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基于物联网技术精细农业解决方案 一、当代农业发展趋势 国际农业发展经历了原始农业、老式农业和当代农业三个重要发展阶段。本世纪以来，农业发展在获得成就同步，带来了严重环境问题。对此，人们提出了一系列代替农业对策，如回归型农业、生态农业、有机农业、综合农业等发展模式。自90年代以来，随着全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、变量解决设备（VRT）和决策支持系统（DSS）等技术发展，精细农业作为基于信息高科技集约化农业问世了，并成为农业可持续发展热门领域。精细农业核心是指实时地获取地块中每个社区土壤、农作物信息，诊断作物长势和产量在空间上差别因素，并按每一个社区做出决策，精确地在每一种社区上进行灌溉、施肥、喷药，以达到最大限度地提高水、肥和杀虫剂运用效率，增长产量，减少环境污染目。 近几年来，美国、欧洲某些技术先进农场在精细农业方面已经进入中档规模实行阶段。国外精细农业实践表白：精细农业不但具备重要经济效益，并且其获取详细耕作信息有助于解决许多未知问题。精细农业主线效益体当前减少作物生产成本和过量施用农化产品污染风险。“精细农业”研究革命性意义是提出了一种经营当代农业新技术思想并付诸于实践，发展前景已在国际上具有广泛共识。 体型小巧，安装以便、壳体构造设计合理，使用寿命长密封性好，测量精度高，稳定性好，传播距离长，抗外界干扰能力强，构造设计合理，外观质量佳，可广泛用环境、温室、当代农业等光线强度测量。 图9 光照传感器 2、数据采集单元 (1)无线温湿度采集器 图10 无线传感器节点 ? 采集温室温度湿度清况，并无线传播到管理系统， ? 本采集器集数据采集传播一体，电池供电时间长， ? 安装简便，成本低。 ? 适合于只需要采集温度湿度温室应用。 (2)多通道无线数据采集器 应用在各种数字信号、模仿信号采集，可应用于不以便布线场合。 1、功能特点： ? 实现4-20mA信号，0-5V信号，数字信号采集 ? 太阳能供电、220V电源供电、电池供电可选， ? ZigBee合同、美国TI专有合同 ? 可视传播距离100m ? 对等网络，点对点，点对多点，Mesh网路 ? 安全数据，128位加密技术，授权与验证，跳频技术 ? 防水，防晒，防雷击设计 ? 可以定制 图11 无线数据采集器 3、互联互通某些 (1) ZigBee调制解调器 性能指标 ? ZigBee转RS232、RS485、以太网 ? 工作频率为ISM 2.4 GHz ? 传播距离室外1600m，室内100m ? RF数据传播率：250000bps ? 工业级温度范畴(-40 - 85C) 图12 ZigBee无线装置 (2) ZigBee智能网关 应用范畴：在当代农业、生态环境等领域数据跨区域传播，且不以便布线场合。 1、重要功能 ? 实现ZigBee个域网与WIFI网络信息互通和多网融合 ? RS232接口，以太网接口，串口可选 ? 自带SD存储卡，可数据本地存储 ? 彩屏液晶(可选)，数据本地显示 图13 无线网关 4、无线信号检测仪 检测无线信号强度与通讯成功率测试，便于无线监测与控制系统安装与实行 图14 无线信号检测仪 5、智能管理与决策系统软件 （1）农业环境监控子系统 通过计算机对农业环境温度、湿度、光照、气体、土壤温湿度进行实时监测、图像视频监控、曲线显示、数据保存、数据解决等管理功能，同步依照监测信息对环境进行控制，使植物生长在适当环境中。 系统具备各种界面显示、数据存储、数据打印、数据查询与记录、超限报警、顾客管理等功能。系统支持数据库持久化存储及Excel格式数据导出。采用MySQL开源数据库存储，支持报表打印、历史曲线打印及在Excel里打印。通过输入查询时间，即可查询所需被测点对应时间内数据记录和曲线记录。可记录某个时段内温湿度平均值。当监测数值达到报警条件时，以变化相应数据颜色方式发出警报；依照不同顾客设立管理员、监测员等权限，具备实时数显、实时曲线、数据报表等各种数据显示方式，画面详细生动。 图15 布置架构图 图16 系统界面示例 图17 气体温湿度监控界面 图18 温湿度实时显示与报警 图19 曲线自动设定与调节 图20 数据存储、查询与打印功能 图21 顾客管理功能 （2）作物生产专家系统 与中华人民共和国农业科学院合伙开发作物生产专家系统可以依照监测信息对作物病虫害清况、生长周期、成果状况进行预测，对作物生产进行诊断，从而可以控制作物生长最适当环境，提高作物产量2-3倍，提高作物品质。 图21 农作物生产专家系统 六、方案实行效益分析 对于农业种植户而言，传感器网在农业中应用挣脱了老式农业生产依赖天气，凭经验生产方式，将使当代农业走上工厂化生产，精细化生产道路，使农业产业工人足不出户即可接受农业专家指导，农业产量与质量大大提高。 对于运营商而言，物联网在农业生产应用，有助于拓展无线城市应用方向，有效地运用无线网络，一旦网络在农业中得到普及，运营商可以获得源源不断收益。 对于本地政府而言，农产品产量与品质提高，有助于塑造地方农业品牌，服务三农，惠及广大农民。同步为物联网在当代农业中应用抢得先机，尽快提高产业升级。 七、应用案例 图22 在农科院示范应用 图23 温室环境数据采集 图24温室环境监控 图25 系统应用中太阳能供电系统 通过当代传感技术及软件信息技术对有机农作物从来源、生产、检测体系及快递物流等环节进行全过程可视数字化管理，并为消费者提供全过程可视追溯查询平台。该示范项目将运用温度、湿度、光照、化学等各种传感器对农产品（蔬菜）生长过程进行全程监控和数据化管理，通过传感器节点实时感知生产过程中与否添加有机化学合成肥料、农药、生长调节剂和饲料添加剂等物质；结合RFID电子标签对每批种苗来源、级别、哺育场地以及在哺育、生产、质检、运送等过程中详细实行人员等信息进行有效、可辨认实时数据存储和管理。项目以物联网平台技术为载体，提高有机农产品质量及安全原则，让老百姓吃上放心菜。