基于物联网技术的智能农业
基于物联网技术的智能农业
班级：网络B122
学号：201207024232
姓名：周叶
摘要：本文介绍了物联网的概念和体系架构，以及物联网技术的应用，重点介绍了物联网在农业上的应用，引申出智能农业的概念。阐述了智能农业的发展背景以及国内外的研究现状，详细介绍了在智能农业上应用的物联网技术，提出智能农业目前存在的问题以及解决方法。
将物联网技术应用到农业生产和科研中是现代农业依托新型信息化应用的一大进步，可以改变粗放的农业经营管理方式，提高动植物疫情疫病防控能力，确保农产品质量安全，从而引领现代农业的发展，是物联网与农业领域的一次结合，对现代农业具有一定参考意义。
关键词：物联网、智能农业、传感器
目录
1. 引言 (3)
2. 物联网的理解 (3)
2.1 物联网（Internet of things ）的定义 (3)
2.2 物联网的体系架构 (4)
3. 智能农业的发展 (4)
3.1 智能农业的定义 (4)
3.2 智能农业的背景 (4)
3.3 智能农业的研究现状 (5)
3.3.1 国外研究现状 (5)
3.3.2 国内研究现状 (6)
4.智能农业的应用 (7)
4.1 智能灌溉 (7)
4.2 智能温室 (8)
4.3 智能病虫害诊断 (8)
4.4 智能农业的具体应用实例 (9)
5.智能农业中的物联网技术 (9)
5.1 农业信息感知 (10)
5.1.1 作物生长环境感知 (10)
5.1.2 养殖环境感知 (11)
5.1.3 动物识别与生理感知 (11)
5.2 农业信息传输 (11)
5.3 农业信息处理 (12)
6.智能农业的问题与解决办法 (12)
6.1 存在的问题 (12)
6.2 如何解决？ (13)
7. 结语 (13)
1. 引言
信息科学技术已经产生了三次浪潮，第一次是1980年PC机的出现，第二次
浪潮是1995 年互联网的出现，而第三次浪潮就是物联网的产生。物联网是现代信息
技术发展到一定阶段的必然产物，是多项现代技术的殊途同归与聚合应用，是信息技
术系统性的创新与革命。
物联网技术也称为传感网技术，是典型的具有交叉学科性质的军民两用战略
高技术，它综合了传感器技术、嵌入式计算机技术、分布式信息处理技术、现代网
络及无线通信技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测和采集各
种被测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送
到用户终端，从而实现物理世界、计算机世界以及人类社会的三元世界连通。物联
网是信息感知和采集的一场革命,在新一代网络中具有关键作用。美国
《商业周刊》认为物联网是全球未来四大高技术产业之一，是21 世纪世界最具有影
响力的21 项技术之一。
物联网的应用非常广泛，大到国防军事、精细农业、数字油田等领域，小到智
能家居、个人医疗等方面，物联网无所不在、无所不能。当物联网与互联网、
移动通讯网结合时，可随时随地全方位“感知”对方，人类的生活方式将从“感觉” 跨到“感知”阶段，从“感知”阶段到“控制”阶段。由此可以预见，物联网的应用将带动所有传统产业部门的结构调整和产业升级，并将推动国家整个经济结构的调整。
那么何为物联网？
2. 物联网的理解
2.1 物联网（Internet of things ）的定义
物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器
等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。其核心是将互联网扩展应用于我们所生活的各个领域。
2.2 物联网的体系架构
物联网应具备三个特征：一是全面感知，即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，
将物体的信息实时准确地传递出去；三是智能处理，利用云计算、模糊识别等各种智能计算机技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。因此，物联网的体系架构被公认为有三个层次，即感知层、网络层、应用层。感知层主要实现只能感知功能，包括信息采集、捕获和物体识别。网络层主
要实现信息的传送和通信。应用层则主要包括各类应用，如监控服务、智能电网、工业监控、绿色农业、智能家居、环境监控、公共安全等。
3. 智能农业的发展
3.1 智能农业的定义
物联网已经无处不在，它跟我们的生活息息相关，改变着我们的生活方式，
同时也广泛应用于农业各个领域。本文我们要介绍的就是物联网在现代农牧业领域的应用，即智能农业。智能农业是指在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式，就是农业先进设施与陆地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。
它主要包括监视农作物灌溉情况，检测土壤空气变更、畜禽的环境状况以及大面积的地表检测，收集温度、湿度、风力、大气、降雨量等数据信息，测量有
关土地的湿度、氮含量变化和土壤pH值等，从而进行科学预测，帮助农民合理施肥、使用农药、抗灾、减灾，科学种植，提高农业综合效益。
3.2 智能农业的背景
作为一个以农业发展为主的大国，使用智慧科学的管理模式去经营至关重要。传统设施农业主要依靠大量的人力、手工工具和一些简单的机械设备，农民基本靠经验种植，导致农业所消耗的耗的水资源、农药、化肥等都在飞速增长，数据相当惊人，但是农业产量依然很低。依靠那些滞后的生产技术及落后的生产工具维持着简单再生产已毫无意义，传统农业技术落后，使得农业产量增长速度极其缓慢，浪费了大量的人力物力，导致生产效率没有提升的空间。面对现在这种形式，农业有太多的迫切的问题需要解决。根据“全国农业农村信息化发展十二五规划”和“国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要”的要求，结合我国农
业的现状，通过物联网技术及农业信息化建设改变粗放的农业生产管理方式，提高农业生产效率及农产品质量，促进农业增产、农民增收，农村发展、农民富裕，从而尽早实现农村城镇一体化的设想。因此，智能农业应运而生。在加快传统农业转型升级的过程中，智能农业将成为发展现代农业的重要内容，为加快发展农村经济，进一步提高农民的收入，提供新的经济增长；为加快农业产业化进程，增强农业经济综合竞争力提供新的技术支撑。
3.3 智能农业的研究现状
3.3.1 国外研究现状
在农业资源监测和利用领域，美国和欧洲主要利用资源卫星对土地利用
信息进行实时监测，并将其结果发送到各级监测站，进入信息融合与决策系统，实现大区域农业的统筹规划。例如，美国加州大学洛杉矶分校建立的林业资源环境监测网络，通过对加州地区的森林资源进行实时监测，为相应部门提高实时的资源利用信息，为统筹管理林业提供支撑。
在农业生态环境监测领域，美国、法国和日本等一些国家主要综合运用高
科技手段构建先进农业生态环境监测网络，通过利用先进的传感器感知技术、信息融合传输技术和互联网技术等建立覆盖全国的农业信息化平台，实现对农业生态环境的自动监测，保证农业生态环境的可持续发展。例如，美国已形成了生态环境信息采集- 信息传输处理-信息发布的分层体系结构。法国利用通信卫星技术对灾害性天气进行预报，对病虫害进行测报。
在农业生产精细管理领域，美国、澳大利亚、法国、加拿大等一些国家在大
田粮食作物种植精准作业、设施农业环境监测和灌溉施肥控制、果园生产不同尺度的信息采集和灌溉控制、畜禽水产精细化养殖监测网络和精细养殖等方面应用广泛。例如，2008 年，法国建立了较为完备的农业区域监测网络，指导施肥、施药、收获等农业生产过程。荷兰VELOS智能化母猪管理系统在荷兰以及欧美许多国家得到广泛应用，能够实现自动供料、自动管理、自动数据传输和自动报警。泰国初步形成了小规模的水产养殖物联网，解决了RFID技术在水产品领域的应用难题。
在农产品安全溯源领域，国外发达国家在动物个体编号识别、农产品包装标识及农产品物流配送等方面应用广泛。例如加拿大肉牛2001 年起使用一维条形码耳标，目前已过渡到使用电子耳标。2004 年日本基于RFID技术构建了农产品追溯试验系统，利用RFID标签，实现对农产品流通管理和个体识别。
3.3.2 国内研究现状
在农业资源监测和利用领域，我国主要将GPS定位技术与传感技术相结合，实现农业资源信息的定位与采集；利用无线传感器网络和移动通信技术，实现农业资源信息的传输；利用GIS技术实现农业资源的规划管理等。例如杭州电子科技大学学者研究了基于无线传感器网络的湿地水环境数据视频监测系统，该系统实现对湿地全天候的实时监测，具有数据分析与处理，并对污染等突发事件和环境急剧变化所影响的水域的水环境状况实时报警等功能。
在农业生态环境监测领域，我国研制了地面监测站和遥感技术结合的墒情监测系统，建立了农业部至各省、重点地县的农业环境监测网络系统等一批环境监测系统，实现对农业环境信息的实时监测。例如我国每年通过农业环境监测网络开展农业环境常规监测工作，获取监测数据10 万多个；融合智能传感器技术的墒情监测系统已在贵阳、辽宁、黑龙江、河南、南京等地推广应用。
在农业生产精细管理领域，我国在涉及田间环境土壤信息获取、联合收获机自动测产、农田作物产量空间差异分布图自动生产和农业机械作业监控等大田粮食作物生产方面；在设施农业环境数据采集、发布，调控等设施农业生产方面；
在果园监测、水肥控制、节水灌溉自动化等果园精准管理方面；在养殖环境监控、健康养殖等畜禽水产养殖等方面研发了一批系统，且应用成效显著。例如国家农业信息化工程技术研究中心成功研制了基于GNSS、GIS、GPRS等技术的农业作业
机械远程监控调度系统， 可优化农机资源分配， 避免农机盲目调度。 中国农业大 学建立了蛋鸡健康养殖网络系统和水产养殖环境智能监控系统。
在农产品安全溯源领域， 我国开展了以提高农产品和食品安全为目标的溯源
技术研究和系统建设， 研发了农产品流通体系监管技术。 例如北京、上海、南京、 四川、广州、天津等地相继采用条码、 IC 卡、 RFID 等技术建立了农产品质量安 全溯源系统。 浙江大学、北京市农业信息中心等单位研究开发了车载端冷链物流 信息监测系统。
4. 智能农业的应用
4.1 智能灌溉
智能灌溉系统能根据农作物需水信息适时、 适量地进行科学灌溉。 它根据传
感器收集温湿度、降雨量、 ET （农作物腾散量和蒸发量的合称，又称腾发量）等
多种信息，间接判断农作物水分和灌溉需求，进而控制灌溉装臵进行灌水。图 1 是一个典型的智能灌溉系统结构， 系统由无线传感网、 传输网络、 控制主机和水 泵控制部分组成。 系统通过传感网收集灌溉需求， 并将信息上报给系统控制服务 器，系统控制服务器对收集到的信息进行处理判断是否需要灌溉， 将灌溉信号通
过通用分组无线服务技术 （ GPRS ）网络或紫蜂（
ZigBee ）网络传递给水泵控制机、 管理员可以远程通过访问服务工作网站，监控灌溉信息，控制水泵为农田供水。
GPRS
图 1 智能灌溉系统架构
显示系统 无线传感网络
系统主机 水泵控制
系统 水泵 1
水泵 2
水泵 n 数据发
送设备 监控中心
4.2 智能温室
温室是设施农业最基本的技术实现形式之一，其目的是营造适合农作物生长
的人工气候环境，使农作物能够部分或者全部克服外界气候环境和土壤因素的制约，缩短生产周期，提高农产品产量和质量。传统温室环境只是进行单纯的冬季保温，后来发展到对植物生长所需的多个条件进行控制。
智能温室系统是在普通温室的基础上，结合现代化计算机自控技术、智能传感技术等实现的。典型的智能温室由中心控制计算机、现场控制机、各种传感器、电动执行器和通信网络等组成。温室内的传感器负责大棚内温湿度、光照度、CO2 浓度以及风速、风向、雨量等参数，通过网络传递到中心控制计算机。控制计算
机按照农作物的种植要求设臵技术参数，经过系统处理后完成调节指令，然后传输给现场控制机来控制风机、水泵、拉幕机、卷膜器、开窗机、加热、灌溉等设备，从而实现对温室温湿度、光照和通风等作业的智能管理。此外，控制计算机
也计算农作物所需要营养、肥料和水分等，按生理要求与营养需要配制成营养液，采用针剂式滴灌和喷灌作业完成，从而创造出适合农作物生长的最佳环境。由于植物的生长能不受自然病虫侵害与土壤污染，农产品可以实现清洁任何残留，提高质量的目的。
4.3 智能病虫害诊断
我国病虫害情况较严重，病虫草害面积达2.36 亿公顷，导致每年损失粮食
总量的15%左右、果品蔬菜总量的25%以上。虽然使用农药可以有效降低病虫草害的威胁，但农药的大量使用造成了果蔬农药残留和生物链污染，降低了农产品质量。据统计，我国目前果蔬农药残留普遍，受农药污染的耕地面积已超过
1300-1600 万公顷。因此，及时准确地获取病虫害信息并有针对性地喷洒农药是一个有效的缓解方法。实际生产中，农民往往只是靠经验和感觉诊断农作物病害，通常容易导致农药喷洒或者过量或者不足。
基于物联网技术实现的智能病虫害诊断系统，可有效解决这一问题。该系统通过摄像头和环境传感器采集农作物环境参数和叶片图像，经过多跳转传输到网关节点进入蜂窝网，进而传输到后台的诊断平台，平台利用图像处理技术提取叶片特征信息，并通过查找病虫害模型库、作物生长模型库、警告信息指导模型库等信息库来指导农药使用，实现对病虫害的实时监控和有效控制。
4.4 智能农业的具体应用实例
2008年，美国Crossbow公司开发了基于无线传感网络的农作物监测系统，基于太阳能供电，能监测土壤温湿度与空气温度，通过Internet 浏览器为客户提供了农作物健康生长情况的实时数据，已在美国批量应用。美国加州Camalie 葡萄园应用了精确灌溉系统，它在4.4 英亩区域部署了20 个Crossbow 公司的
Mica2dot 节点，组建了土壤温湿度检测网络，实现了精量控制灌溉，该系统在
提高葡萄产量和葡萄甜度的同时，大幅度节约了灌溉用水，节水量可达16%-30%。
日本富士通公司开发的富士通农场管理系统以全生命周期农产品质量安全
控制为重点，带动设施农业生产、智能畜禽和智能水产养殖，实现设施农业管理、养殖场远程监控与维护、水产养殖生产全过程的智能化。
2012 年，无锡阳山镇专门开发桃园种植技术的物联网监测系统，实现了高
科技种桃，令人叹为观止。该镇有25 亩桃林作为物联网种植园的示范基地，由
22 个传感器和3 个微型气象站组成的监测系统充当“智慧桃农”。该系统可以实时监测桃园土壤的温湿度及桃树叶面的湿度等数据，并且可根据相应数值来决定是否补充水分等。如果积累了丰富的实际数据后，还可以利用统计分析方法，找出水蜜桃的质量与生长环境的关系，从而确定水蜜桃的最佳生长环境因素，指导今后生产出更优质的水蜜桃。这种绿色农业种植模式有效压缩了成本，提高了经济效益，实现了高产、优品的种植目标。
5.智能农业中的物联网技术
物联网是以感知、识别、传递、分析、测控等技术手段实现智能化活动的新
一代信息化技术，其特征是通过传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合物联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技术，对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。物联网的感知层主要实现农业生态环境的感知、作物的状态感知和动植物的质量监测等；网络层主要实现感知层所获得信息到应用层的传输，通过现有的无线网络传感器、互联网、通信网络或者未来的NGN网络（下一代网络）来实现数据传输；应用层首先通过数据清洗和融合、模式识别等手段形成最终数据，然后提供给生态环境监测系统、生长系统、追溯系统使用。
5.1 农业信息感知
农业物联网感知层通过多种传感器（网络），实现对农产品的种植、养殖、储运等环节的信息感知。
5.1.1 作物生长环境感知
作物生长环境感知设备主要测量农作物生长环境中的温度、湿度、相对pH
值等物理量。
（1）土壤水分传感器
土壤中的水分是农作物发育、生长的重要条件。土壤水分传感器用于对各
类土壤水分进行在线实时测量，使得既不影响作物生长又不浪费水资源，可应用于土壤墒情监测、节水灌溉、温室控制等。
（2）土壤pH值传感器
土壤的pH 是农田土壤信息中的一个十分重要的参数，目前使用的传感器
是光纤pH值传感器，具有抗电磁干扰、安全可靠并可用于在线遥测等特点。
（3）土壤养分传感器
土壤养分是指土壤提供给作物生长的必须营养元素，包含土壤有机质、氮、磷、钾以及交换性钙和镁等13 种元素。在土地上播种施肥以前，测量土壤养分有助于更好地利用土壤自身含有的养分，同时及时补充含量不足的元素。
（4）CO2浓度传感器
CO2浓度传感器能够检测出大气环境中CO2的气体含量，常常用于温室环
境决定是否增施气肥或通风换气等。
（5）图像采集设备
图像采集设备可以采集农作物生长状态的直观信息，用于疾病、病虫害等
异常状态判断。
5.1.2 养殖环境感知
养殖环境感知包括牲畜禽舍的环境感知、水产养殖环境感知等，感知信息包括温度、湿度、水体pH值、水溶氧、禽舍氨气、致病性细菌浓度等。
（1）氨气传感器
氨气传感器用于检测畜禽舍环境中氨气含量，以决定是否需要通风换气和
清楚粪便，确保禽畜产品的质量和产量。
（2）水溶氧传感器
水溶氧与空气中氧气量、水温、水中各盐类和藻类、风力、流动等因素有关，其浓度会动态变化，这就需要用水溶氧浓度传感器来测定水体溶氧量，以决定是否增氧以确保水体养殖生产安全。
5.1.3 动物识别与生理感知
动物识别与生理感知主要通过建立牲畜标识系统，并利用各种动物生理传
感器来实现畜牧养殖自动化和智能化。
（1）动物耳标
通过施加于牲畜耳部的耳标标识来证明牲畜身份和承载牲畜个体信息。一
旦发生疫情和畜产品质量等问题，即可追溯其来源，分清责任。
（2）留胃式电子标签
电子标签通过传感器采集牲畜的生活习惯和健康状态，记录采食、运动量、疾病发生率等，还可以帮助饲养场掌握牲畜的发情期，筛选品种。
5.2 农业信息传输
信息传输通常经过接入网和主干网两步骤。主干网指互联网和移动通信网，
是农业物联网的核心网络；接入网完成信息的短距离传输汇聚。
（1）ZigBee 短距离传输技术
ZigBee 是一种便宜、功耗低的近距离无线组网通信技术，特点是低速率、低功耗、低成本、自配臵和灵活的网络拓扑结构。
（2）无线地下传感器网络
无线地下传感器网络主要应用于农业土壤监测中。
5.3 农业信息处理
（1）农业病虫草害识别
目前的农业病虫草害识别方法主要是靠提取农作物图像中的颜色特征参
数结合模式识别技术和各种分类算法，进行相应的识别处理。
（2）施肥精准控制
精准施肥在每一操作单元上按照土壤肥力变异状况、田间杂草及病虫害分
布情况生成处方图，再结合GPS控制施肥机或喷药机实现定点、定量施肥，大大提高了肥料利用率和施肥经济效益，减小了对环境的不良影响。
6.智能农业的问题与解决办法
6.1 存在的问题
（1）智能感知器的成本问题
目前，农业环境和动植物群（个）体信息采集和传输的感知设备成本相对
还比较昂贵。如农产品供应链上的电子标签，生产100 万个的成本约为14 美分/ 个。除此之外还有实施RFID 所需的基础设施的成本，如阅读器的购臵价格等。因为农产
品的本身价值并不大，使用RFID 所增加的成本相比之下显得过高，目前只适用于一
些高价值的农产品。
（2）农田无线传感器网络体系的功耗问题
由于农作物生产周期较长，传感器节点数量较多，如果经常更换电池将是
一项耗资巨大的工作。如何有效节省电能、延长网络的生命周期，是面向大规模农田
种植的无线传感器网络需解决的重要问题。
（3）物联网感知节点上数据高效传输问题
农业监测区域分布大量传感器节点（sensor node）和少数汇聚节点（sink node），传感器节点负责采集相关数据信息，最终将数据传送至汇聚节点。由于农业
物联网具有感知数据量大、无线通信带宽低、时效性强的特征，网络节点在能量、计算、存储及通信能力方面存在局限性，数据高效传输与管理问题是提高节点协作感知、采集、处理、发布效率的有效途径。
6.2 如何解决？
在如何促进物联网发展方面，应围绕本地优势与特色产业，结合高校、科
研院所和企业的现有的研究成果，选择关键领域集中力量，扶持有广阔应用前景的
传感器开发重点突破，以点带面，全面发展。以农业物联网技术试验示范建设为重
点，进而带动农业物联网技术的推广和应用，提高农业的产出率和土地利用率，提高农业抗御自然风险的能力。同时，跟踪国际农业物联网发展前沿和动态，提高农业现代化水平，提高农业生产的综合效益。
7. 结语
农业物联网技术的应用是现代农业发展的需要，也是未来农业发展水平的一个重要标志，它将是未来农业发展的方向。它必将提高全球农业产品的数量和质量，提高农民的收入，增强食品安全，实现农业自动化、智能化，使人类从繁重的劳动中解脱出来，从而彻底解放生产者，形成以人为本的生产方式，提高全人类的生活质量。2009 年10月24 日中国的第1 颗物联网的中国芯“唐芯一号”芯片研制成功，在一定程度上表明了中国已经攻克了物联网的部分核
[3]
心技术。正是由于这些关键技术的蓬勃发展，才使得物联网应用于现代农业得以实现。中国有坚实的技术和知识基础，农业生产设备数学化、自动化和智能化程度也越来越高。尽管物联网在农业中的应用还面临着巨大的挑战，相信随
着各种技术的不断发展，农业智能生产时代也会距离人们越来越近。我们相信，在不远的未来，全自动智能化农业将会将人们从繁重的劳动中彻底解放出来。参考文献：
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智慧农业物联网的概念和意义
中国农业物联网领航者——托普农业物联网 智慧农业物联网的概念和意义 所谓“智慧农业”就是充分应用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理及实现智能自动化。除了精准感知、控制与决策管理外，从广泛意义上讲，智慧农业还包括农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等方面的内容。 智慧农业是农业生产的高级阶段，是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感节点（环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等）和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。 “智慧农业”是云计算、传感网、3S等多种信息技术在农业中综合、全面的应用，实现更完备的信息化基础支撑、更透彻的农业信息感知、更集中的数据资源、更广泛的互联互通、更深入的智能控制、更贴心的公众服务。“智慧农业”与现代生物技术、种植技术等高新技术融合于一体，对提高世界农业水平具有重要意义。 2010年，托普仪器开始专注于“智慧农业”方面的研究，五年来不断摸索前进，通过吸纳专业的研究人才、和高等院校合作及相关政府领导的方向性指导，使得托普仪器的农业物联网技术在时间的打磨下越来越成熟，越来越贴近用户需求。2014年，托普仪器联合中国工程院孙九林院士团队建立企业院士工作站，使公司研发水平更加精进，更具实力。5年来，托普仪器先后完成农业物联网系统10余个，在全国各地成功搭建的项目不胜枚举。其中，长春农博园、慈溪海通时代农场、山东兰陵（苍山）农业物联网示范园、江西凤凰沟物联网生态餐厅等项目更是被广大用户所熟知，成为众人津津乐道的农业物联网成功案例。 紧跟时代，助力农业，托普人在追求自身“农业梦”的同时，也一直都在帮助别人实现他们心中的农业梦想。相信通过大家的不懈努力，托普农业物联网技术必将惠及更多的农业人。
智慧农业物联网系统设计
毕业设计（报告）课题:智慧农业物联网系统设计 学生: 夏培元系部: 物联网学院 班级: 物联网1404班学号: 2014270307 指导教师: 杨昌义 装订交卷日期: 2017年01 月日 I / 20
摘要 随着经济社会的发展，农业已经越发智能化智慧农业是农业生产的高级阶段是集新兴的互联网、移动互联、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感节点（环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等）和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。 基于ZigBee技术的智慧农业解决方案，成本低廉，是一般人都能负担的价格；控制更简单，让每一位刚接触的人都能轻松使用；功耗更低、组网更方便、网络更健壮，给您带来高科技的全新感受。您的温室大棚规模越大，基于ZigBee 技术的智慧农业解决方案在使用中，要准确及时地操控所有设备，最值得关注的应该就是网络信号的稳定性。鉴于温室大棚的网络覆盖区域比较广泛，我们贴心为您呈现物联无线组网！智慧农业能有效连接物联Internet通信网关和超出物联Internet通信网关有效控制区域的其它ZigBee网络设备，实现中继组网，扩大覆盖区域，并传输网关的控制命令到相关网络设备，达到预期传输和控制的效果。基于先进的ZigBee技术，物联无线中继器无需接入网线，就可自行中继组网，扩散网络信号，让网络灵活顺畅运行，保障您的所有设备正常运行。主要采集温湿度，从而控制农植物的水分和光照。 关键词:物联网；智慧农业；云计算；物联网架构；ZigBee II / 20
物联网技术在智能农业中的应用终审稿)
物联网技术在智能农业 中的应用 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
物联网技术在智能农业中的应用 摘要本文着重分析了物联网技术在智能农业应用中存在的问题，并探索了物联网技术在智能农业中的应用策略，以促进智能农业的发展。 【关键词】物联网技术智能农业应用 随着网络技术的发展，农业的信息化已经成为当前农业发展的重要方向。但是，现有的信息技术还无法满足智能农业的发展。在这种情况下，依托于物联网的物联网技术充分体现了其在智能农业中的优势。我国加强重视物联网技术在智能农业中的作用，并积极探索物联网技术在智能农业中的具体应用。但是，由于物联网智能农业发展时间较短，缺乏丰富的经验，物联网技术在智能农业中的应用面临着行业标准问题、信息集成问题、商业规模问题等一系列问题需要我国相关部门积极解决。研究物联网技术在智能农业中的应用不仅能够为智能农业的发展提供科学的理论依据，而且能够加强物联网技术的应用，促进我国农业的发展。 1 物联网技术在智能农业应用中存在的问题 1.1 行业标准问题 智能农业的发展需要多样化的环境传感器，为网络数据平台提供作物环境信息，实现管理人员对农作物的实时监测。但是，现阶段物联网技术在信息采集、平台接口、信息传输以及人际互接等方面还存在着一定的缺陷。并且，由于厂家缺乏对技术标准的统一参照，企业无法进行大规模的产品生产，物联网终端产品价格高居不下，严重影响了物联网技术在智能农业中的应用。 1.2 信息集成问题 智能农业的发展需要对农产品的生长、收获、交工和销售即兴实施记录，了解智能农业发展各个方面的信息。这就要求物联网技术能够正确处理大量的数据信息，但是现阶段
基于农业物联网的智能监控系统
基于农业物联网的智能监控系统 0 引言 物联网拥有业界最完整的专业物联产品系列，覆盖从传感器、控制器到云计算的各种应用，构建了“质量好、技术优、专业性强，成本低，满足客户需求”的综合优势。而农业物联网技术作为一个分支，在现代农业生产中发挥重要的作用。 何为农业物联网？ 农业物联网技术就是将网络技术、感应技术、应用开发技术结合，及时采集空气温湿度、光照强度、土壤温湿度、CO2浓度等环境信息，通过有线和无线方式发送给中央监控器，并以直观的图表和曲线方式将数据显示给用户，用户可以根据生产需要，设置温室卷膜、卷帘、滴灌等执行设备的自动调控条件。 目前，农业物联网技术在许多地区逐渐开展起来，在传统的大棚上运用了物联网技术。农民们灌溉土地只需要轻点鼠标即可完成，无须奔走田间，大大节省了人力。这是物联网技术和传统农业结合的产物。 传统农业的浇水、施肥、打药，农民全凭经验、靠感觉。如今瓜果蔬菜该不该浇水，施肥、打药怎样保持精确的浓度，温度、湿度、光照如何实行按需供给，都由信息化智能监控系统实时定量“精确”把关。 1 案例：在养鱼场建立智能监控系统 农业物联网技术有利于节本增效，在现代化养鱼场中也发挥着高效的作用。24小时对水产苗种繁育阶段的水温、pH值和溶氧量等进行实时监测预警。一旦发现问题，能够及时自动处理或通过短信迅速通知相关人员。据相关应用测算，使用物联网智能控制管理系统养鱼后，可节本增效20%左右，亩均可增收1000元以上，极大地提高了渔民收入。 农业物联网是物联网产业的分支，从上述案例中我们看到了这一技术对未来农业生产的改变，也看到了作为一场科技革命浪潮即将开始。 墨翟科技基于飞思卡尔I.MX27开发的视频监控系统正是基于农业市场对视频监控系统的迫切需求推出的一款智能化高科技成熟产品。它是由服务器和终端设备共同构成一个视频监视系统，终端负责采集图像，并将图像通过网线接入以太网或者通过3G传输到服务器端，服务器端完成图像显示、存储和处理功能。在服务器端可以将采集到的图像利用不同的智能识别算法可以实现对不同场合环境下智能监测的需求。即摄像头安装在需要监测的地方，接入以太网或者通过3G将图像传输给监控中心。 2视频监控系统功能设计 2．1 视频图像采集 通过摄像头采集视频图像，并将视频图像进行压缩编码。若采用高清摄像头，则图像可以达到D1（720*576）分辨率，视频压缩编码可以有很多种格式，如MPEG2、MPEG4、H.264等等，常用的是H.264格式，因为压缩率高，可减小文件大小，增加传输速率。我们采用的I.MX27平台是一个带硬件H.264编解码的CPU，采用H.264编解码不占用CPU资源，大大提高了CPU工作效率，很好的降低了系统功耗。 2. 2 视频图像本地存储和上传 摄像头采集到的图像可以选择本地存储和上传，也可以选择直接上传，选择哪种方式是根据用户需要和系统的配置决定的。本地存储的介质可以是SD卡，也可以是SATA硬盘，两
基于物联网的智慧农业系统研究_朱茗
基于物联网的智慧农业系统研究□朱茗浙江省公众信息产业有限公司 农业种植中，为了防治病虫害和追求产量，过量使 用、滥用农药和化肥已成为不争的事实，同时随着全球变 暖，各种极端气象条件频发，使脆弱的农业更加雪上加 霜。中国农业需要变革，变革要从源头抓起。将物联网技 术应用在农业中，可以实现智能化识别、定位、追踪、监控 和管理，是智慧农业和精细化生产、管理、决策的技术支 撑，是发展“智慧农业”的核心。 一、中国农业发展现状 我国人均耕地面积和人均水资源只有世界平均水平 的３０％和２５％，且现有耕地中２／３是中低产田，农田灌溉 水的有效利用率只有３０％￣４０％（发达国家已达５０％ ￣７０％）。化肥、农药等生产资料投入水平高且利用率低，并 导致了农业生态环境污染和破坏，土壤沙化、碱化、盐渍 化严重，耕地单位面积产量与世界粮食高产国家相比甚 至要低一半以上，２１世纪我国人口增长和土地资源减少 的矛盾不可逆转。我国农业信息技术经过多年的研究， 有一定基础，但与目前应用需求差距很大，在生产过程科学 管理、 农产品质量安全与溯源、农业远程技术服务，农民远程培训等方面的研究刚刚起步；农业种植结构的调整， 养殖业以及其他相关产业迅速发展，用于优质生产和标 准化养殖的智能管理信息系统刚开始起步；面向农村快 捷的网络接入服务和低成本智能化信息接入终端问题仍 未取得重要突破。 二、中国物联网发展现状 物联网技术涵盖范围极广，包括具备“内在智能”的 传感器、移动终端、智能电网、工业系统、楼控系统、家庭 智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”（Ｅｎａｂｌｅｄ）的， 如贴上ＲＦＩＤ、条形码标签的各种资产、携带无线终端的 个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通 过各种无线和／或有线的长距离和／或短距离通讯网络 实现互联互通（Ｍ２Ｍ）、应用大集成（ＧｒａｎｄＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、以及 基于云计算的ＳａａＳ营运等模式，在内网（Ｉｎｔｒａｎｅｔ）、专网 （Ｅｘｔｒａｎｅｔ）、和／或互联网（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）环境下，采用适当的信 息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。物联网相关技术在中国已经广泛应用于交通、物流、工业、农业、医疗、卫生、安防、家居、旅游、军事等二十多个领域，在未来３年内中国物联网产业将在智能电网、智能家居、智慧城市、智慧医疗、车用传感器等领域率先普及，预计将实现三万亿的总产值。三、物联网在农业中的应用在大棚控制系统中，物联网系统的温度传感器、湿度传感器、ＰＨ值传感器、光传感器、离子传感器、生物传感器、ＣＯ２传感器等设备，监测环境中的温度、相对湿度、ＰＨ值、光照强度、土壤养分、ＣＯ２浓度等物理量参数，并通过基于Ｚｉｇｂｅｅ网络协议的无线设备将参数传送到标准网关设备，标准网关通过ＧＳＭ、ＣＤＭＡ或者以太网将数据发送到服务器中进行分析控制，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行检测控制。采用无线网络传递测量得到的农作物的各种参数，可以为精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。下一步的目标是一方面加入更多不同种类的传感器采集数据并加大采集频率，另一方面在云平台侧建立更多的数学模型，摸清不同地区、不同季节、不同农作物的最佳养殖规律，达到最优化品质、最优化质量的产品，并建立突然预案应对突发天气情况和其他一些突然情况对农作物生长的影响。四、小结与传统农业不能适应农业持续发展的需要相比，智慧农业可以实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标，不但可以最大限度提高农业生产力，而且是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。【摘要】本文分析了中国农业的现状，以及物联网对当前农业生产的推进作用，并以农业养殖大棚为例，说明了物联网 在农业养殖大棚中实现智慧农业管理的过程。 【关键词】物联网智慧农业Ｚｉｇｂｅｅ传感器 参考文献［１］黄桂田．《物联网蓝皮书：中国物联网发展报告（２０１２￣２０１３）》社会科学文献出版社２０１３ ［２］徐勇军．《物联网关键技术》电子工业出版社２０１２ ［３］李道亮．《农业物联网导论》科学出版社２０１２ 新聚焦ｅｗＦｏｃｕｓＮ１９
基于物联网的智能农业平台的设计与实现
基于物联网的智能农业平台的设计与实现 摘要：21世纪是物联网的时代，把物联网技术与农业相结合，不仅可以改变我 国传统农业落后的生产方式，同时，无论是在经济效益还是环境效益上都取得了 革命性的进步。给出了一个完整的智能农业平台的解决方案，包括平台设计目标，平台模块说明，以及设计思路和对该平台的实现，进行了详细的分析和说明。文 章主要是基于B／S的系统模式，运用了物联网的相关技术，构建了一个智慧农 业信息平台。通过智慧农业平台，可以实现高效率、便捷化的管理，大大减少了 投入成本，解放了劳动力。 关键词：物联网；智慧农业；智能农业平台 智能农业平台即借助物联网等信息技术手段，远程操作相关设备，按时、按 量地对指定位置完成一整套预定农事操作技术和管理的系统。具体监控采集的对 象有大棚内的温度、湿度、CO浓度、光照强度、土壤温湿度以及作物叶面的湿 度等相关环境参数，通过客户端对比采集对象参数与预设对象参数的区别，确定 操作指令，远程控制指定设备完成相关操作。该系统可以以最少的人力投入、最 小的能源消耗、最低的环境破坏，完成对控制对象定位、定时、定量的操作。 1基于物联网的智慧农业信息平台的相关技术 1.1农业物联网体系 平台业务层面技术采用分层结构实现，从低至高共包含如下五层：传感层、 传输层、业务层、应用层、用户层。 1.2系统开发模式 数据中心的主要功能在于为监测端提供应用服务，与上位机进行网络通信。 网络开发应用系统主要有两种模式：Client／Server客户端／服务端(c／s)模式和Brower／Server浏览器(B／S)模式。 1.3通讯技术 具有多线程能力的计算机因有硬件支持而能够在同一时间执行多于一个执行绪，进而提升整体处理性能。因此，本系统选用是基于多线程背景的Socket技术 应用，可在有限的服务器资源内，同时并发地支持多终端采集、多业务入口查询 以及业务内部数据处理和应用。 1.4数据库技术 对于海量的信息，如何存储与处理取决于数据库技术。数据库技术在收集和 存储数据方面有着巨大的优势，因此采用SQLSERVER数据库，其中包括数据库建 表和数据库处理。 1.5HighCharts图线技术 High charts是一个用纯脚本编写的一个图表库。通过High charts技术，可以 将我们的数据以可视化的形式展示出来。一般来说，数据展示有五种基本的图线 型式：曲线图、饼图、柱状图、散点图、区域图等。High charts的界面简洁，又 纯脚本编写而成，不依赖于任何插件，运行速度较快。 2智能农业平台的解决方案 2.1智能农业平台设计目标 （1）实现的功能 智能农业解决方案可以实现的功能有：大棚内各路传感信息的存储、分析、 智能展示；阈值设置；智能报警；智能控制；身份验证及密码修改；账号与权限 管理；视频链接等。
基于物联网技术的现代智慧农业解决方案
基于物联网技术的现代智慧农业解决方案上世纪九十年代后，无线技术的广泛应用使得它在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发展。尤其以Zibgee无线技术为主的物联网系统，使得精准农业的技术体系广泛运用于生产实践成为可能。精准农业技术体系的实践与发展，已经引起一些国家科技决策部门的高度重视。 那么什么是智慧农业了，根据维基百科上面的定义智慧农业主要有这些解释。 所谓“智慧农业”就是充分应用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。 智慧农业是农业生产的高级阶段，是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感节点（环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等）和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。 “智慧农业”是云计算、传感网、3S等多种信息技术在农业中综合、全面的应用，实现更完备的信息化基础支撑、更透彻的农业信息感知、更集中的数据资源、更广泛的互联互通、更深入的智能控制、更贴心的公众服务。“智慧农业”与现代生物技术、种植技术等高新技术融合于一体，对建设世界水平农业具有重要意义。 根据最新研究结果显示，我国实施精准农业的近期目标，一方面是总结国外发展经验，根据中国的国情找准自己的切入点，另一方面切实做好有关基于Zigbee无线技术的物联网应用与研究开发，力求走出适合中国国情的精确农业的发展道路。 托普物联网是浙江托普仪器有限公司主要经营项目之一。托普物联网依据自身研发优势，开发了多种模块化智能集成系统。 1、传感模块：即环境传感监测系统。它依据各类传感设备可以完成整个园区或完成对异地园区所需数据监测的功能。
基于物联网的智能农业发展趋势
基于物联网的智能农业发展趋势 戴起伟[1] （江苏省农业科学院农业经济与信息研究所） 摘要：智能农业作为现代农业的重要标志和高级阶段，呈现出信息采集智能化、资源利用数字化、信息网络全球化、农产品电子商务分工专业化、信息应用全程化、生产管理智能化等发展趋势。物联网被视为战略新兴产业和新的经济增长点，对于智能农业未来发展具有着前所未有的应用前景，但目前在农业方面的应用还处于起步阶段，文章在分析了物联网技术对于提升农业信息化水平的重要作用后，提出了在农业方面的重点应用领域。 目前，信息技术正日益深刻地改变着世界经济格局、社会形态和人类生活方式，同时也被广泛应用于农业各个领域。智能农业或信息化农业是现代科学技术革命对农业产生巨大影响下逐步形成的一个新的农业形态，其显著特征是在农业产业链的各个关键环节，充分应用现代信息技术手段，用信息流调控农业生产与经营活动的全过程。在智能农业环境下，信息和知识成为重要投入主体，并能大幅度提高物质流与能量流的投入效率，智能农业是现代农业发展的必然趋势和高级阶段。在加快传统农业转型升级的过程中，智能农业将成为发展现代农业的重要内容，为加快发展农村经济，进一步提高农民收入提供新的经济增长极；为加快农业产业化进程，增强农业综合竞争力提供新的技术支撑。 1 智能农业是现代农业的重要标志和高级阶段 现代农业相对于传统农业，是一个新的发展阶段和渐变过程。智能农业既是现代农业的重要内容和标志，也是对现代农业的继承和发展。其基本特征是高效、集约，其核心是信息、知识和技术在农业各个环节的广泛应用。信息技术取代机械与人力，知识要素取代资本要
素和劳动要素，使得信息、知识成为驱动经济增长的主导因素，使农业增长从主要依赖自然资源转向主要依赖信息资源和知识资源。智能农业是低碳经济时代农业发展形态的必然选择，代表了农业发展的根本方向，符合人类可持续发展的愿望。 2 智能农业主要发展趋势 2.1 农作信息采集智能化、资源利用数字化 充分利用现代地球空间与地理信息技术、传感技术、手持便捷信息识别技术等获取与作物生产有关的各种生产信息和环境参数，对耕作、播种、施肥、灌溉、喷药和除草等田间作业进行数字化控制，使农业投入品的资源利用精准化，效率最大化。 2.2 农业信息网络全球化扩展 目前，信息技术已经深刻地渗透到世界的每一个角落。农业信息资源的获取和服务也正打破国界的限制，加速走向国际化和全球化。通过信息网络和各类媒体，农业信息在全世界的流量呈几何级数式扩张，流速也正以前所未有的方式进入高速时代。农业信息化深刻地影响着世界农业资源配制，助推农产品贸易的国际竞争日趋加剧。同时，农业信息资源数据库正向专业化、集成化、共享化和知识化管理方向发展，等等。 2.3 农产品电子商务分工专业化 网络和通讯技术的发展、电子商务交易的普及和成熟，使得通过网络销售农产品，可在瞬间完成信息流、资金流和实物流的交易,农产品电子商务已不再单是产品供求交易的操作，而是前延至产前订单、后续至流通配送等综合性的服务，即紧紧围绕产业链环节，在信息化管理的平台上实现信息共享、管理对接和功能配套。 2.4 农业信息传播多媒体化 视频制作与压缩技术、数字动漫技术、虚拟仿真技术、手机网络传媒技术等多媒体技术，具有传播快、覆盖广、形象生动、丰富多彩、易于操作等特点，为农业复杂问题的简化表达与传播提供了空前的便
智能农业与物联网(论文)
农业复杂大系统的智能控制与农业物联网关系探讨 陈一飞 （中国农业大学信息与电气工程学院电子信息工程系，北京100083） 摘要：基于复杂大系统智能控制理念来研究农业大系统的控制智能问题是一个富有挑战意义的课题。本文基于大系统控制理论以及的智能控制的定义构造出以农业复杂大系统智能控制为核心的智能农业系统架构，并对智能农业的内涵进行了阐述，指出智能农业应该是以农业大系统智能控制为核心的闭环系统。同时按照网络结构体系论述了物联网的基本含义，首次对智能农业与农业物联网的关系进行了论述，并指出了农业物联网在智能农业大系统中的位置和作用，探讨了与智能农业大系统的接口问题。 关键词：智能农业农业物联网网络控制器 Discussing on Relation between Agricultural Internet of Things and Agriculture Complex Large System Intelligent Control Chen Yifei (Collage of Information & Electrical Power Engineering, China Agricultural University ,Beijing 100083,China) Abstract The study on Agriculture Complex Large System Intelligent Control (ACLSC) based on complex large systems cybernetics is an valuable researching content. In this paper, the frame of Intelligent Agriculture (IA) depending on large systems cybernetics and describing of intelligent control is presented, and we discussed the IA content. By the way, we indicated that IA must be close feedback control system with intelligent control. On the other hand, based on the network structure, the basic definition and frame of Internet of Things had been discussed too, and the relation between IA and Internet of Things had been researched firstly too. We designed the work position and function of Internet of Things in IA large system, and discussed the interface to connect IA system. Key words Intelligent Agriculture(IA), Agricultural Internet of Things, Network Controller 1 前言 进入21世纪后，特别是在我国十二五期间，如何使农业现代化更进一步、以及农业科技的发展支撑点在哪里等问题是农业工程界关注的话题。我国今后农业的发展是建立在农业物联网上、还是建立在发展智能农业、抑或其他方面上等都需要认真的研究。 回顾我国改革开放以来农业科技进步的脉络，无论是精准农业、数字农业、工厂化农业，还是后来提到更高层面上的农业信息化以及电脑农业等，似乎我们发现还没有很好的理顺彼此之间的关系，都是在跟着各自的概念和框架下在做各自的事情，还没有全面的、很好的从农业整体大系统角度把握农业科技的发展与技术进步[1]。十五、十一五期间、以及列入国家“863”计划的精准农业、智能化农业信息技术应用等取得了很好的研究成果。特别是2004年，我国组织实施了“数字农业科技行动”研究开发了一批实用性强的农业信息服务系统，各省地的农业信息网全面开通和附着于此的电脑农业和农业专家决策系统的普及标志着我
物联网在智慧农业中的应用
物联网在智慧农业中的应用 在传统农业中，灌溉、施肥、喷药，农民全凭经验和感觉。而如今，在智慧农业中，农作物浇水、施肥、打药时间，农作物的空气温度、空气湿度、酸碱度、光照、二氧化碳浓度、土壤水分，做到按需供给，一系列作物在不同生长周期的问题，都有信息化、智能化监控系统实时定量“精确”把关。智能农业、精准农业的发展，智能感知芯片、移动嵌入式系统、无线通信技术等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽，作用显着，具体表现为：在监控农作物灌溉情况、土壤空气变更、畜禽的环境状况以及大面积的地表检测，收集温度、湿度、风力、大气、降雨量，有关土地的湿度、氮浓缩量、土壤污染和土壤pH 值等方面实现科学监测、科学种植, 帮助农民抗灾、减灾[1]. 在智慧农业中，可运用物联网的温度传感器、湿度传感器、PH 值传感器、光照传感器、CO2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH 值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。采用物联网，特别是无线传感器网络来获得作物生长的最佳条件，可以为智慧农业提供科学依据，达到增产增收、改善品质、调节生长周期及提高经济效益的目的。 1 智慧农业 智慧农业是农业生产的高级阶段，是集新兴的互联网、移动通信网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感器节点（环境温湿度传感器、土壤水分传感器、二氧化碳浓度传感器、光照强度传感器等）和无线传感器网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。 1.1 智慧农业定义 “智慧农业”也称为“智能农业”, 它充分应用现代信息技术、计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S 技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现农业可视化远程诊断、远程控制、问题预警等智能管理。智慧农业是以最高效率地利用各种农业资源，最大限度地降低农业成本和能耗、减少
基于物联网的智慧农业发展与应用
基于物联网的智慧农业发展与应用 顿文涛1， 赵玉成2，袁帅3，马斌强1，朱伟1，李勉1，袁超1，赵仲麟1（1.河南农业大学，河南郑州450002；2.河南省农业机械试验鉴定站，河南郑州450008； 3.四川农业大学机电学院，四川雅安625014） 摘要：本文研究并论述了智慧农业的概念、特点和架构，结合物联网技术，分析了基于物联网的智慧农业在国内外的研究情况与典型应用，事实表明，物联网技术在智慧农业领域具有良好的发展前景。关键词：物联网；传感器；无线传感器网络；智慧农业；应用中图分类号：S126 文献标识码：A 文章编码：1672－6251（2014）12－0009－04 The Development and Application of Wisdom Agriculture Based on the Internet of Things DUN Wentao 1， ZHAO Yucheng 2，YUAN Shuai 3，MA Binqiang 1，ZHU Wei 1，LI Mian 1，YUAN Chao 1，ZHAO Zhonglin 1 (1.Henan Agricultural University,Henan Zhengzhou 450002; 2.Henan Agricultural Mechanical Test Appraisal Station,Henan Zhengzhou 450008; 3.College of Mechanical and Electrical Engineering,Sichuan Agriculture University,Sichuan Ya ′an 625014) Abstract:This paper studies and discussed the concept and characteristics and architecture of wisdom agriculture,and analyzed the domestic and overseas research situation and typical applications of wisdom agriculture based on the Internet of Things technology.The fact showed that Internet of things technology had bright development prospects in the field of wisdom agriculture.Key words:Internet of Things;sensor;wireless sensor network;wisdom agriculture;application 基金项目：国家自然科学基金项目（编号：31100067）；河南农业大学博士科研启动项目（编号：30200345）。 作者简介：顿文涛（1980-），男，工程师，研究方向：计算机网络安全、传感器技术。通信作者：赵仲麟，男，副教授，研究方向：化学生物学、蛋白质工程、信息技术。收稿日期：2014-11-04 农业网络信息 AGRICULTURE NETWORK INFORMATION ·农业信息化· 2014年第12期 在传统农业中，灌溉、施肥、喷药，农民全凭经验和感觉。而如今，在智慧农业中，农作物浇水、施肥、打药时间，农作物的空气温度、空气湿度、酸碱度、光照、二氧化碳浓度、土壤水分，做到按需供给，一系列作物在不同生长周期的问题，都有信息化、智能化监控系统实时定量“精确”把关。智能农业、精准农业的发展，智能感知芯片、移动嵌入式系统、无线通信技术等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽，作用显著，具体表现为：在监控农作物灌溉情况、土壤空气变更、畜禽的环境状况以及大面积的地表检测，收集温度、湿度、风力、大气、降雨量，有关土地的湿度、氮浓缩量、土壤污染和土壤 pH 值等方面实现科学监测、科学种植，帮助农民抗灾、减灾[1]。 在智慧农业中，可运用物联网的温度传感器、湿 度传感器、PH 值传感器、光照传感器、CO 2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH 值、光照强度、土壤养分、CO 2浓度等参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。采用物联网，特别是无线传感器网络来获得作物生长的最佳条件，可以为智慧农业提供科学依据，达到增产增收、改善品质、调节生长周期及提高经济效益的目的。 1智慧农业 智慧农业是农业生产的高级阶段，是集新兴的互 联网、移动通信网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感器节点（环境温湿度传感器、土壤水分传感器、二氧化碳浓度传感器、光照强度传感器等）和无线传感器网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、
基于物联网技术的智能农业
基于物联网技术的智能农业 班级：网络B122 学号：201207024232 姓名：周叶 摘要：本文介绍了物联网的概念和体系架构，以及物联网技术的应用，重点介绍了物联网在农业上的应用，引申出智能农业的概念。阐述了智能农业的发展背景以及国内外的研究现状，详细介绍了在智能农业上应用的物联网技术，提出智能农业目前存在的问题以及解决方法。 将物联网技术应用到农业生产和科研中是现代农业依托新型信息化应用的一大进步，可以改变粗放的农业经营管理方式，提高动植物疫情疫病防控能力，确保农产品质量安全，从而引领现代农业的发展，是物联网与农业领域的一次结合，对现代农业具有一定参考意义。 关键词：物联网、智能农业、传感器
目录 1. 引言 (3) 2. 物联网的理解 (3) 2.1 物联网（Internet of things ）的定义 (3) 2.2 物联网的体系架构 (4) 3. 智能农业的发展 (4) 3.1 智能农业的定义 (4) 3.2 智能农业的背景 (4) 3.3 智能农业的研究现状 (5) 3.3.1 国外研究现状 (5) 3.3.2 国内研究现状 (6) 4.智能农业的应用 (7) 4.1 智能灌溉 (7) 4.2 智能温室 (8) 4.3 智能病虫害诊断 (8) 4.4 智能农业的具体应用实例 (9) 5.智能农业中的物联网技术 (9) 5.1 农业信息感知 (10) 5.1.1 作物生长环境感知 (10) 5.1.2 养殖环境感知 (11) 5.1.3 动物识别与生理感知 (11) 5.2 农业信息传输 (11) 5.3 农业信息处理 (12) 6.智能农业的问题与解决办法 (12) 6.1 存在的问题 (12) 6.2 如何解决？ (13) 7. 结语 (13)
智慧农业大棚物联网智能系统
智慧农业建设果蔬大棚物联网 项 目 方 案
前言 (3) 一、农业物联网在现代设施农业应用的意义 (4) 二、果蔬大棚物联网方案概述 (6) 系统设计原则 (6) 系统功能特点 (7) 系统组成 (8) 系统示意图 (9) 三、各子系统介绍 (9) 环境参数采集子系统 (9) 自动控制系统 (10) 视频监控子系统 (13) 信息发布系统 (14) 四、中央控制室及管理软件平台 (15) 系统平台功能 (15) 数据采集功能 (17) 设备控制 (19) 视频植物生长态势监控功能 (20) 五、项目的需求 (23)
前言 物联网信息技术在2006 年被评为未来改变世界的十大技术之一，是继互联网之后的又一次产业升级，是十年一次的产业机会。总体来说，物联网是指各类传感器和现有的互联网相互衔接的新技术，物物相连，相互感知，若干年后，地球上的每一粒沙子都有可能分配到一个确定地址，它的各种状态、参数可被感知。2009 年8 月温家宝总理在无锡提出"感知中国"，物联网开始在中国受到政府的重视和政策牵引。2010 年国家发布了"十二五"发展规划纲要，其中第十三章“全面提高信息化水平‘第一节’构建下一代信息基础设施”中明确提到：推动物联网关键技术研发
和在重点领域的应用示范。在第五章“加快发展现代农业‘第二节’推进农业结构战略性调整”中提出：加快发展设施农业，推进蔬菜、果蔬、茶叶、果蔬等园艺作物标准化生产。提升畜牧业发展水平。促进水产健康养殖。推进农业产业化经营，促进农业生产经营专业化、标准化、规模化、集约化。推进现代农业示范区建设。第三节“加快农业科技创新”中提出：推进农业技术集成化、劳动过程机械化、生产经营信息化。加快农业生物育种创新和推广应用，做大做强现代种业。加强高效栽培、疫病防控、农业节水等领域的科技集成创新和推广应用，实施水稻、小麦、玉米等主要农作物病虫害专业化统防统治。加快推进农业机械化，促进农机农艺融合。发展农业信息技术，提高农业生产经营信息化水平。 2013 年国家一号文件更是着重讲述物联网技术在农业中的应用。物联网信息技术与现代农业的结合更加是国家重点推动的关键示范应用。 一、农业物联网在现代设施农业应用的意义 我国是农业大国，而非农业强国。近30 年来果蔬高产量主要依靠农药化肥的大量投入，大部分化肥和水资源没有被有效利用而随地弃置，导致大量养分损失并造成环境污染。我国农业生产仍然以传统生产模式为主，传统耕种只能凭经验施肥灌溉，不仅浪费大量的人力物力，也对环境保护与水土保持构成严重威胁，对农业可持续性发展带来严峻挑战。 本项目针对上述问题，利用实时、动态的农业物联网信息采集系统，实现快速、多维、多尺度的果蔬信息实时监测，并在信息与种植专家知识系统基础上实现农田的智能灌溉、智能施肥与智能喷药等自动控制。突破果蔬信息获取困难与智能化程度低等技术发展瓶颈。 目前，我国大多数果蔬生产主要依靠人工经验尽心管理，缺乏系统的科学指导。设施栽培技术的发展，对于农业现代化进程具有深远的影响。设施栽培为解决我国城乡居民消费结构和农民增收，为推进农业结构调整发挥了重要作用，大棚种植已在农业生产中占有重要地位。要实现高水平的设施农业生产和优化设施生物环境控制，信息获取手段是最重要的关键技术之一。
基于物联网的智慧农业园区建设项目申报材料
农业财政项目申报标准文本项目名称：基于物联网的智慧农业园区建设
一、项目基本信息 单位:万元 1.项目名称基于物联网的智慧农业园区建设 2.行业类别现代农业产业园区公共平台建设 3.项目属性农业信息化项目 4.总投资 其中：申请财政补助 1).中央财政- 2).省级财政 3).市地财政- 4).县及县以下 财政 - 5.项目单位 名称： 地址： 法人代表： 法人代表电话： 开户银行： 银行账号： 二、项目可行性研究报告摘要
单位：万元 1．项目与项目单位概况1）项目概况 江苏南京白马国家农业科技园区于2009年被省政府批准成立，2010年被国家科技部命名为国家级农业科技园区。根据总体发展规划，园区将加快推进农业高新技术产业区、高效生态农业示范区、综合配套服务区和农业科技公共服务平台建设。 为支撑传统农业向现代农业的升级转型，建立一套一体化的智慧农业园区平台显得尤为重要，实现农业生产过程的自动、精准控制，打通农业供应链的全程管理，有效扩展园区农业信息化应用的广度，避免新的信息孤岛的产生，服务园区农业生产、监管的多个用户群体。 本项目着眼于以平台为核心，建立一体化的智慧农业管理和服务平台。打破现有农业信息化各类产品“烟囱式”的建设模式，构建横向有效融合的农业信息化平台，实现最大程度的信息共享和功能复用；以无线传感网络技术、云计算技术、SaaS、PaaS等最新的信息技术为支撑，构建新的“平台式”信息化服务模式，提高信息化平台的可扩充性，降低信息化的建设成本和用户的使用成本。 平台以政府相关监管机构、农户和农业企业等生产者、农用物资供应商和农产品分销渠道商、农业专家、最终消费者等五类用户为目标用户，通过园区服务中心、生产服务中心、应急指挥中心、市场服务中心和产品服务中心等五大中心建设，来实现园区的智慧化管理，满足现代信息管理、智能化生产管理服务和农产品产后服务等要求。 2）项目单位概况 江苏南京白马国家农业科技园区于2009年被省政府批准成立，2010年被国家科技部命名为国家级农业科技园区。目前省农科院、南京农业大学、南京林业大学、农业部南京农机化所、省农机局等高校科研单位相继落户，园区入驻农业龙头企业已近20家，参与园区建设的农民达6000多户，形成了黑莓
基于物联网的智能农业系统设计
课程设计报告 （物联网技术与应用） 学院：电气工程与自动化学院 题目：基于物联网的智能农业系统设计专业班级：自动化131班 学号：2420132905 学生姓名：吴亚敏 指导老师：韩树人 时间：2016年4月30日
摘要 由于现代农业管理中农田的种植范围大、监控点设置多、布线复杂等，为此我们基于物联网技术对于当前的农业管理系统进行优化，研究开发了基于物联网技术的职能农业系统，并能够实现对管理区域内的农作物的土壤、环境、灾情预报、灌溉控制、温度控制在内的多项职能化的农业管理系统。 关键词：农业系统；物联网；系统设计
目录 摘要 (2) 第1章物联网技术的研究现状和发展情景 (1) 1.1研究现状 (1) 1.2发展趋势 (2) 第2章智能农业概述 (3) 第3章系统的需求分析 (4) 第4章系统的组成 (5) 第5章系统的开发平台设计 (6) 5.1无线传输协议选择 (6) 5.2硬件节点平台 (6) 5.3系统的软件设计 (7) 第6章系统调试 (8) 第7章心得体会 (9) 参考文献 (11)
第1章物联网技术的研究现状和发展情景 1.1研究现状 M2M技术、传感网技术及射频识别（RFID）技术、网络通信技术是物联网的关键技术。 （一）M2M技术。M2M技术通过实现机器与机器、人与人、人与机器之间的通信，与操作者共享了使机器设备、应用处理过程与后天信息系统提供的信息。M2M技术提供了传输数据的优良手段，使设备能够实时地在系统之间、远程设备之间、或个人之间建立无线连接成为可能。 （二）传感网技术。大规模无线传感网络技术、传感器及其智能处理技术的结合便是传感网技术。由于是一种检测装置，传感器能够感受到被测量的信息，并能将检测到的信息，按一定变换规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的存储、传输、显示、记录、处理等要求。实现自动控制与自动检测的首要环节是传感器，在实际应用中，传感器相当于人的“感觉器官。”新型技术的低能耗、小型化、可移动、低成本有点可以满足物联网的“物-物”相联需要，无线传感网能够在满足上述需要的前提下，提供具有自动修复功能和自动组网的网状网络，使无线网络具有初步的智慧功能。伴随着新技术革命的到来，全球已进入全新的信息化时代。在实际应用时，首先应解决的是如何获取准确可信的信息的问题，而在利用信息的过程中，传感器具有非常突出的地位，这是由于传感器是获取生产和自然领域中信息的手段和主要途径。 （三）射频识别（RFID）技术。通常，当特定的信息读写器通过带有电子标签的物品时，读写器激活标签，并向读写器及信息处理系统传送标签中的信息，从而完成信息的自动采集工作。一个典型的RFID系统是由读写器、RFID电子标签及信息处理系统组成的。信息处理系统根据需求承担相应的信息处理及控制工作。由于每个RFID标签都有一个唯一的识别码，如果它的数据格式有很多是互不兼容的，在闭环情况下，对企业的影响不是很大。
lora智慧农业物联网系统
智慧农业物联网系统 解 决 方 案 北京创羿兴晟科技发展有限公司
、系统简介 “智慧绿态农业/花卉大棚环境云监测物联网系统”是一套基于 modbus/bacnet协议及lora无线通讯系统平台，实现农业生产的智能化及绿色生态管理。该系统利用多种类型的传感器、自动化控制设备、多功能采集节点，以及无线组网系列设备等组建农业智能化生产与监测专用的无线传感网，对农业生产环节的空气温湿度、光照度、二氧化碳浓度、土壤温湿度等信息进行采集，并传输到云数据管理中心，通过特定的算法建立云数据库，并为农业管理部门及农户提供生产管理依据。此外，农户可在自己的管理权限范围内，对农业生产现场（如农业大棚、大田、水产品养殖场等）进行实时监测、设备远程控制、节能管理以及化肥等化学产品的使用管理，在保证农业生产的同时，实现农业生产的智能化管理，降低农业生产对自然环境的影响，实现农业生产过程的绿色生态管理。 目前，由于人们普遍认为农业本身就是绿色的，所以绝大多数智能农业的项目普遍关注农业生产的智能化，而很少关心农业生产对生态环境的影响。事实上，虽然农业本身是绿色的，但农业生产并不是绿色的，农业生产中使用的化肥、农药以及农机设备均会对自然环境造成影响。因此，“智慧绿态农业/花卉大棚环境云监测物联网系统”在设计思想上，与现有的智能农业物联网系统不同，该系统在实现农业智能化生产的同时，还尽量降低农业生产对环境的影响。通过物联网技术、云计算技术提高我国农业生产的管理水平，推动我国绿色生态农业的发展，提高我国农业的智能化、绿色生产水平，实现农业生产的智能化及绿色生产管理。 北京创羿兴晟科技公司研发了多款lora产品，例终端节点CY-LRB-102终端节点CY-LRB-101lora控制终端CY-LRW-102 lora检测终端CY-LRW-10等产品型号，还有多款产品正在研发中，将窄带物联网技术充分应用于现代农业中，打造智能农业系统。 图1智慧绿态农业物联网系统示意图