【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的是示范工程和項(xiàng)目，僅僅停留在試驗(yàn)和演示階段而沒有能夠形成產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用項(xiàng)目。而隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能精確農(nóng)業(yè)系統(tǒng)則致力于將精確農(nóng)業(yè)從概念化轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)化，更專注于應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)品化，力圖為智能精確農(nóng)業(yè)的大規(guī)模推廣應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。 綜上所述，智能精確農(nóng)業(yè)是目前農(nóng)業(yè)發(fā)展的新方向， 其取代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然，更是符合我國國情的選擇，智能精確農(nóng)業(yè)根據(jù)農(nóng)作物的生長習(xí)性及時(shí)的調(diào)整土壤狀況和環(huán)境參數(shù)，以最少的投入獲得最高的收益。改變了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中必須依靠環(huán)境種植的弊端及粗放的生產(chǎn)經(jīng)理管理模式，改善了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量與品質(zhì)，調(diào)整了農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，確保了農(nóng)產(chǎn)品的總產(chǎn)量，高效地利用了各種各樣的農(nóng)業(yè)資源，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。其可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，可以實(shí)現(xiàn)高效利用各類農(nóng)業(yè)資源和改善環(huán)境這一可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，不但可以最大限度提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，而且是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的有效途徑。 二、 研究目標(biāo) （一） 無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái) 建立無線的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)，對(duì)農(nóng)作物的生長過程進(jìn)行多方面監(jiān)管和精確調(diào)控。在大棚控制系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)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(shè)備，檢測(cè)環(huán)境中的溫度、相對(duì)濕度、 PH 值、光照強(qiáng)度、土壤養(yǎng)分、 CO2 濃度等物理量參數(shù)，通過各種儀器儀表實(shí)時(shí)顯示或作為自動(dòng)控制的參變量參與到自動(dòng)控制中，保證農(nóng)作物有一個(gè)良好的、適宜的生長環(huán)境。遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)使技術(shù)人員在辦公室就能對(duì)多個(gè)大棚的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。采用無線網(wǎng)絡(luò)來 測(cè)量來獲得作物生長的最佳條件，可以為溫室精準(zhǔn)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)，達(dá)到增產(chǎn)、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長周期、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。 (二 )農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng) 開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)感應(yīng)的農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)水、節(jié)能、高效的目的。利用傳感器感應(yīng)土壤的水分并控制灌溉系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)節(jié)水節(jié)能，可以構(gòu)建高效、低能耗、低投入、多信息學(xué)院本科學(xué)年論文 物聯(lián)網(wǎng)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究 4 功能的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉平臺(tái)。 農(nóng)業(yè)灌溉是我國的用水大戶，其用水量約占總用水量的 70％。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因干旱我國糧食每年平均受災(zāi)面積達(dá)兩千萬公頃，損失糧食占全國因?yàn)?zāi)減產(chǎn)糧食的 50％。長期以來，由于技術(shù)、管理水平落后，導(dǎo)致灌溉 用水浪費(fèi)十分嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)灌溉用水的利用率僅 40％。如果根據(jù)監(jiān)測(cè)土壤墑情信息，實(shí)時(shí)控制灌溉時(shí)機(jī)和水量，可以有效提高用水效率。而人工定時(shí)測(cè)量墑情，不但耗費(fèi)大量人力，而且做不到實(shí)時(shí)監(jiān)控；采用有線測(cè)控系統(tǒng)，則需要較高的布線成本，不便于擴(kuò)展，而且給農(nóng)田耕作帶來不便。因此，設(shè)計(jì)一種基于無線 傳感器 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由低功耗無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過 ZigBee 自 組網(wǎng)方式構(gòu)成，從而避免了布線的不便、靈活性較差的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)土壤墑情的連續(xù)在線監(jiān)測(cè)，農(nóng)田節(jié)水灌溉的自動(dòng)化控制，既提高灌溉用水利用率，緩解我國水資源日趨緊張的矛盾，也為作物生長提供良好的生長環(huán)境。 (三 )農(nóng)業(yè)大棚信息系統(tǒng) 構(gòu)建智能農(nóng)業(yè)大棚物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)從生產(chǎn)到質(zhì)檢和運(yùn)輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化管理。智能農(nóng)業(yè)大棚物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)主要研究溫度、化學(xué)等多種傳感器對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的生長過程全程監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理；結(jié)合 RFID 電子標(biāo)簽在培育、生產(chǎn)、質(zhì)檢、運(yùn)輸?shù)冗^程中，進(jìn)行可識(shí)別的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理。本系統(tǒng)致力于構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的專用 農(nóng)業(yè)評(píng)估信息系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化。 圖 1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的體系構(gòu)架 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、溫室控制、節(jié)水灌溉、氣象檢測(cè)、產(chǎn)品安全與溯源、設(shè)備智能診斷管理等 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層：數(shù)據(jù)信息管理中心、 2G/3G/4G 網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、行業(yè)專家系統(tǒng)等 物聯(lián)網(wǎng)感知層： RFID 讀寫器、攝像頭、傳感器網(wǎng)絡(luò) 信息學(xué)院本科學(xué)年論文 物聯(lián)網(wǎng)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究 5 三 、 農(nóng)業(yè)應(yīng)用中各類傳感器簡(jiǎn)介 (一 )各類傳感器產(chǎn)生背景 有需求就有市場(chǎng)，當(dāng)今世界在各項(xiàng)技術(shù)方面都有先驅(qū)者，傳感器領(lǐng)域也是科學(xué)發(fā)展十分重要的分支。在十五期間，國家 863 計(jì)劃數(shù)字農(nóng)業(yè)重大專項(xiàng)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田信息采集技術(shù)的突破，推出了一批成本低、高性能的土壤水分和作物營養(yǎng)信息采集技術(shù)產(chǎn)品，基本解決了數(shù)字農(nóng)業(yè)信息快速獲取技術(shù)瓶頸問題。開展了農(nóng)田水分、養(yǎng)分、 作物長勢(shì)、冠層生理與生態(tài)因子、品質(zhì)、產(chǎn)量和蟲害草害等信息采集關(guān)鍵技術(shù)研究，開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型土壤水分傳感器，研制了土壤和作物養(yǎng)分信息快速采集方法與新型配套儀器設(shè)備 。在蟲害與雜草動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究方面取得了重大進(jìn)展，開發(fā)了基于稱重傳感器的高精度智能測(cè)產(chǎn)系統(tǒng)，解決了智能測(cè)產(chǎn)與谷物品質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的精度難題 。使我國農(nóng)業(yè)信息快速獲取邁出了新的步伐。 (二 )各類傳感器簡(jiǎn)介 為了適應(yīng)現(xiàn)代化溫室和工廠化栽培調(diào)節(jié)與環(huán)境控制 (控制溫度、濕度、光照、噴灌量、通風(fēng)等 )，以培育各種秧苗，栽培各種果蔬和作物。在這個(gè)過程中，需 要溫度傳感器、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 傳感器等檢測(cè)環(huán)境中的溫度、相對(duì)濕度、 PH 值、光照強(qiáng)度、土壤養(yǎng)分、 CO2 濃度等物理量參數(shù)，通過各種儀器儀表實(shí)時(shí)顯示或作為自動(dòng)控制的參變量參與到自動(dòng)控制中，保證農(nóng)作物有一個(gè)良好的、適宜的生長環(huán)境。 在果蔬和糧食的儲(chǔ)藏中，傳感器也發(fā)揮著巨大的作用，制冷機(jī)根據(jù)冷庫內(nèi)溫度傳感器的實(shí)時(shí)參數(shù)值實(shí)施自動(dòng)控制并且保持該溫度的相對(duì)穩(wěn)定。氣調(diào)庫相比冷藏庫是更為先進(jìn)的貯藏保鮮方法，除了溫度之外，氣調(diào)庫內(nèi)的相對(duì)濕度 (RH)、 O2 濃度、 CO2 濃 度、乙烯 (C2H4)濃度等均有相應(yīng)的控制指標(biāo)?？刂葡到y(tǒng)采集氣調(diào)庫內(nèi)的溫度傳感器、濕度傳感器、 O2 濃度傳感器、 CO2 濃度傳感器等物理量參數(shù)， 通過各種儀器儀表適時(shí)顯示或作為自動(dòng)控制的參變量參與到自動(dòng)控制中，保證有一個(gè)適宜的貯藏保鮮環(huán)境，達(dá)到最佳的保鮮效果。 在作物的生長過程中還可以利用形狀傳感器、顏色傳感器、重量傳感器等來監(jiān)測(cè)物的外形、顏色、大小等，用來確定物的成熟程度 , 以便適時(shí)采摘和收獲；可以利用二氧化碳傳感器進(jìn)行植物生長的人工環(huán)境的監(jiān)控，以促進(jìn)光合作用的進(jìn)行 [4]。例如 , 塑料大棚蔬菜種植環(huán)境的監(jiān)測(cè) 等；可以利用超聲波傳感器、音量和音頻傳感器等進(jìn)行滅鼠、滅蟲等；可以利用流量傳感器及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制農(nóng)田水利灌溉。 生物技術(shù)、遺傳工程等都成為良種培育的重要技術(shù)，在這其中生物傳感器發(fā)揮了重要的作用。農(nóng)業(yè)科學(xué)家通過生物傳感器操縱種子的遺傳基因，在玉米種子里找到了防止脫水的基信息學(xué)院本科學(xué)年論文 物聯(lián)網(wǎng)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究 6 因，培育出了優(yōu)良的玉米種子。此外