|
一、農業物聯網概述：
物聯網被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業的第三次浪潮，物聯網技術被譽為全球一個新的經濟增長點，國家和政府部分非常重視物聯網產業的發展，新華社報道，在各省啟動的十二五規劃中，有23個省份將物聯網作為重要發展目標。
物聯網（TheInternetofthings）是指通過射頻識別（RFID）、傳感器、全球定位系統、二維碼等信息感知設備，按約定的協議連接起來，通過有線或無線網絡進行信息交換和通信，以實現智能化識別、數據采集、智能控制、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
物聯網技術在農業中的應用，既能改變粗放的農業經營管理方式，也能提高動植物疫情疫病防控能力，確保農產品質量安全，引領現代農業發展。
二、農業物聯網在農場信息化中的需求分析：
根據農場農業信息化需求，經過討論分析主要有以下具體需求：
一方面是水稻育秧大棚、農田灌溉 及糧食存儲的自動監控和智能控制；
二是面向農戶提供農業技術服務的農業信息服務平臺；
三是通過語音、短信、彩信等多種通信方式的農業專家熱線；
四是提供農商在線貿易服務平臺。
例如種植水稻，在每年的春天需要提前在大棚內進行水稻育秧，水稻育秧對溫度、濕度、光照、通風、灌溉等都有嚴格的要求，以往都是通過人工憑經驗來操作。不僅效率低，并且精確度不夠。
通過傳感器對大棚環境指標各項數據的采集，統一集中到數據存儲平臺，一方面可以全面掌握每個大棚的環境情況，二是可以通過高清視頻查看秧苗的具體發育情況，三是可以通過閾值設置，實現自動通風、光照、灌溉等自動化管理。
三、系統介紹：
水稻育秧大棚監控 及智能控制解決方案是通過光照、溫度、濕度等無線傳感器，對農作物溫室內的溫度，濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤含水量、CO濃度等環境參數進行實時采集，自動開啟或者關閉指定設備（如遠程控制澆灌、開關卷簾等）。用戶通過電腦或3G手機，隨時隨地觀察現場情況、查看現場溫濕度等數據和控制遠程智能調節指定設備。
四、數據采集系統簡要說明：
主要負責溫室內部光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數據的采集和控制。數據傳感器的上傳采用ZigBee和Rs485兩種模式。根據傳輸方式的不同，溫室現場部署分為無線版和有線版兩種。無線版采用ZigBee發送模塊將傳感器的數值傳送到ZigBee節點上；有線版采用電纜方式將數據傳送到Rs485節點上。無線版具有部署靈活，擴展方便等優點；有線版具有高速部署，數據穩定等優點。
五、網絡拓撲：
系統在網絡方面采取了多種制式，工業無線路由器采用3G無線網絡，近距離傳輸采取無線ZigBee模式和有線Rs485模式相結合，保證網絡系統的穩定運行。
1、溫室大棚實景
實際中的溫室大棚需要安裝多個傳感器以及控制器，其示意圖如下：
2、快速構建系統
農業物聯網解決方案結合了最先進的網絡通信、自動控制及軟件技術, 包括溫室大棚智能監控系統 、農場品安全質量追溯系統 、農業專家知識庫 、農產品電子商務平臺 等。
溫室大棚監控系統，可實時遠程獲取溫室大棚內部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強度及視頻圖像，通過模型分析，可以自動控制溫室濕簾風機、噴淋滴灌、內外遮陽、頂窗側窗、加溫補光等設備；同時，該系統還可以通過手機、PDA、計算機等信息終端向管理者推送實時監測信息、報警信息，實現溫室大棚信息化、智能化遠程管理。
利用先進的RFID無線射頻技術實現農產品的安全質量溯源系統，可以全過程追溯農產品所有環節詳細信息，消費者使用手機終端可直接查看農產品環節信息，并且保證出現群體性食品安全事故后，農產品等原材料可全程追溯，從根本上解決并防止食品安全事故的發生。
先進的傳感及工業無線路由器的無線傳輸技術，可以通過專業設備采集農產品貯藏冷庫環境信息，并可以遠程智能控制冷庫設備，確保冷庫環境適合農產品的儲藏，提升產品質量，提高人民生活品質。
農產品物聯網平臺深度集成環境監控系統、產品溯源系統、冷庫環境監控系統，將農產品實時環境信息直觀呈現到平臺，并提供統一平臺查詢接口，隨時隨地知曉產品全過程溯源信息；同時平臺集結專業的農業專家為農業領域常見農作物疾病等信息進行快速、遠程診斷，真正實現全面感知、智能農業的最終目標。
上圖為：農業物聯綜合服務平臺-系統結構圖
農業物聯綜合服務平臺 ，與農業溫室智能環境監控系統集成，智能提取農作物的生長環境數據，結合數據智能分析，呈現作物各個環境因素走勢，如空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照度、二氧化碳濃度、PH值等。
通過視頻監控模塊用戶可以直接查看溫室實時現場畫面，通過視頻設置定期查看作物關鍵階段生長視頻及圖片，并可以進行保存，方便日后進行環境及生長數據的對比分析。
農業物聯綜合服務平臺 中的農產品溯源模塊，是終端用戶通過平臺進行農產品全程溯源信息查詢的統計入口，用戶通過輸入條形碼或者農產品唯一安全碼即可查看農產品從生長到銷售各個重要環節的詳細信息。
冷庫環境監管模塊，讓用戶直觀看到每個冷庫的環境信息，包括空氣溫度、空氣濕度等環境參數值，并可以直接遠程控制。
農業專家遠程診斷功能與農業溫室環境數據及視頻信息緊密結合到一起，讓農業專家通過環境數據及視頻信息就可以遠程診斷病因，防止大面積農作物病蟲害的發生，使該平臺成為客戶及其他監管部門的重要信息門戶及指揮調度中心。
六、農業物聯網在設施農業中的應用：
對于規模化的溫室大棚種植而言，單靠人工管理需要大量人手，耗力費時，并且存在難以避免的人工誤差。托普物聯網系統采集溫室內的空氣溫濕度、土壤水分、土壤溫度、二氧化碳、光照強度等實時環境數據，通過中繼節點傳輸到控制中心，由中心平臺系統將最新監測數據與預先設定適合農作物生長的環境參數與進行比較，如發現傳感器監測到的數據與預設數值有了偏差，計算機會自動發出指令，智能啟動與系統相連接的通風機、遮陽、加濕、澆灌等 設備進行工作，直到大棚內環境數據達到系統預設的數據范圍之內，相關設備才會停止工作。
物聯網技術應用，實現了農業生產自動化、管理智能化，使溫室大棚種植管理智能化調溫、精細化施肥，可達到提高產量、改善品質、節省人力、降低人工誤差、提高經濟效益的目的，實現溫室種植的高效和精準化管理。
系統組成部分介紹:
1、設施農業智能監測系統
通過物聯網系統可連接傳感器采集土壤溫度、濕度、養分含量（N、P、K）、PH值、降水量、空氣溫濕度、氣壓、光照強度、植物營養指標（養分、水分、微量元素等）以及植物生理生態指標（葉面積指數、植被指數、葉濕、葉溫、水勢、莖流、呼吸等）來獲得作物生長的最佳條件，并根據參數變化實時調控或自動控制溫控系統、灌溉系統等；
2、設施農業視頻監控系統
隨時隨地遠程查看大棚內的農作物生長情況、各園藝設備的運行狀態、工人生產情況，有了這個“千里眼”，管理人員可以做到遠程輕松監控、管理作業生產。
3、設施農業智能控制系統
通過物聯網系統，可以設定溫室內各種設備運行環境條件，當環境信息未達到預先制定的條件時，自動啟動溫室內的相關設備，比如：風機自動調節通風降溫、內外遮陽自動調節光照強度、自動噴滴灌、自動加濕除濕、自動施肥，實現智能化管理，節水，省電，省人工，更省心。
4、手機遠程管理系統
手機控制是農業物聯網控制系統的另一種便捷控制方式，用戶預先在智能手機上下載物聯網系統，通過手機上的客戶端，用戶可以遠程查看設施環境數據和設備運行情況，還可以分析數據，方便靈活管理。
5、軟件展示平臺
農業物聯網軟件平臺不只是一個操作平臺，而是一個龐大的管理體系，是用戶在實現農業運營中使用的有形和無形相結合的控制系統。在這個平臺上，用戶能夠充分發揮自己的管理思想、管理理念、管理方法，實現信息智能化監測和自動化操作，有效整合內外部資源、提高利用效率。
七、應用范圍：
農業、林業、土肥、植保、森防、經作、園林等政府監管部門；
農技、林技推廣等部門；
農業科技示范區、農場等大型農業生產加工企業。
|
