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正文內(nèi)容

基于物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)平臺項目解決方案(編輯修改稿)

2025-06-08 23:24 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 等農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全事故頻發(fā),在北京、上海、南京等地已開始采用條碼、IC卡和RFID等技術(shù)建立農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)。一些單位開始研究適合中國國情的基于物聯(lián)網(wǎng)的可追溯 技術(shù)和架構(gòu)方法并部分實現(xiàn)了集成應(yīng)用。楊信廷將RFID技術(shù)與傳感器技術(shù)有效結(jié)合,對水產(chǎn)品供應(yīng)鏈中的物流環(huán)節(jié)進行全程監(jiān)控與追蹤。謝菊芳等運用二維條碼技術(shù)、RFID技術(shù)和組件技術(shù), 分別構(gòu)建了豬肉和柑橘的追溯系統(tǒng)。SpiesslMayrE等運用RFID技術(shù)改進和優(yōu)化了豬肉的可追溯系 統(tǒng)。 總之,我國農(nóng)業(yè)專用傳感器技術(shù)的研究相對還比 較滯后,特別是在農(nóng)業(yè)用智能傳感器、RFID等感知設(shè)備的研發(fā)和制造方面,許多應(yīng)用項目還主要依賴進口感知設(shè)備。目前中國農(nóng)業(yè)大學、國家農(nóng)業(yè)信息化工程中心和中國農(nóng)科院等單位已開始進行農(nóng)用感知設(shè)備的研制工作,但大部分產(chǎn)品還停留在實驗室階段,產(chǎn)品在穩(wěn)定性、可靠性及低功耗等性能參數(shù)方面還和國外產(chǎn)品存在不少差距,離產(chǎn)業(yè)化推廣還有一定的距離。農(nóng)業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetwork,WSN)是由多個節(jié)點組成的面向任務(wù)的無線網(wǎng)絡(luò),是一種無基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)等多種領(lǐng)域技術(shù),能協(xié)作地進行實時監(jiān)測、感知和采集節(jié)點部署區(qū)域的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息,并對這些數(shù)據(jù)進行處理,獲得詳盡而準確的信息,通過無線網(wǎng)絡(luò)最終發(fā)送給觀察者。在大田種植方面,聞?wù)湎嫉葹榱藢崿F(xiàn)對設(shè)施農(nóng)業(yè)中植物-土壤-環(huán)境的動態(tài)實時監(jiān)控,以杭州美人紫葡萄栽培基地首批信息化試驗區(qū)為例,開發(fā)和應(yīng)用無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和智能化管理及控制系統(tǒng),實現(xiàn)了對土壤水分、養(yǎng)分、溫度、濕度和光照等信息的實時動態(tài)測試與顯示,并能根據(jù)葡萄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)生長的需要進行自動控制灌溉,取得了較好的效果。高軍等采用基于ZigBee技術(shù)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)與GPRS網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng),能根據(jù)土壤墑情和作物用水規(guī)律實施精準灌溉,有效地解決了農(nóng)業(yè)灌溉用水利用率低的問題。設(shè)計了基于CC2430的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自動控制滴灌系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠監(jiān)測植物土壤濕度、環(huán)境溫度和光照的變化,通過無線網(wǎng)絡(luò)將傳感器信號反饋,結(jié)合傳感器融合技術(shù)對滴灌動作做出精確判斷。DamasM等在西班牙開發(fā)和示范應(yīng)用了一個分布式的遠程自動灌溉系統(tǒng),它可以控制1500hm2灌溉面積,測試表明可以節(jié)約30%~60%的用水。在設(shè)施園藝方面,2002年,英特爾公司率先在俄勒岡州建立了第1個無線葡萄園,傳感器節(jié)點被分布在葡萄園的每個角落,每隔1min檢測一次土壤溫度、濕度或該區(qū)域有害物的數(shù)量,以確保葡萄健康生長,進而獲得大豐收。石軍鋒等設(shè)計了一種基于MOTEKIT2400的溫室Web監(jiān)控系統(tǒng),開發(fā)了網(wǎng)關(guān)接口程序,給出了數(shù)據(jù)解析算法,實現(xiàn)了傳感數(shù)據(jù)的獲取,實現(xiàn)了對溫室環(huán)境的遠程監(jiān)控。在畜禽養(yǎng)殖方面,林惠強等針對目前飼養(yǎng)場對動物的行為特征和健康狀況無法實時獲取的情況,提出在畜牧業(yè)中利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳送動物的信息,解決了飼養(yǎng)動物生理特征信息實時傳輸?shù)膯栴};同時,根據(jù)飼養(yǎng)場的實際情況,結(jié)合無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點,設(shè)計了一個切實可行的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)動物檢測系統(tǒng),系統(tǒng)解決了網(wǎng)絡(luò)部署、節(jié)點設(shè)計、節(jié)點定位、路由和可視化平臺的設(shè)計等問題。王冉等針對規(guī)模化畜牧養(yǎng)殖中畜禽舍環(huán)境監(jiān)測難的問題,設(shè)計開發(fā)了一套基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的畜禽舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)能對畜禽舍環(huán)境參數(shù)(如溫度、濕度、光照、大氣壓和氨氣濃度等指標)進行實時監(jiān)測,并能智能化地根據(jù)設(shè)定的環(huán)境指標上下限自動控制畜禽舍相關(guān)設(shè)備如風機、風扇、濕簾和電燈等的開啟,最終達到將畜禽舍環(huán)境參數(shù)控制在設(shè)定的范圍,減少動物熱應(yīng)激,凈化畜禽舍環(huán)境,促進動物健康成長的目的BishopHurleyG等[33]開展了一項耕牛自動放牧測試,成功地實現(xiàn)了第1個基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的虛擬柵欄系統(tǒng)。NaglL等為家養(yǎng)牲畜設(shè)計了一個遠程健康監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)中有多種類型的傳感器,包括GPS傳感器、脈碼血氧計、溫度傳感器、電子地帶、呼吸傳感器和環(huán)境溫度傳感器。TaylorK等研究了一種完備的智能動物管理系統(tǒng),每個動物身上安裝一個無線傳感器,用于無線檢測動物的位置和各種健康信息。在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面,中國農(nóng)業(yè)大學李道亮團隊將水質(zhì)監(jiān)測無線傳感網(wǎng)絡(luò)運用到了水產(chǎn)養(yǎng)殖中,目前,該系統(tǒng)在江蘇省宜興市河蟹養(yǎng)殖應(yīng)用推廣667hm210000畝)。董方武等針對淡水養(yǎng)殖特點,采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及傳感器技術(shù),設(shè)計了一種基于ZigBee技術(shù)的淡水養(yǎng)殖溶氧濃度自動監(jiān)控系統(tǒng),進行了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、節(jié)點硬件電路和軟件設(shè)計,實現(xiàn)了溶氧濃度和溫度等參數(shù)的實時監(jiān)控。此外,無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)還用于農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。PerkinsM等介紹了一種由Motorola實驗室開發(fā)的低開銷、低能、自組織的傳感器網(wǎng)絡(luò)neuRFon,該系統(tǒng)可以監(jiān)測農(nóng)業(yè)、環(huán)境和一些過程參數(shù)。李正明等將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于水文水利監(jiān)測系統(tǒng)中,構(gòu)建了基于WSN的無線水文水利監(jiān)測系統(tǒng),在硬件設(shè)計中分別采用單片機和ARM微處理器與CC2500配合設(shè)計網(wǎng)絡(luò)節(jié)點;在軟件設(shè)計中,移植TinyOS操作系統(tǒng)和ZigBee協(xié)議棧,搭建軟件開發(fā)平臺。1)基于云計算的、可運營的公共服務(wù)模式與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)平臺集信息收集、處理、傳播、應(yīng)用一體化的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用公共服務(wù)模式體系,整合SAAS架構(gòu)、資源配置、技術(shù)集成等技術(shù),具有面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用公共服務(wù)平臺的層次化框架結(jié)構(gòu)。支持移動、固網(wǎng)等多種通信方式,并實現(xiàn)移動視頻監(jiān)控、前端數(shù)據(jù)實時監(jiān)測等多業(yè)務(wù)、多通信方式的安全認證和接入,同時在線用戶數(shù)可達1000人以上,并發(fā)用戶數(shù)300以上,查詢錄入響應(yīng)時間在2s以內(nèi)。2)標準無線傳感器數(shù)據(jù)采集協(xié)議和高性能數(shù)據(jù)處理能力數(shù)據(jù)采用是基于無線傳感器的數(shù)據(jù)采集標準協(xié)議,具備數(shù)據(jù)的傳輸、融合和預處理能力,以及對移動視頻傳感監(jiān)控壓縮處理能力。電信級運營的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸通道管理機制,面向多類型傳感器數(shù)據(jù)的傳輸與融合技術(shù),是可融合多類型傳感器參數(shù)的無線傳輸系統(tǒng)。3)融合移動全球眼(視頻監(jiān)控)系統(tǒng)基于3G多網(wǎng)絡(luò)制式的移動全球眼系統(tǒng)架構(gòu),快速支持網(wǎng)絡(luò)融合和業(yè)務(wù)融合,支持多多手機類型的移動全球眼手機客戶端,采用移動視頻監(jiān)控的壓縮編碼與傳輸方法,支持網(wǎng)絡(luò)融合和業(yè)務(wù)融合。4)支持網(wǎng)絡(luò)融合和業(yè)務(wù)融合融合現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)、通訊、系統(tǒng)等資源的統(tǒng)一接入軟件,用戶信息、信息源、平臺信息等的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建技術(shù)和結(jié)構(gòu)化異構(gòu)數(shù)據(jù)的兼容技術(shù),支持基于XML的異構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口,實現(xiàn)平臺各應(yīng)用子系統(tǒng)和部門間的交換與共享;支持異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)和異地之間的數(shù)據(jù)交換技術(shù);基于網(wǎng)絡(luò)化的信息資源共享技術(shù)和數(shù)據(jù)庫安全技術(shù),實現(xiàn)各屬性數(shù)據(jù)、記錄有權(quán)限地存取,實現(xiàn)資源網(wǎng)絡(luò)化共享。1)空氣溫濕度監(jiān)測功能:系統(tǒng)可根據(jù)配置的溫濕度無線傳感器,實時監(jiān)測大棚內(nèi)部空氣的溫度和濕度。2)土壤濕度監(jiān)測功能:配有土壤濕度無線傳感器,實時監(jiān)測溫室內(nèi)部土壤的濕度。3)光照度監(jiān)測功能:采用光敏無線傳感器來實現(xiàn)對溫室內(nèi)部光照情況的檢測,實時性強。4)安防監(jiān)測功能:采用無線入侵探測器,啟動后當溫室里面有人出現(xiàn)時,探測器便向主控中心發(fā)送信號,同時啟動光報警。5)視頻監(jiān)測功能:通過部署無線WiFi攝像頭實時捕獲大棚內(nèi)部的畫面,通過光載無線交換機傳輸給網(wǎng)關(guān)處理。用戶既可以在控制中心的顯示器上看到溫室內(nèi)部的實時畫面,又可以通過PC機遠程訪問的方式來觀看溫室內(nèi)部的實時畫面。6)促進植物光合作用功能:植物光合作用需要光照和二氧化碳。當光照度達到系統(tǒng)設(shè)定值時,系統(tǒng)會自動開啟風扇加強通風,為植物提供充足的二氧化碳。7)空氣加濕功能:如果溫室內(nèi)空氣濕度小于設(shè)定值,系統(tǒng)會啟動加濕器,達到設(shè)定值后便停止加濕。8)土壤加濕功能:當土壤濕度低于設(shè)定值時,系統(tǒng)便啟動噴淋裝置來噴水,直到濕度達到設(shè)定值為止。9)環(huán)境升溫功能:當溫室內(nèi)溫度低于設(shè)定值時,系統(tǒng)便啟動加熱器來升溫,直到溫度達到設(shè)定值為止。10)局域網(wǎng)遠程訪問與控制功能:物聯(lián)網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)加入局域網(wǎng)。這樣用戶便可以使用PC機訪問物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù),通過操作界面遠程控制溫室內(nèi)
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