农业物联网监控系统是什么？

农业物联网监控系统专为户外应用研制，内置GSM无线通信模块，另外同时具备图像监控和数据采集两大功能，可以灵活应用于户外场所的信息分析应用，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理各类信息数据。系统构成如图1所示。

　图1农业物联网监控系统结构

农业物联网监控系统的无线传感器节点实时采集农作物生长所需的温室内的温度，湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO浓度等环境参数，并通过一种低功耗自组网的短程无线通讯技术实现传感器数据的传输，所有数据汇集到中心节点，通过一个无线网关与互联网相连，利用手机或远程计算机可以实时掌握农作物现场的环境状态信息，专家系统根据环境参数诊断农作物的生长状况与病虫害状况。户外现场布置摄像头等监控设备，实时采集视频信号。用户通过电脑或3G手机，随时随地观察现场情况、查看现场温湿度等数据和控制远程智能调节指定设备。

1)户外监控现场：同时监控农田、排污口、果园、户外电力系统等现场，获取温度，湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO浓度、水质、病虫害、电流、电压等环境参数，为管理者提供决策依据。

2)传感器：主要负责温室内部光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。

3)管理中心：户外监控现场的先关参数，经过传输基站到达室内管理中心，经过智慧农业软件系统处理，得出结论，发送至智能终端，给决策者以精确数据依据。

4)智能移动工作终端：完美集成智能手机、GPS手持机、无线对讲机设备优点形成移动单兵设备,一机在手随时无忧。通信双通道模式彻底解决林区通讯死角问题，随时随地通讯无阻、精准定位、采集同步数据，是农业工作者的全能助手。

5)农业监控系统：在监控温湿度、光照、水质、风向等参数的同时，还可以对农作物资源、生态环境、病虫害等进行有效监控。

2农业物联网监控系统特点优势

1)系统建设成本低，日常使用费低，维护费用低

2)高清图像显示监控现场，远程数据采集，直观明了

3)定时拍摄，远程主动索取，降低巡检次数，减少人力物力成本

4)科技创新应用，统一集成，规模化管理

5)历史数据存储，全部数据汇总分析

图2农业物联网监控系统体系架构

农业物联网监控系统结构

利用无线GSM网络，并通过各种外接传感器可对农田作物生长环境温度、湿度等环境参数以及作物图像实现实时远程监测，图像、环境数据通过GPRS传回到管理中心，管理者通过后台数据汇总分析农田环境、虫害情况，及时作出预防措施，同时管理者也可通过后台管理中心设置定时获取环境数据、。智慧农业监控系统结构如图2所示。

传感与执行层：

该层将数据传感器的采集的数据通过ZigBee和Rs485/232两种模式上传至网关。根据传输方式的不同，温室现场部署分为无线版和有线版两种。无线版采用ZigBee发送模块将传感器的数值传送到zigBee节点上；有线版采用电缆方式将数据传送到Rs485/232节点上。无线版具有部署灵活，扩展方便等优点；有线版具有高速部署，数据稳定等优点。

无线传感器节点实时采集农作物生长所需的温室内的温度，湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO2浓度等环境参数并上传到ZigBee网关。

接收远程控制指令，通过继电器控制各种农业生产设备，包括：喷淋、滴灌等喷水系统和卷帘、风机等空气调节系统等。

通过IP网络摄像头可实时对作物情况、人员和安全视频流上传至服务器。

传输层：

该层主要将设备采集到的数据，通过3G/GPRS/Inernet网络传送到服务器上，在传输协议上支持IPv4现网协议及下一代互联网IPv6协议。

应用层：

该层负责对采集的数据进行存储和信息处理，为用户提供分析和决策依据，用户可随时随地通过电脑和手机等终端进行查询。

用户终端：

3G手机、PC机终端通过接入网络实时查看各种由传感器传来的数据，并能调节温室内喷淋、卷帘、风机等各种设备。

农业物联网监控系统网络拓扑结构

农业物联网监控系统在网络方面采取了多种制式，远程通讯采用3G无线网络，近距离传输采取无线ZigBee模式和有线RS485/232模式相结合，保证网络系统的稳定运行。智慧农业监控系统网络拓扑结构如图3所示。

图3农业物联网监控系统网络拓扑结构

农业物联网监控系统主要设备

数据采集单元

传感器单元主要包括气体温湿度传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、光照传感器、易燃气体传感器、有毒气体传感器、土壤酸碱度传感器、水质传感器等。采集器集数据采集传输于一体，电池供电时间长，安装简便，成本低。传感器实现数字信号采集、太阳能供电、Mesh无线传输等技术，应用于不方便布线的场合。

通信单元

　　ZigBee网关

通过GPRS/3G传输，实现ZigBee个域网与互联网络的信息互通和多网融合，自带SD存储卡，可实现数据本地存储；工业级温度范围为-40℃~85℃。

图6智慧农业通信单元

终端显示单元

管理中心可根据上位机软件分析系统得出的结论对农业管理作出决策，智能移动终端亦可随时随地得到相关信息。

近日，国家发展改革委、中央网信办、工信部、国家能源局联合印发通知，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点，并规划了10个国家数据中心集群。至此，全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计，“东数西算”工程正式全面启动。

算力类似于农业时代之水利

工业时代之电力

数字经济正在成为重组要素资源、重塑经济结构、提升市场竞争力的关键力量，数字产业化、产业数字化是我国经济转型升级的重要方向。近年来，随着各行业数字化转型升级进度加快，特别是5G、人工智能、物联网等新技术的快速普及应用，全 社会 数据总量爆发式增长，数据存储、计算、传输、应用的需求大幅提升，迫切需要推动数据中心合理布局、优化供需、绿色集约和互联互通，构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系。

相关研究报告显示，计算力指数平均每提高1个百分点，数字经济和GDP将分别增长33‰和18‰。目前，以数据中心、超级计算中心等为代表的算力基础设施加快建设，正在成为支撑数字经济发展的重要底座。据统计，我国数据增量年均增速超过30%。

1月12日，国务院发布《“十四五”数字经济发展规划》。作为首个数字经济五年计划，该规划提出，“十四五”时期，我国数字经济转向深化应用、规范发展、普惠共享的新阶段。建设数据中心集群，加快实施“东数西算”工程，持续推进绿色数字中心建设。

作为“东数西算”工程的关键节点，全国一体化算力网络国家枢纽节点，是我国算力网络的骨干节点。在国家枢纽节点内部，逐步规划和发展若干数据中心集群。

除了2022年1月发布的位于内蒙古枢纽的和林格尔集群、贵州枢纽的贵安集群、甘肃枢纽的庆阳集群、宁夏枢纽的中卫集群这4个国家数据中心集群，此次国家发展改革委等部门又发布了6个国家数据中心集群，分别是位于京津冀枢纽的张家口集群，位于长三角枢纽的长三角生态绿色一体化发展示范区集群、芜湖集群，位于粤港澳枢纽的韶关集群，位于成渝枢纽的天府集群、重庆集群。这10个集群具有明确的地理范围边界，提供充分的政策保障和设施配套，支持各行业的大型、超大型数据中心在集群内建设。在集群和集群之间，建立高速数据中心直联网络。

东部供“数”

西部算“数”

像“西气东输”等工程一样，要实现“东数西算”，也需要建立高速宽带这样的传输设施，并且在枢纽节点方面进行合理的布局。2021年5月，国家发展改革委、中央网信办、工信部、国家能源局发布《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》（以下简称《实施方案》），明确提出布局建设全国算力网络国家枢纽节点，加快实施“东数西算”工程，构建国家算力网络体系。

《实施方案》明确了布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点的地区，分别为京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝，以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等8个地区。

进入数据中心区域，站在长廊外，透过玻璃看机房，密密麻麻的服务器高效运转，机器人穿梭其中实时巡检……位于贵州贵安新区建设完成的华为云贵安数据中心在2021年年底正式商用，这也是华为云史上最大的数据中心，未来将达到100万台服务器规模。近年来，贵州发挥气候、能源、地质等方面的优势，抢先布局数字新基建。如今，仅在贵安新区，就云集了7个超大型数据中心。国家“东数西算”战略为贵州带来新机遇。

2021年12月，国家发展改革委等部门在《关于同意贵州省启动设全国一体化算力网络国家枢纽节点的复函》中回复，围绕贵安国家数据中心集群，抓紧优化存量，提升资源利用效率，以支持长三角、粤港澳大湾区等为主，积极承接东部地区算力需求。复函明确了贵安国家数据中心集群应抓紧完成起步区建设目标：数据中心平均上架率不低于65%。数据中心电能利用效率控制在12以下，可再生能源使用率显著提升。

国家发展改革委高技术司有关负责人近日在回答国家算力枢纽节点建设布局等问题时表示，关于两批8个节点的布局建设，定位不同，发挥的作用也有所不同。

具体来说，贵州、内蒙古、甘肃、宁夏这4个节点要打造面向全国的非实时性算力保障基地。定位于不断提升算力服务品质和利用效率，充分发挥其资源优势，夯实网络等基础保障，积极承接全国范围的后台加工、离线分析、存储备份等非实时算力需求。京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝4个节点要服务于重大区域发展战略实施需要。定位于进一步统筹好城市内部和周边区域的数据中心布局，实现大规模算力部署与土地、用能、水、电等资源的协调可持续，优化数据中心供给结构，扩展算力增长空间。

“要像‘南水北调’‘西电东送’一样，发挥我国体制机制优势，从全国角度一体化统筹布局，优化资源配置，提升资源使用效率。”孙伟说。

持续优化数据中心

能源使用效率

“东数西算”工程的实施，与绿色集约的目标不可分割。值得注意的是，数据中心在支撑数字经济快速发展的同时，不可忽略的是由于数据中心需要大量电力维持服务器、储存设备、备份装置、冷却系统等基础设施的运行，能耗和碳排放增长迅速。

中国电子技术标准化研究院发布的《绿色数据中心白皮书2020》指出，近年来，我国数据中心能效水平不断提高，超大型数据中心平均电能利用率（PUE）为146，部分优秀绿色数据中心已全球领先，PUE可达12-13。但目前我国数据中心能耗总量仍在高速增长，明显高于世界平均水平。这一方面是因为我国的数据中心建设规模增速较快，另一方面，我国的数据中心节能存在较大的提升空间。在“双碳”目标的引导和要求下，数据中心的节能减排，势在必行。

2021年11月，国家发展改革委等部门印发《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求 推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》（以下简称《方案》），针对推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展提出了具体目标。

《方案》指出，到2025年，数据中心和5G基本形成绿色集约的一体化运行格局。全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率降到13以下，国家枢纽节点进一步降到125以下，绿色低碳等级达到4A级以上。西部数据中心利用率由30%提高到50%以上，东西部算力供需更为均衡。

对于实施“东数西算”工程的意义，孙伟给出了四个“有利于”。具体来说，一是有利于提升国家整体算力水平。通过全国一体化的数据中心布局建设，扩大算力设施规模，提高算力使用效率，实现全国算力的规模化和集约化。

二是有利于促进绿色发展。加大数据中心在西部布局，将大幅提升绿色能源在数据中心的使用比例，有助于就近消纳西部绿色能源，同时通过技术创新、以大换小、低碳发展等措施，持续优化数据中心能源利用效率。

三是有利于扩大有效投资。数据中心产业链条长、投资规模大，带动效应强。通过算力枢纽和数据中心集群建设，将有力带动产业上下游投资。

四是有利于促进区域协调发展。孙伟指出，通过算力设施由东向西布局，将带动相关产业有效转移，促进东西部数据流通、价值传递，延展东部发展空间，助力形成西部大开发新格局。

银川北创科技有限公司（简称北创科技）是一家集物联网应用、软硬件开发和提供农业物联网解决方案，并将之应用到民生领域的专业公司。致力于推动亿万中国农业物联网产业发展，提升人们的生活方式，倾心打造属于我们中国老百姓自己的“开心农场”。让农业成为一种轻松、时尚的行业。
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1、智能温室大棚管理系统；
2、远程贮藏窖监控系统；
3、农田气象站；
4、智能病虫害防治系统；
5、农产品质量溯源系统；
6、水产养殖环境监测系统；
7、奶牛自动化控制系统；
8、农田喷灌系统。

创新技术的不断涌现，从根本上改变了传统农业的发展模式，通过应用物联网技术、人工智能技术、GIS技术以及大数据技术等使我国农业从原来看天吃饭的传统农业模式转变为高产、高效、低耗、优质、生态和安全的智慧农业模式，随着物联网技术的不断发展，数据存储，全面感知，数据上云等方式使得智慧农业的传输网络进一步扩大，更进一步的进阶为互联网+智慧农业模式。

创新技术发展迅猛，智慧农业前景广阔

2018年，我国人工智能市场规模约为339亿元，较上年同比增长5629%，增速进一步加快。人工智能作为引领未来的战略性技术，日益成为驱动经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升的重要引擎。近年来，数据量爆发式增长、计算能力显著性提升、深度学习算法突破性应用，极大地推动了人工智能发展。人工智能技术的发展应用在互联网+智慧农业中，使得模型建立时间更短，预测结果更加准确。

2018年，我国物联网市场规模约为13603亿元，较上年增长1470%。随着国家支持政策的不断出台，国内物联网产业链和产业体系初步形成，产业规模快速增长。目前，中国发展物联网所需的自动控制、信息传感、射频识别等技术和产业都已成熟或基本成熟，通信运营商和系统设备提供商达到世界级水平，下游应用不断拓展。

与工业互联网建设类似，互联网+智慧农业也可以应用物联网技术建设“农业互联网”，将物联网在互联网+智慧农业模式中应用程度进一步加深。

随着创新技术和农业科学的不断拓展和深入，互联网+智慧农业的发展也面临进一步的机遇与挑战，并呈现出多维发展态势。其中，创新技术发展及应用将是互联网+智慧农业发展的不竭动力。在支撑智慧农业发展的多项关键技术中，发展较快且具有广阔前景的主要有数据仓库技术、3S技术、模拟模型技术和人工智能技术；较为活跃的关键技术领域有农业资源管理、农情状态检测、农业过程模拟及决策支持系统等。

——更多数据参考前瞻产业研究院发布的《中国互联网+智慧农业趋势前瞻与产业链投资战略分析报告》。

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