基于物聯網的智慧農業系統研究

【摘要】本文分析了中國農業的現狀，以及物聯網對當前農業生產的推進作用，并以農業養殖大棚為例，說明了物聯網在農業養殖大棚中實現智慧農業管理的過程。

【關鍵詞】物聯網智慧農業Zigbee傳感器

農業種植中，為了防治病蟲害和追求產量，過量使用、濫用農藥和化肥已成為不爭的事實，同時隨著全球變暖，各種極端氣象條件頻發，使脆弱的農業更加雪上加霜。中國農業需要變革，變革要從源頭抓起。將物聯網技術應用在農業中，可以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理，是智慧農業和精細化生產、管理、決策的技術支撐，是發展“智慧農業”的核心。

一、中國農業發展現狀

我國人均耕地面積和人均水資源只有世界平均水平的30%和25%，且現有耕地中2/3是中低產田，農田灌溉水的有效利用率只有30%～40%（發達國家已達50%～70%）?；省⑥r藥等生產資料投入水平高且利用率低，并導致了農業生態環境污染和破壞，土壤沙化、堿化、鹽漬化嚴重，耕地單位面積產量與世界糧食高產國家相比甚至要低一半以上，21世紀我國人口增長和土地資源減少的矛盾不可逆轉。我國農業信息技術經過多年的研究，有一定基礎，但與目前應用需求差距很大，在生產過程科學管理、農產品質量安全與溯源、農業遠程技術服務，農民遠程培訓等方面的研究剛剛起步；農業種植結構的調整，養殖業以及其他相關產業迅速發展，用于優質生產和標準化養殖的智能管理信息系統剛開始起步；面向農村快捷的網絡接入服務和低成本智能化信息接入終端問題仍未取得重要突破。

二、中國物聯網發展現狀

物聯網技術涵蓋范圍極廣，包括具備“內在智能”的傳感器、移動終端、智能電網、工業系統、樓控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等、和“外在使能”（Enabled）的，如貼上RFID、條形碼標簽的各種資產、攜帶無線終端的個人與車輛等等“智能化物件或動物”或“智能塵?！保ㄟ^各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通訊網絡實現互聯互通（M2M）、應用大集成（Grand Integration）、以及基于云計算的SaaS營運等模式，在內網（Intranet）、專網（Extranet）、和/或互聯網（Internet）環境下，采用適當的信息安全保障機制，提供安全可控乃至個性化的實時在線監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、統計報表、決策支持、領導桌面等管理和服務功能，實現對“萬物”的“高效、節能、安全、環?！钡摹肮?、控、營”一體化。

物聯網相關技術在中國已經廣泛應用于交通、物流、工業、農業、醫療、衛生、安防、家居、旅游、軍事等二十多個領域，在未來3年內中國物聯網產業將在智能電網、智能家居、智慧城市、智慧醫療、車用傳感器等領域率先普及，預計將實現三萬億的總產值。

三、物聯網在農業中的應用

在大棚控制系統中，物聯網系統的溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、光傳感器、離子傳感器、生物傳感器、CO2傳感器等設備，監測環境中的溫度、相對濕度、PH值、光照強度、土壤養分、CO2濃度等物理量參數，并通過基于Zigbee網絡協議的無線設備將參數傳送到標準網關設備，標準網關通過GSM、CDMA或者以太網將數據發送到服務器中進行分析控制，通過各種儀器儀表實時顯示或作為自動控制的參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。遠程控制的實現使技術人員在辦公室就能對多個大棚的環境進行檢測控制。采用無線網絡傳遞測量得到的農作物的各種參數，可以為精準調控提供科學依據，達到增產、改善品質、調節生長周期、提高經濟效益的目的。

下一步的目標是一方面加入更多不同種類的傳感器采集數據并加大采集頻率，另一方面在云平臺側建立更多的數學模型，摸清不同地區、不同季節、不同農作物的最佳養殖規律，達到最優化品質、最優化質量的產品，并建立突然預案應對突發天氣情況和其他一些突然情況對農作物生長的影響。

四、小結

與傳統農業不能適應農業持續發展的需要相比，智慧農業可以實現高效利用各類農業資源和改善環境這一可持續發展目標，不但可以最大限度提高農業生產力，而且是實現優質、高產、低耗和環保的可持續發展農業的有效途徑。

參考文獻

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[2]徐勇軍.《物聯網關鍵技術》電子工業出版社2012

[3]李道亮.《農業物聯網導論》科學出版社2012