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      物聯網下的智慧農業發展

      作者:超管 發布時間:2021-12-08 09:16:17

      在傳統農業中,灌溉、施肥、噴藥,農民全憑經驗和感覺。而如今,在智慧農業中,農作物澆水、施肥、打藥時間,農作物的空氣溫度、空氣濕度、酸堿度、光照、二氧化碳濃度、土壤水分,做到按需供給,一系列作物在不同生長周期的問題,都有信息化、智能化監控系統實時定量“精確”把關。智能農業、精準農業發展,智能感知芯片、移動嵌入式系統、無線通信技術等物聯網技術在現代農業中的應用逐步拓寬,作用顯著,具體表現為:在監控農作物灌溉情況、土壤空氣變更、畜禽的環境狀況以及大面積的地表檢測,收集溫度、濕度、風力、大氣、降雨量,有關土地的濕度、氮濃縮量、土壤污染和土壤pH值等方面實現科學監測、科學種植,幫助農民抗災、減災。在智慧農業中,可運用物聯網的溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、光照傳感器、CO2傳感器等設備,檢測環境中的溫度、相對濕度、PH值、光照強度、土壤養分、CO2濃度等參數,通過各種儀器儀表實時顯示或作為變量參與到自動控制中,保證農作物有一個良好的、適宜的生長環境。采用物聯網,特別是無線傳感器網絡來獲得作物生長的最佳條件,可以為智慧農業提供科學依據,達到增產增收、改善品質、調節生長周期及提高經濟效益的目的。

      智慧農業

      智慧農業特點

      基于物聯網技術的智慧農業是當今世界農業發展的新潮流,傳統農業的模式已遠不能適應農業可持續發展的需要,農產品質量問題、農業資源不足、普遍浪費、環境污染、產品種類需求多樣化等諸多問題使農業發展陷入惡性循環,而智慧農業為現代農業發展提供了一條光明之路。智慧農業與傳統農業相比最大的特點是以高新技術和科學管理換取對資源的最大節約,它是由信息技術支持的根據空間時間,定位、定時、定量地實施一整套現代化農業操作與管理的系統,其基本涵義是根據作物生長的土壤性狀、空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強度等調節對作物的投入,即一方面查清田地內部的土壤性狀與生產力,另一方面確定農作物的生產目標,調動土壤生產力,以最少或最節省的投入達到同等收入或更高的收入,并改善環境,高效地利用各類農業資源取得經濟效益和環境效益雙豐收。

      智慧農業系統架構

      物聯網智慧農業平臺系統由前端數據采集系統、無線傳輸系統、遠程監控系統、數據處理系統和專家系統組成。前端數據采集系統主要負責農業環境中光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數據的采集和控制。無線傳輸系統主要將前端傳感器采集到的數據,通過無線傳感器網絡傳送到后臺服務器上。遠程監控系統通過在現場布置攝像頭等監控設備,實時采集視頻信號,通過電腦或5G手機即可隨時隨地觀察現場情況、查看現場溫濕度等參數和進行遠程控制調節。數據處理系統負責對采集的數據進行存儲和處理,為用戶提供分析和決策依據。專家系統根據智慧農業領域一個或多個專家提供的知識和經驗,進行推理和判斷,幫助進行決策,以解決農業生產活動中遇到的各類復雜問題。

      物聯網在智慧農業中的應用

      物聯網技術是新生事物,是多學科技術的集成。隨著世界各國對物聯網行業的前景看好和企業的大力投入,物聯網產業正飛速的發展,并滲透進每一個行業領域??梢灶A見的是,越來越多的行業領域以及科技、應用會和物聯網產生交叉融合,傳統農業向智慧農業方向的轉變也已經成為了大勢所趨。

      物聯網定義

      物聯網是新一代信息技術的重要組成部分,英文名稱叫“TheInternetofThings”,顧名思義,物聯網就是“物物相連的互聯網”。包含兩層意思:第一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡;第二,其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間,進行信息交換和通信。目前公認的物聯網定義是通過智能傳感器、射頻識別(RFID)、激光掃描儀、全球定位系統(GPS)、遙感等信息傳感設備及系統和其他基于物-物通信模式(M2M)的短距無線自組織網絡,按照約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種巨大智能網絡。物聯網被公認為是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的信息產業第三次浪潮。物聯網的基本特征可概括為全面感知、可靠傳送和智能處理。它是以感知為前提,實現人與人、人與物、物與物全面互聯的網絡,其原理和實質是在物體上植入各種微型芯片,用這些傳感器獲取物理世界的各種信息,再通過無線傳感器網絡、互聯網、移動通信網等交互傳遞,從而實現對世界的感知。

      物聯網架構

      物聯網架構可分為以下三層:感知層、傳輸層和應用層。

      感知層

      采用各種傳感器,如土壤溫濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳濃度傳感器、風向傳感器、風速傳感器、雨量傳感器等來獲取作物的各類信息。其中的一項關鍵技術是射頻自動識別,射頻識別(RadioFre-quencyIdentification,RFID)技術是一種利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。RFID技術與互聯網、通訊等技術相結合,可實現全球范圍內物品跟蹤與信息共享。感知層是物聯網識別物體、采集信息的來源。

      傳輸層由各種網絡,包括互聯網、無線傳感器網絡、移動通信網和云計算平臺等組成,是整個物聯網的中樞,負責傳遞和處理感知層獲取的信息。其中無線傳感器網絡是農業領域應用較廣泛的一種網絡。無線傳感器網絡(WirelessSensorNetwork,WSN),是由監測區域內隨機分布的大量種類繁多的微型傳感器組成,它們通過無線通信方式迅速自行組網,對網絡覆蓋區域中被感知對象的動態信息進行采集、計算和處理[8]。由于可以對特定的區域進行大面積監控,單個節點成本低,使得傳感器網絡非常適合于農業領域的信息采集工作。

      應用層是物聯網和用戶的接口,與行業需求相結合,實現物聯網的智能應用。例如在農作物大棚或園區,利用無線傳感器網絡獲取作物實時生長環境中的溫濕度、光照強度等信息,收集每個節點的數據并進行存儲和管理,實現整個監測區域的信息動態顯示,并根據各類信息進行自動灌溉、施肥、噴藥、調溫控光等操作,對異常信息進行自動報警。

      智慧農業取代傳統農業是農業現代化發展的必然,更是符合我國國情的選擇。智慧農業可以促進農業生產方式的轉變,實現各類農業資源的高效利用和改善環境的目標,同時可最大限度地提高農業生產力,是實現優質、高產、低耗和環保的可持續發展農業的有效途徑。

       





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