系结构 物联网体系结构 物联网具备 3 个基本特征: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。 物联网在业界被公认为有 3 个层次: (1)感知层,即以二维码、RFID、传感器为主, 实现“物”的识别; (2)网络层,即使通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据 的传输与计算; (3)应用层,即输入输出控制终端,可基于现有的手机、个人电脑等终端进 [3] 行 。物联网体系结构如下图 1 所示: 交通管理 农业应用 安防管理 物流监控 医疗管理 …… 应用层

云计算、解析服务、WEB 服务、网络管理… 网络层 移动通讯网络 互联网 RFID 二维码 信息中心

感应器 医疗设备

智能卡 感知层 ……

图 1 物联网体系结构

物联网在现代农业应用上的应用 物联网在现代农业应用上的应用 当前,随着智能农业、精准农业的发展,智能感知芯片、移动嵌入式系统等物联网技术 在现代农业中的应用逐步拓宽。 物联网将大量的传感器节点构成监控网络, 通过各种传感器 采集信息,以帮助农民及时发现问题,并且准确地确定发生问题的位置,这样农业将逐渐地 从以人力为中心、 依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式, 从而大 [2] 量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。 2.1 智能化培育控制 智能化培育控制 现代化农业的一个突出表现是智能化培育控制。 通过在农业生产区安装生态信息无线传 感器和其他智能控制系统, 可对整个生产地区的生态环境进行检测, 从而及时掌握影响生产 地区环境的一些参数,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。[2] 2.2 农产品质量安全监管流程化 产品质量安全 安全监管流程化 我国食品安全方面事故频发, 一个很重要的原因是从生产到销售缺乏监管。 加大对农副 产品从生产到流通整个流程的监管, 可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。以猪肉安全为例:进入农贸市场的猪肉安装上电子芯片,以跟踪猪肉产品的 生产、加工、批发,以及零售等各个环节。具体来说,即在农贸市场的猪肉经营店配备电子 溯源秤, 消费者在购买猪肉时可索取含有食品安全追溯码的收银条, 凭借收银条上的追溯码 查询生猪来源、屠宰场、质量检疫等多方面的信息。 2.3 信息监测 信息除在精准农业中监测农作物的害虫、 土壤的酸碱度和施肥状况等外, 还包括从种子 选择到病虫害防治, 从幼苗培育到收割入库等方面。 信息监测范围涵盖广义农业的各个方面, 包括畜牧业、农副产品加工业及渔业等。 3 物联网在现代农业中的实际应用案例 物联网在现代农业中的实际应用 应用案例 3.1 宁波用物联网技术栽培葡萄 宁波用物联网技术栽培葡萄 宁波地区通过点击鼠标,中心基站的 1 台电脑页面上显示 1 串参数,附近 6666.67m2 葡 萄园内的土壤温度、水分含量、空气湿度等一目了然。这些即时数据是由看不见的无线传输 网络来完成采集和传送的,可减少人工成本 1/3 以上。[4] 3.2 郴州智能大棚 2010 年 5 月 31 日,郴州烟草专卖局将物联网技术应用于郴州烟草现代农业示范基地的 建设。实时采集数据.为烟叶作物生长对温、湿、光、土壤的需求规律提供精准的科研实验 数据:通过智能分析与联动控制功能,及时精确地满足烟叶作物生长对环境各项指标要求; 通过光照和温度的智能分析和精确干预, 使烟叶作物完全遵循人工调节等高效、 实用的农业 生产效果。 3.3 锦州 M2M(机器到机器 技术让农民“在家种菜” 机器到机器)技术让农民 机器到机器 技术让农民“在家种菜” 锦州市农委成功将 M2M 技术应用于农业温室大棚监控, 利用短信报警和远程监控实现 了对农业大棚的高效管理。该系统由传感器将室内的温度、湿度、光照、C02 浓度传至通信 模块,由通信模块通过 GPRS 网络传到 M2M 平台,指标的数据超过预警阈值就产生告警, 平台将告警信息以短信的形式发送到大棚工作人员的手机上。 同时工作人员利用远程终端登 [4] 陆 M2M 平台及时提取和查看数据,实现自动监控。

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物联网下现代农业发展的重点 随着科技的迅速发展,物联网在农业上的应用会越来越广泛,一批关键农业信息感知技 术和新兴产业培育问题也期待科技突破。物联网在农业上的应用会朝着微小型、可靠性、节 能型、环境适应性、低成本、智能化方向发展。一是以农业专用传感器、网络互联和智能信 息处理等农业物联网共性关键技术研究为重点,突出自主知识产权,强化自主创新。二是以 利用物联网技术探测农业资源和环境变化, 感知动植物生命活动, 农业机械装备作业调度与 远程监控,农产品与食品质量安全可追溯系统等为重点,强化集成应用。三是以农用传感器 和移动信息装备制产业、农业信息网络服务产业、农业自动识别技术与设备产业、农业精细 作业机具产业、农产品物流产业等为重点,培育新兴产业。此外,农业资源的发展重点是对 土地、水源、生产资料等的管理;农业生态环境的发展重点是对土壤、大气、水质、气象、 灾害的监测;在生产过程管理的发展上,重点是农田精耕细作、设施农业、健康养殖等;在 农产品质量安全管理的发展上,重点将是产地环境、产后、贮藏加工、物流运输、供应链可 追溯系统;在农业装备与设施的发展上,重点是工况监测、远程诊断、服务调度等方面。[1] 5 结束语 物联网作为当代信息技术的新发展方向, 很多国家都在投入巨资研究物联网, 我国也正 高度关注对此的研究。温家宝总理在《2010 年政府工作报告》中提出“当计算机和互联网 产业大规模发展时,我们因为没有掌握核心技术而走过一些弯路。在物联网发展中,要早点 谋划未来,早一点攻破核心技术。 ”在这样的有利形势下,我国尝试在各个行业进行应用物 联网示范工作,在农业上的应用也取得一些成效。农业物联网可以把感应器嵌入农业机械、 土地、灌溉系统等各种物体中,然后将“物”与互联网整合起来,通过智能分析,实施实时 的管理和控制。 这样人类可以以更加惊喜和动态的方式管理农业生产, 提高资源利用率和生 产力水平,促进可持续发展。

参考文献 [1] 文黎明,龙亚兰.物联网在农业上的应用[J].现代农业科技,2010 (15):54-56. [2] 邢志卿,丁润锁,付 兴,房 骏,张宝乾.物联网技术在现代农业生产中的应用研究[J].农业技术与 装备,2010(8):16-20. [3] 沈苏彬,范曲它,宗平,等.物联网的体系结与相关技术研究[J].北京邮电大学学报.2009,29(6) :1-4. [4] 张进京.物联网的应用实例与效益[J].中国信息界,2010(3):73-76.


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