【正文】 te, as well. Hightech agriculture can promote the transformation of development mode, and intelligent management can realize all kinds of high efficiency utilization of agricultural resources, and it protects the environment as well. The intelligent management can not only improve the rural agricultural productive forces, but also achieve the purpose of sustainable development. Key words： Precision Agriculture Inter of Things Agricultural application 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 1 序 言 物聯(lián)網(wǎng) 的概念 ： 物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱叫“ The Inter of Things”，簡(jiǎn)稱 IOT。即物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了 任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。 一、 研究背景和意義 (一 )研究的背景 我國(guó)人多地少，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 ,我國(guó)加入世貿(mào)組織后 ,國(guó)外價(jià)格低廉的優(yōu)質(zhì)農(nóng)副產(chǎn)品源源不斷地流入我國(guó) ,這對(duì)我國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)構(gòu)成極大威脅。而現(xiàn)實(shí)情況是，粗放的管理與濫用化肥，其低效益與環(huán)境污染令人驚嘆。在現(xiàn)實(shí)中主要存在的問題是： (1)農(nóng)業(yè)科技含量、裝備水平相對(duì)滯后， (2)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在污染和浪費(fèi)，據(jù)農(nóng)業(yè)、水利部門測(cè)算，我國(guó)每年農(nóng)業(yè)所消耗化肥、農(nóng)藥和水資源量都在飛速增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)驚人，農(nóng)業(yè)的污染問題困擾著不少鄉(xiāng)村，不少農(nóng)民群眾飲水安信息學(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 2 全受到影響。依靠和使用著這些落后的生產(chǎn)工具和生產(chǎn)技術(shù)維持著簡(jiǎn)單再生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率低下，農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量增長(zhǎng)緩慢，農(nóng)業(yè)得不到很好的發(fā)展，這從而又反過來阻礙了農(nóng)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步以及生產(chǎn)工具的創(chuàng)新。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中面臨著確保農(nóng)產(chǎn)品總量、調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量、生產(chǎn)效益低下、資源嚴(yán)重不足且利用率低、環(huán)境污染等問題而不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的需要。 精確農(nóng)業(yè)是最近幾年來在美國(guó)、加拿大和歐盟一些國(guó)家發(fā)展起來的高新技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的新型農(nóng)業(yè)模式。 波特是美國(guó)明尼蘇達(dá)州的農(nóng)民，他駕駛拖拉機(jī)在田里工作，表面上看它和別的農(nóng)民沒有什么區(qū)別。 土壤調(diào)查和合理施肥可減少用肥量，減少浪費(fèi)、減少投入，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。另外，存入計(jì)算機(jī)的施肥軟件就能根據(jù)不同土壤、不同肥料類型和不同作物的施肥標(biāo)準(zhǔn)，推薦最佳方案，做到合理施肥。當(dāng)農(nóng)民駕駛聯(lián)合收割機(jī)收割玉米時(shí)， 玉米棒就碰動(dòng)收割機(jī)上計(jì)數(shù)器的開關(guān)，從而計(jì)算出收割的玉米棒子數(shù)；與此同時(shí)，衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)記錄收割這些玉米棒時(shí)收割機(jī)所處的地理位置，這樣就可畫出產(chǎn)量分布圖和計(jì)算出每塊土地的產(chǎn)量，根據(jù)產(chǎn)量分布圖也可判斷出何處缺肥，需要施多少肥。肥力狀況和作物生長(zhǎng)情況等因素的精確測(cè)量和計(jì)算，提出種子、化肥、生長(zhǎng)劑、除草劑、殺蟲劑等的合理用量。拖拉機(jī)即可根據(jù)聯(lián)合計(jì)劃，進(jìn)行各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。我們可以利用上述特點(diǎn)，針對(duì)農(nóng)田信息采集和管理組建新的無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田信息的無線、實(shí)時(shí)傳輸 。 對(duì)比國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，不難發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)在精確農(nóng)業(yè)發(fā)展模式上的弊病，沒有 在應(yīng)用的結(jié)合點(diǎn)上技術(shù)熟練的人才 ，信息標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一和技術(shù)不成熟。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)。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。 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(zhǎng)過程進(jìn)行多方面監(jiān)管和精確調(diào)控。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。 (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。 農(nóng)業(yè)灌溉是我國(guó)的用水大戶，其用水量約占總用水量的 70％。長(zhǎng)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％。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。 (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。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。在十五期間，國(guó)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(yíng)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。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 。 (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?？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。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。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。 在