物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被譽(yù)為全球一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，國(guó)家和政府部分非常重視物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新華社報(bào)道，在各省啟動(dòng)的十二五規(guī)劃中，有23個(gè)省份將物聯(lián)網(wǎng)作為重要發(fā)展目標(biāo)。
物聯(lián)網(wǎng)（TheInternetofthings）是指通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、傳感器、全球定位系統(tǒng)、二維碼等信息感知設(shè)備，按約定的協(xié)議連接起來(lái)，通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、數(shù)據(jù)采集、智能控制、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，既能改變粗放的農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)管理方式，也能提高動(dòng)植物疫情疫病防控能力，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。
根據(jù)農(nóng)場(chǎng)農(nóng)業(yè)信息化需求，經(jīng)過(guò)討論分析主要有以下具體需求：
一方面是水稻育秧大棚、農(nóng)田灌溉 及糧食存儲(chǔ)的自動(dòng)監(jiān)控和智能控制；
二是面向農(nóng)戶提供農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺(tái)；
三是通過(guò)語(yǔ)音、短信、彩信等多種通信方式的農(nóng)業(yè)專家熱線；
四是提供農(nóng)商在線貿(mào)易服務(wù)平臺(tái)。
例如種植水稻，在每年的春天需要提前在大棚內(nèi)進(jìn)行水稻育秧，水稻育秧對(duì)溫度、濕度、光照、通風(fēng)、灌溉等都有嚴(yán)格的要求，以往都是通過(guò)人工憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)操作。不僅效率低，并且精確度不夠。
通過(guò)傳感器對(duì)大棚環(huán)境指標(biāo)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集，統(tǒng)一集中到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，一方面可以全面掌握每個(gè)大棚的環(huán)境情況，二是可以通過(guò)高清視頻查看秧苗的具體發(fā)育情況，三是可以通過(guò)閾值設(shè)置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)通風(fēng)、光照、灌溉等自動(dòng)化管理。
水稻育秧大棚監(jiān)控 及智能控制解決方案是通過(guò)光照、溫度、濕度等無(wú)線傳感器，對(duì)農(nóng)作物溫室內(nèi)的溫度，濕度信號(hào)以及光照、土壤溫度、土壤含水量、CO濃度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，自動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)閉指定設(shè)備（如遠(yuǎn)程控制澆灌、開(kāi)關(guān)卷簾等）。用戶通過(guò)電腦或3G手機(jī)，隨時(shí)隨地觀察現(xiàn)場(chǎng)情況、查看現(xiàn)場(chǎng)溫濕度等數(shù)據(jù)和控制遠(yuǎn)程智能調(diào)節(jié)指定設(shè)備。
主要負(fù)責(zé)溫室內(nèi)部光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數(shù)據(jù)的采集和控制。數(shù)據(jù)傳感器的上傳采用ZigBee和Rs485兩種模式。根據(jù)傳輸方式的不同，溫室現(xiàn)場(chǎng)部署分為無(wú)線版和有線版兩種。無(wú)線版采用ZigBee發(fā)送模塊將傳感器的數(shù)值傳送到ZigBee節(jié)點(diǎn)上；有線版采用電纜方式將數(shù)據(jù)傳送到Rs485節(jié)點(diǎn)上。無(wú)線版具有部署靈活，擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)；有線版具有高速部署，數(shù)據(jù)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)方面采取了多種制式，遠(yuǎn)程通訊采用3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，近距離傳輸采取無(wú)線ZigBee模式和有線Rs485模式相結(jié)合，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
實(shí)際中的溫室大棚需要安裝多個(gè)傳感器以及控制器，其示意圖如下
農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案結(jié)合了最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制及軟件技術(shù), 包括溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng) 、農(nóng)場(chǎng)品安全質(zhì)量追溯系統(tǒng) 、農(nóng)業(yè)專家知識(shí)庫(kù) 、農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)平臺(tái) 等。
溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程獲取溫室大棚內(nèi)部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度及視頻圖像，通過(guò)模型分析，可以自動(dòng)控制溫室濕簾風(fēng)機(jī)、噴淋滴灌、內(nèi)外遮陽(yáng)、頂窗側(cè)窗、加溫補(bǔ)光等設(shè)備；同時(shí)，該系統(tǒng)還可以通過(guò)手機(jī)、PDA、計(jì)算機(jī)等信息終端向管理者推送實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息、報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)溫室大棚信息化、智能化遠(yuǎn)程管理。
利用先進(jìn)的RFID無(wú)線射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的安全質(zhì)量溯源系統(tǒng)，可以全過(guò)程追溯農(nóng)產(chǎn)品所有環(huán)節(jié)詳細(xì)信息，消費(fèi)者使用手機(jī)終端可直接查看農(nóng)產(chǎn)品環(huán)節(jié)信息，并且保證出現(xiàn)群體性食品安全事故后，農(nóng)產(chǎn)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(fā)生。
先進(jìn)的傳感及無(wú)線傳輸技術(shù)，可以通過(guò)專業(yè)設(shè)備采集農(nóng)產(chǎn)品貯藏冷庫(kù)環(huán)境信息，并可以遠(yuǎn)程智能控制冷庫(kù)設(shè)備，確保冷庫(kù)環(huán)境適合農(nóng)產(chǎn)品的儲(chǔ)藏，提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高人民生活品質(zhì)。
農(nóng)產(chǎn)品物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)深度集成環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、產(chǎn)品溯源系統(tǒng)、冷庫(kù)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，將農(nóng)產(chǎn)品實(shí)時(shí)環(huán)境信息直觀呈現(xiàn)到平臺(tái)，并提供統(tǒng)一平臺(tái)查詢接口，隨時(shí)隨地知曉產(chǎn)品全過(guò)程溯源信息；同時(shí)平臺(tái)集結(jié)專業(yè)的農(nóng)業(yè)專家為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域常見(jiàn)農(nóng)作物疾病等信息進(jìn)行快速、遠(yuǎn)程診斷，真正實(shí)現(xiàn)全面感知、智能農(nóng)業(yè)的最終目標(biāo)。
農(nóng)業(yè)物聯(lián)綜合服務(wù)平臺(tái)-系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
農(nóng)業(yè)物聯(lián)綜合服務(wù)平臺(tái) ，與農(nóng)業(yè)溫室智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)集成，智能提取農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)智能分析，呈現(xiàn)作物各個(gè)環(huán)境因素走勢(shì)，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(guò)視頻監(jiān)控模塊用戶可以直接查看溫室實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面，通過(guò)視頻設(shè)置定期查看作物關(guān)鍵階段生長(zhǎng)視頻及圖片，并可以進(jìn)行保存，方便日后進(jìn)行環(huán)境及生長(zhǎng)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析。
農(nóng)業(yè)物聯(lián)綜合服務(wù)平臺(tái) 中的農(nóng)產(chǎn)品溯源模塊，是終端用戶通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品全程溯源信息查詢的統(tǒng)計(jì)入口，用戶通過(guò)輸入條形碼或者農(nóng)產(chǎn)品唯一安全碼即可查看農(nóng)產(chǎn)品從生長(zhǎng)到銷售各個(gè)重要環(huán)節(jié)的詳細(xì)信息。
冷庫(kù)環(huán)境監(jiān)管模塊，讓用戶直觀看到每個(gè)冷庫(kù)的環(huán)境信息，包括空氣溫度、空氣濕度等環(huán)境參數(shù)值，并可以直接遠(yuǎn)程控制。
農(nóng)業(yè)專家遠(yuǎn)程診斷功能與農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境數(shù)據(jù)及視頻信息緊密結(jié)合到一起，讓農(nóng)業(yè)專家通過(guò)環(huán)境數(shù)據(jù)及視頻信息就可以遠(yuǎn)程診斷病因，防止大面積農(nóng)作物病蟲(chóng)害的發(fā)生，使該平臺(tái)成為客戶及其他監(jiān)管部門的重要信息門戶及指揮調(diào)度中心。
對(duì)于規(guī)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(fèi)時(shí)，并且存在難以避免的人工誤差。托普物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)采集溫室內(nèi)的空氣溫濕度、土壤水分、土壤溫度、二氧化碳、光照強(qiáng)度等實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)，通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)娇刂浦行?，由中心平臺(tái)系統(tǒng)將最新監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定適合農(nóng)作物生長(zhǎng)的環(huán)境參數(shù)與進(jìn)行比較，如發(fā)現(xiàn)傳感器監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)數(shù)值有了偏差，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)發(fā)出指令，智能啟動(dòng)與系統(tǒng)相連接的通風(fēng)機(jī)、遮陽(yáng)、加濕、澆灌等 設(shè)備進(jìn)行工作，直到大棚內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)達(dá)到系統(tǒng)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)范圍之內(nèi)，相關(guān)設(shè)備才會(huì)停止工作。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、管理智能化，使溫室大棚種植管理智能化調(diào)溫、精細(xì)化施肥，可達(dá)到提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)、節(jié)省人力、降低人工誤差、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的，實(shí)現(xiàn)溫室種植的高效和精準(zhǔn)化管理。
系統(tǒng)組成部分介紹:
1、設(shè)施農(nóng)業(yè)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可連接傳感器采集土壤溫度、濕度、養(yǎng)分含量（N、P、K）、PH值、降水量、空氣溫濕度、氣壓、光照強(qiáng)度、植物營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)（養(yǎng)分、水分、微量元素等）以及植物生理生態(tài)指標(biāo)（葉面積指數(shù)、植被指數(shù)、葉濕、葉溫、水勢(shì)、莖流、呼吸等）來(lái)獲得作物生長(zhǎng)的最佳條件，并根據(jù)參數(shù)變化實(shí)時(shí)調(diào)控或自動(dòng)控制溫控系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)等；
隨時(shí)隨地遠(yuǎn)程查看大棚內(nèi)的農(nóng)作物生長(zhǎng)情況、各園藝設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、工人生產(chǎn)情況，有了這個(gè)“千里眼”，管理人員可以做到遠(yuǎn)程輕松監(jiān)控、管理作業(yè)生產(chǎn)。
通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可以設(shè)定溫室內(nèi)各種設(shè)備運(yùn)行環(huán)境條件，當(dāng)環(huán)境信息未達(dá)到預(yù)先制定的條件時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)溫室內(nèi)的相關(guān)設(shè)備，比如：風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)通風(fēng)降溫、內(nèi)外遮陽(yáng)自動(dòng)調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度、自動(dòng)噴滴灌、自動(dòng)加濕除濕、自動(dòng)施肥，實(shí)現(xiàn)智能化管理，節(jié)水，省電，省人工，更省心。
手機(jī)控制是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的另一種便捷控制方式，用戶預(yù)先在智能手機(jī)上下載物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)手機(jī)上的客戶端，用戶可以遠(yuǎn)程查看設(shè)施環(huán)境數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行情況，還可以分析數(shù)據(jù)，方便靈活管理。
軟件展示平臺(tái)
農(nóng)業(yè)、林業(yè)、土肥、植保、森防、經(jīng)作、園林等政府監(jiān)管部門；
農(nóng)技、林技推廣等部門；
農(nóng)業(yè)科技示范區(qū)、農(nóng)場(chǎng)等大型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)加工企業(yè)。