对物联网在智能农业中的应用研究.doc

1、对物联网在智能农业中的应用研究【摘 要】跟随着信息技术的急速发展，农业中信息化程度的高低愈来愈显得重要。而现存的互联网等技术已经无法满足当前更加迫切的、更为复杂的应用需求。物联网的出现，给智能农业带来翻天覆地的变化，让农业发展朝着智能化新方向前进。本文在阐述农业物联网定义和体系架构的基础上，深入研究了物联网在智能农业中的应用范围及存在的弊端，并做出了总结与展望。 【关键词】物联网；智能农业；信息化 1.引言 将物联网技术引入到智能农业中，推动农业信息化高速发展，通过应用 RFID 技术、WSN 等物联网技术，依靠无线局域网络或 3G 网络与互联网的连接，通过将感知层的相关设备整合起来，包括传感

2、设备探测、视频监控等，构成了一个具备智能感知、实时控制的监控后台系统，从而实现“信息感知、网络传输、智能控制” 。同时，用户可用电脑登录网页，或通过手机、PDA 等终端实时地査询到农地里或大棚中的农作物生长状况，生长环境信息等，并且可以实现远程控制相关的机械与设备，完全不用考虑时间与空间的限制。此外，当农地里或者农业大棚中突发异常情况时，系统能够自动给监控者的手机发送报警讯息。物联网技术、互联网技术等在农业中的应用，实现了人们在家中务农、实时监控农作物信息。将“运筹帷幄，决胜千里”的管理理念实际应用到现实农业生产中，它改变了粗放型经营管理方式，大大提高了农业生产效率，增加了农业产量，并且加快了

3、农业信息现代化的步伐。 2.农业物联网的定义及体系架构 2.1 农业物联网的定义 农业物联网是指将多种的传感器节点自动组织起来构成传感网络，将传感器采集并处理过的农业相关信息实时反馈给各个农户，实现各农户不出家门即可掌握到监控区域的农物生长状况及环境信息。此外，农民亦可使用终端设备或者电脑进行远程控制与操作。自动控制系统可大大减少农工人数，提高了务农效率及作物的产量。农业物联网将农业生产装备技术与计算机技术相结合，应用了智能化的生产控制设备，推动了传统农业中大量依靠人力和简单农产设备的生产模式向以信息技术和软件为中心生产模式的转换。 2.2 农业物联网的系统架构 农业物联网系统的总体架构大致可

4、分为信息感知采集、视频监控、分析处理和远程控制四个部分。 （1）数据采集系统。数据感知采集系统的主要功能是感知采集农作物信息及农田、大棚中环境信息。通过采集湿度、温度、光照度及土壤状态等信息，实现农业实时监控。 （2）视频采集系统。该系统中融合了高精确度的网络监测机和全球眼系统，具有超稳定和超清晰的特点。（3）控制系统。该系统主要由控制设备和相应的继电器控制电路组成，继电器的应用可实现农业生产设备的实时控制，主要包括浇灌系统及空气环境调节系统等。 （4）无线传输系统。无线传输系统主要实现采集信息的传递，通过网络将信息传递到后台服务器，给操作者提供依据。（5）数据处理系统。该系统主要完成信息存储

5、与处理，为信息使用者提供详细的决策依据，用户可不受时间、空间限制实时地进行信息查询。 3.物联网在农业中的应用 3.1 数据采集 在温室内部署各种传感器节点、采集模块、物联网中间件等，搭建无线传输网络，功能各异的传感器采集相应信息。采集的数据包括农田或大棚内的温度、湿度、空气中各种气体浓度参数、土壤状况等。当传感器采集的信息超出正常值时，系统会自动警报。另外，传感器设备的安装位置将直接影响着数据采集的有效性与正确性。将物联网技术引入到农业系统中具有明显的优势：（1）通过 RFID 技术及无线网络，实现无人农物养殖，避免了人员走动造成的农作物的损害；（2）采用行业内标准感知层设备，准确把握传感器

6、安装位置，实现传输距离远、抗干扰的可靠信息传输；（3）预警提示功能，可以在异常情况发生当时及时进行预警，提示操作人员加强防范。 3.2 农业设施智能控制系统 通过智能手机、PDA、PC 等终端，可随时随地高效、精准的控制相应的农业设施，如：风机、照明、喷灌、遮阳等，提高农业生产效率。农业设施智能控制系统的优势：（1）实吋性强，在正常情况下，从终端发起控制命令 3 至 5 秒将控制设备成功；（2）智能化强，如果设备发生故障或者网络不通畅时则会进行智能提示，将原因和状态向用户返回，方便用户第一时间内获取最新的设备信息；（3）稳定性强，相比其他采集控制系统，此农业设施智能控制系统将采集和控制相分离，

7、多通道进行通信，采集与控制相互不干扰，增加了系统的稳定性。 3.3 农业影像监控 通过智能手机、PDA、PC 等终端，可随时随地实时进行远程视频监控，查看现场农作物的长势情况，为科研生产提供第一手资料；同时，也可实现温室大棚内的安防监控。建设内容包含摄像头有线网络的部署，球形摄像头的安装，手机视频监控模块的建设，平台视频监控模块的建设，网络型视频服务器的部署等。基于物联网技术的智能农业系统中农业影像监控的优势：（1）摄像头高清，流畅，平台和手机等终端上可以清晰的对温室中的环境进行监控，并带有云台控制。 （2）摄像头带有云台控制，可以方便的拉近拉远，360 度转向监控。 3.4 病虫害预警 在温

8、室大棚中部署摄像头等农业设备，通过视频校式识别技术对病虫害进行监测。使用相关技术，对采集的视频数据分析处理，使之达到高清的效果，然后利用图像识别技术，对农作物叶状轮廓的分析，对比病虫害时的情况和农作物健康生长时的状况，当出现如萎蔫、虫洞等状况时，提示农户采取相应的措施。同时，视频还可以使用自适应式运动检测技术，对病虫害、鼠害等情况进行预警告知。 4.物联网技术在农业应用中存在的问题 4.1 行业标准问题 农业物联网建设涉及到传感器以及相应的传输网络。信息采集、传输、人机交互接口等方面没有形成统一的技术标准。因缺乏技术标准参照，则不能规模性生产，因此终端设备成本偏高，很大程度上影响农业作业中物联

9、网技术的推广及应用。 4.2 信息集成问题 农业中的各种信息，产生大量的数据，由于目前存储算法不够完善，存储成本偏高。 4.3 商业模式问题 当前农业物联网主要有政府支持的示范性项目、物联网企业的示范性推广项目及国有大型农业物联网项目这三种商业模式。各个模式均有其推进的瓶颈问题。因此，有必要统一行业相关标准，健全相应的体系，加强国家的资金投入和政策支持。 5.总结 目前，物联网技术仅在农业生产的育秧阶段进行了实际应用，不久的将来，将拓展到农业生产的各个环节，将变得更加智能化、自动化、现代化。物联网技术的不断发展，产业链的不断完善与成熟，智能农业应用的不断深化，将为我国农业带来新的产业发展契机，

10、拉动更多行业和领域的专业服务提供商的出现和参与，更广泛地带动社会服务资源，促进经济结构的良性发展，从而提高农业整体科技竞争能力和经济效益。参考文献： 1管继刚.物联网技术在智能农业中的应用J.通信管理与技术，2010，03：24-27. 2赵霞，吴建强，杜永林等.物联网在现代农业中的应用研究J.农业网络信息，2011， （6）：7. 3沈苏彬，范曲立，宗平.物联网的体系结构与相关技术研究J.南京邮屯人学学报：自然科学版，2009，29（6）：1. 4Serodio C，Cunha J B，Morais R，et al.A networked platform for agricultural management systemsJ.Computers Electron Agric，2009，31： 75-90. 5娄汉平.物联网技术在现代农业中的应用J.现代农业，2012，12：106-107. 本文系北京市属高等学校人才强教计划项目“学术创新人才项目”（项目编号：PHR201006129） 、北京高校物流技术工程研究中心项目（项目编号：BJLE2010） 。 作者简介： 李嘉慧（1988） ，女，新疆库尔勒人，北京物资学院硕士研究生，主要研究方向：信息管理与信息系统。 耿际淳（1988） ，男，河北唐山人，北京物资学院硕士研究生，主要研究方向：物流金融。