农业物联网,即运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、Ph值传感器、光传感器、CO2传感器等设备,检测环境中的温度、相对湿度、Ph值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数,通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中,保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。
物联网应用于农业中,使得种植人员可以实现对多个大棚的环境进行远程控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件,可以为温室精准调控提供科学依据,达到增加产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。
物联网在移动监测、智能可穿戴、POS机、气象、医疗和能源等行业用途很大,而且是实现设备联网不可或缺的产品,不少相关的top域名都被注册。
据农业部农产品质量安全监管局巡视员广德福等与会人士介绍,目前我国农业物联网在五个环节应用成效明显:一是在农业资源的精细监测和调度方面,利用卫星搭载高精度感知设备,获取土壤、墒情、水文等精细农业资源信息,配合农业资源调度专家系统,实现科学决策;二是在农业生态环境的监测和管理方面,利用传感器感知技术、信息融合传输技术和互联网技术,构建农业生态环境监测网络,实现对农业生态环境的自动监测;三是在农业生产过程的精细管理方面,应用于大田种植、设施农业、果园生产、畜禽水产养殖作业,实现生产过程的智能化控制和科学化管理,提高资源利用率和劳动生产率;四是在农产品质量溯源方面,通过对农产品生产、流通、销售过程的全程信息感知、传输、融合和处理,实现农产品“从农田到餐桌”的全程追溯,为农产品安全保驾护航;五是在农产品物流方面,利用条形码技术和射频识别技术实现产品信息的采集跟踪,有效提高农产品在仓储和货运中的效率,促进农产品电子商务发展。
托普云农在农业企业里面算是比较出名的,农业物联网是当今世界发展的新潮流,根据空间变异,定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与监测管理的系统,是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业,比较符合当前中国农业的特色。智慧农业物联网是农业生产的高级阶段,是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体,依托部署在农业生产现场的各种传感节点,是智慧农业的解决方案。因此托普云农推出了一系列的产品例如:智慧农业云平台,农业物联网系统,自动数据传输设备等等来解决类似智能温室大棚,水肥一体化,土壤里的病虫害。贯穿农业生产全周期,实现真正的无人化农业生产管理。
农业物联网监控系统专为户外应用研制,内置GSM无线通信模块,另外同时具备图像监控和数据采集两大功能,可以灵活应用于户外场所的信息分析应用,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理各类信息数据。系统构成如图1所示。
图1农业物联网监控系统结构
农业物联网监控系统的无线传感器节点实时采集农作物生长所需的温室内的温度,湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO浓度等环境参数,并通过一种低功耗自组网的短程无线通讯技术实现传感器数据的传输,所有数据汇集到中心节点,通过一个无线网关与互联网相连,利用手机或远程计算机可以实时掌握农作物现场的环境状态信息,专家系统根据环境参数诊断农作物的生长状况与病虫害状况。户外现场布置摄像头等监控设备,实时采集视频信号。用户通过电脑或3G手机,随时随地观察现场情况、查看现场温湿度等数据和控制远程智能调节指定设备。
1)户外监控现场:同时监控农田、排污口、果园、户外电力系统等现场,获取温度,湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO浓度、水质、病虫害、电流、电压等环境参数,为管理者提供决策依据。
2)传感器:主要负责温室内部光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。
3)管理中心:户外监控现场的先关参数,经过传输基站到达室内管理中心,经过智慧农业软件系统处理,得出结论,发送至智能终端,给决策者以精确数据依据。
4)智能移动工作终端:完美集成智能手机、GPS手持机、无线对讲机设备优点形成移动单兵设备,一机在手随时无忧。通信双通道模式彻底解决林区通讯死角问题,随时随地通讯无阻、精准定位、采集同步数据,是农业工作者的全能助手。
5)农业监控系统:在监控温湿度、光照、水质、风向等参数的同时,还可以对农作物资源、生态环境、病虫害等进行有效监控。
2农业物联网监控系统特点优势1)系统建设成本低,日常使用费低,维护费用低
2)高清图像显示监控现场,远程数据采集,直观明了
3)定时拍摄,远程主动索取,降低巡检次数,减少人力物力成本
4)科技创新应用,统一集成,规模化管理
5)历史数据存储,全部数据汇总分析
图2农业物联网监控系统体系架构
农业物联网监控系统结构利用无线GSM网络,并通过各种外接传感器可对农田作物生长环境温度、湿度等环境参数以及作物图像实现实时远程监测,图像、环境数据通过GPRS传回到管理中心,管理者通过后台数据汇总分析农田环境、虫害情况,及时作出预防措施,同时管理者也可通过后台管理中心设置定时获取环境数据、。智慧农业监控系统结构如图2所示。
传感与执行层:该层将数据传感器的采集的数据通过ZigBee和Rs485/232两种模式上传至网关。根据传输方式的不同,温室现场部署分为无线版和有线版两种。无线版采用ZigBee发送模块将传感器的数值传送到zigBee节点上;有线版采用电缆方式将数据传送到Rs485/232节点上。无线版具有部署灵活,扩展方便等优点;有线版具有高速部署,数据稳定等优点。
无线传感器节点实时采集农作物生长所需的温室内的温度,湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO2浓度等环境参数并上传到ZigBee网关。
接收远程控制指令,通过继电器控制各种农业生产设备,包括:喷淋、滴灌等喷水系统和卷帘、风机等空气调节系统等。
通过IP网络摄像头可实时对作物情况、人员和安全视频流上传至服务器。
传输层:该层主要将设备采集到的数据,通过3G/GPRS/Inernet网络传送到服务器上,在传输协议上支持IPv4现网协议及下一代互联网IPv6协议。
应用层:该层负责对采集的数据进行存储和信息处理,为用户提供分析和决策依据,用户可随时随地通过电脑和手机等终端进行查询。
用户终端:3G手机、PC机终端通过接入网络实时查看各种由传感器传来的数据,并能调节温室内喷淋、卷帘、风机等各种设备。
农业物联网监控系统网络拓扑结构农业物联网监控系统在网络方面采取了多种制式,远程通讯采用3G无线网络,近距离传输采取无线ZigBee模式和有线RS485/232模式相结合,保证网络系统的稳定运行。智慧农业监控系统网络拓扑结构如图3所示。
图3农业物联网监控系统网络拓扑结构
农业物联网监控系统主要设备数据采集单元
传感器单元主要包括气体温湿度传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、光照传感器、易燃气体传感器、有毒气体传感器、土壤酸碱度传感器、水质传感器等。采集器集数据采集传输于一体,电池供电时间长,安装简便,成本低。传感器实现数字信号采集、太阳能供电、Mesh无线传输等技术,应用于不方便布线的场合。
通信单元
ZigBee网关
通过GPRS/3G传输,实现ZigBee个域网与互联网络的信息互通和多网融合,自带SD存储卡,可实现数据本地存储;工业级温度范围为-40℃~85℃。
图6智慧农业通信单元
终端显示单元管理中心可根据上位机软件分析系统得出的结论对农业管理作出决策,智能移动终端亦可随时随地得到相关信息。
主要应用在设施农业中。对温室各项参数的监测是目前研发的热点,并取得了很好的成果。
北京旗硕基业科技有限公司研发的“农用通”已在全国六省市得到了广泛应用,是2010年中国特色农产品博览会上的金奖产品。它由传感器、无线采集器、智能网关、无线控制器、监控管理系统5个基本部件组成,可采集空气温度、空气湿度,土壤温度,土壤湿度,光照强度,二氧化碳浓度6种常用环境参数,结合3G通讯技术、图像监测技术,对温室环境进行有效地监测控制,节省成本,增产增收
由中国农业大学李道亮教授主编的《农业物联网导论》一书近日由科学出版社隆重推出。该书是科学出版社 “十二五”规划的重点系列—— “物联网工程专业系列教材”中的一本。该系列定位高端,从作者筛选、内容锤炼、装帧设计等封面都严格要求,在业界享有盛誉。
农业是物联网技术的重点应用领域之一,也是物联网技术应用需求最迫切、难度最大、集成性特征最明显的领域。但是农业物联网基本的理论框架是什么?它的技术基础和技术体系是什么?它在农业中的解决方案是什么?它的产业化体系又是什么?如何快速推进?随着农业物联网在全国各地实践的突飞猛进发展以及相关高校物联网工程专业特别是农业院校农业物联网专业的设置,迫切需要系统、全面、客观地回答上述问题。而《农业物联网导论》一书则对以上问题进行了系统整理和总结。
《农业物联网导论》一书的特色及创新之处主要表现在如下几个方面:①系统性:系统地从全面感知、可靠传输、智能处理、集成应用四方面对农业物联网的技术架构、基本原理、关键技术、应用案例进行了系统阐述,对各个组成部分之间的逻辑关系、地位和作用进行了详细论述;②先进性:本书介绍的大部分农业信息感知设备和农业物联网服务平台均属于团队十几年的自主研发成果,部分研究成果经鉴定为已达国际先进水平,并对每部分的发展趋势和方向进行了大胆预测和评述; ③实用性:本书中的研究成果已经在江苏、山东、广东、湖南、湖北、北京、上海、天津等全国20余省市开展了应用示范,可以指导农业物联网实际应用者和建设者开展具体工作,也可指导研究生从事相关研究工作。
本书适合高等农业院校电子、自动化、通信、计算机和农业物联网工程等相关专业作为专业教材使用,也适合其他专业作为选修教材使用,亦适合农业信息化领域的科研工作者和相关企业人员参考阅读。希望本书首先能作为一本入门的教材供大学和相关研究机构使用,其次也尽量使其成为农业物联网工程建设的一本指导书,用于指导各级农业管理部门、农业龙头企业、农业合作社开展相关建设工作,更希望本书也能成为一本通俗的读物,引起农业物联网爱好者的共鸣。
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