【正文】 術、遺傳工程等都成為良種培育的重要技術，在這其中生物傳感器發(fā)揮了重要的作用。 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)測物的外形、顏色、大小等，用來確定物的成熟程度 , 以便適時采摘和收獲；可以利用二氧化碳傳感器進行植物生長的人工環(huán)境的監(jiān)控，以促進光合作用的進行 [4]。氣調庫相比冷藏庫是更為先進的貯藏保鮮方法，除了溫度之外，氣調庫內的相對濕度 (RH)、 O2 濃度、 CO2 濃 度、乙烯 (C2H4)濃度等均有相應的控制指標。在這個過程中，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 傳感器等檢測環(huán)境中的溫度、相對濕度、 PH 值、光照強度、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(huán)境。使我國農業(yè)信息快速獲取邁出了新的步伐。開展了農田水分、養(yǎng)分、 作物長勢、冠層生理與生態(tài)因子、品質、產量和蟲害草害等信息采集關鍵技術研究，開發(fā)了具有自主知識產權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備 。 圖 1 農業(yè)物聯(lián)網的體系構架 物聯(lián)網應用層：精準農業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、溫室控制、節(jié)水灌溉、氣象檢測、產品安全與溯源、設備智能診斷管理等 物聯(lián)網網絡層：數(shù)據(jù)信息管理中心、 2G/3G/4G 網絡、互聯(lián)網、行業(yè)專家系統(tǒng)等 物聯(lián)網感知層： RFID 讀寫器、攝像頭、傳感器網絡 信息學院本科學年論文 物聯(lián)網在智能農業(yè)中的應用研究 5 三 、 農業(yè)應用中各類傳感器簡介 (一 )各類傳感器產生背景 有需求就有市場，當今世界在各項技術方面都有先驅者，傳感器領域也是科學發(fā)展十分重要的分支。智能農業(yè)大棚物聯(lián)網信息系統(tǒng)主要研究溫度、化學等多種傳感器對農產品的生長過程全程監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理；結合 RFID 電子標簽在培育、生產、質檢、運輸?shù)冗^程中，進行可識別的實時數(shù)據(jù)存儲和管理。因此，設計一種基于無線 傳感器 網絡的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由低功耗無線傳感網絡節(jié)點通過 ZigBee 自 組網方式構成，從而避免了布線的不便、靈活性較差的缺點，實現(xiàn)土壤墑情的連續(xù)在線監(jiān)測，農田節(jié)水灌溉的自動化控制，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。如果根據(jù)監(jiān)測土壤墑情信息，實時控制灌溉時機和水量，可以有效提高用水效率。據(jù)統(tǒng)計，因干旱我國糧食每年平均受災面積達兩千萬公頃，損失糧食占全國因災減產糧食的 50％。利用傳感器感應土壤的水分并控制灌溉系統(tǒng)以實現(xiàn)自動節(jié)水節(jié)能，可以構建高效、低能耗、低投入、多信息學院本科學年論文 物聯(lián)網在智能農業(yè)中的應用研究 4 功能的農業(yè)節(jié)水灌溉平臺。采用無線網絡來 測量來獲得作物生長的最佳條件，可以為溫室精準調控提供科學依據(jù)，達到增產、改善品質、調節(jié)生長周期、提高經濟效益的目的。在大棚控制系統(tǒng)中，物聯(lián)網系統(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 傳感器等設備，檢測環(huán)境中的溫度、相對濕度、 PH 值、光照強度、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(huán)境。其可以促進農業(yè)發(fā)展方式的轉變，可以實現(xiàn)高效利用各類農業(yè)資源和改善環(huán)境這一可持續(xù)發(fā)展目標，不但可以最大限度提高農業(yè)現(xiàn)實生產力，而且是實現(xiàn)優(yōu)質、高產、低耗和環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展農業(yè)的有效途徑。 綜上所述，智能精確農業(yè)是目前農業(yè)發(fā)展的新方向， 其取代傳統(tǒng)農業(yè)是農業(yè)發(fā)展的必然，更是符合我國國情的選擇，智能精確農業(yè)根據(jù)農作物的生長習性及時的調整土壤狀況和環(huán)境參數(shù)，以最少的投入獲得最高的收益。最為尷尬的是，國內更多的是示范工程和項目，僅僅停留在試驗和演示階段而沒有能夠形成產業(yè)的應用項目。同時，可以給用戶提供更多的決策信息和技術支持，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的遠程管理。 (二 )研究的現(xiàn)實意義 通過分析，讓我們知道，在實現(xiàn)精確農業(yè)的道路上，智能農業(yè)系統(tǒng)依然存在著諸多問題，信息學院本科學年論文 物聯(lián)網在智能農業(yè)中的應用研究 3 因為現(xiàn)有的技術是基于有線的；而基于無線傳感網的物聯(lián)網精確農業(yè)系統(tǒng)無疑更具發(fā)展?jié)摿?，無線網絡系統(tǒng)具有較高的帶寬傳輸能力，抗干擾能力強、安全保密性良好，而且功率譜密度低。美國農業(yè)生產部依阿華州艾姆斯土壤耕作實驗室制訂了一項“衛(wèi)星指導農業(yè)生產聯(lián)合計劃”，在種植大豆、玉米、燕麥和苜蓿的 450 公頃農田上進行試驗，每隔 13 米收 集一組農田各種數(shù)據(jù)信息，輸入計算機，并同時在拖拉機上安裝了無線電信號接收系統(tǒng)，接收衛(wèi)星信號，并確定自身位置。 精確農業(yè)能針對各條塊農田的土壤結構。 作物估產不但能較準確監(jiān)測產量，還能繪出產量分布圖。土壤調查首先要采集土壤樣品，如在播種之前，農民駕駛適合地形的車輛在土地上行駛一遍，采集土壤樣品數(shù)據(jù)，并輸入計算機；同時全球定位系統(tǒng)精確記錄下樣品采集地的位置，繪出土壤成分分布圖。但是，他的拖拉機上裝了一部 586 電腦，從屏幕上可看到面積達 700 公頃的玉米和大豆田的地圖，計算機還會告訴他哪個地方需要施肥，施多少肥；如果再裝一個衛(wèi)星信號接收器，就可以收到全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)發(fā)出的遙感遙測信息，根據(jù)這些信息可進 行精確的土壤調查、合理施肥、作物估產、農業(yè)環(huán)境監(jiān)測和土地合理利用等。它的特點是“精確”，它利用衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)、遙測遙感技術和計算機，做到精確作業(yè)、精確施肥和精確估產。因此 ,關于智能農業(yè)技術的研究， 顯得非常必要與重要。于是，傳統(tǒng)農業(yè)的自身發(fā)展陷入惡性循環(huán)之中。 (3)農業(yè)產出 少、農民收入低 (4)農產品的品種少。 傳統(tǒng)農業(yè)生產的物質技術手段落后，主要是依靠人力、畜力和各種手工工具以及一些簡單機械。因此 ,如何提高 我國農產品的質量和生 產效率 ,如何對大面積土地的規(guī)?；N實施信息技術指導下科學的精確管理 ,是一個既前沿又當務之急的科研課題。 智能農業(yè)的 概念 ： “ 智能 農業(yè)”（ Intelligent Agriculture），指的是利用全球定位系統(tǒng)（ GPS）、地理信息系統(tǒng)（ GIS）、連續(xù)數(shù)據(jù)采集傳感器（ CDS）、遙感（ RS）、變率處理設備（ VRT）和決策支持系統(tǒng)（ DSS）等現(xiàn)代高新技術，獲取農田小區(qū)作物產量和影響作物生長的環(huán)境因素（如土壤結構、地形、植物營養(yǎng)、含水量、病蟲草害等）實際存在的空間及時間差異性信息，分析影響小區(qū)產量差異的原因，并采取技術上可行、經濟上有效的調控措施，區(qū)域對待，按需實施定位調控的“ 處方農業(yè)”；其基本涵義是一方面查清田塊內部的土壤性狀與生產力空間