智慧农业就是将物联网技术运用到传统农业中去,运用传感器和软件通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制,使传统农业更具有"智慧"。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。
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。
智慧农业是物联网技术在现代农业领域的应用,主要有监控功能系统、监测功能系统、实时图像与视频监控功能。
(1)监控功能系统:根据无线网络获取的植物生长环境信息,如监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。其它参数也可以选配,如土壤中的PH值、电导率等等。信息收集、负责接收无线传感汇聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理,实现所有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处理以直观的图表和曲线的方式显示给用户,并根据以上各类信息的反馈对农业园区进行自动灌溉、自动降温、自动卷模、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等自动控制。
(2)监测功能系统:在农业园区内实现自动信息检测与控制,通过配备无线传感节点,太阳能供电系统、信息采集和信息路由设备配备无线传感传输系统,每个基点配置无线传感节点,每个无线传感节点可监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。根据种植作物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息。
(3)实时图像与视频监控功能:农业物联网的基本概念是实现农业上作物与环境、土壤及肥力间的物物相联的关系网络,通过多维信息与多层次处理实现农作物的最佳生长环境调理及施肥管理。但是作为管理农业生产的人员而言,仅仅数值化的物物相联并不能完全营造作物最佳生长条件。视频与图像监控为物与物之间的关联提供了更直观的表达方式。比如:哪块地缺水了,在物联网单层数据上看仅仅能看到水分数据偏低。应该灌溉到什么程度也不能死搬硬套地仅仅根据这一个数据来作决策。因为农业生产环境的不均匀性决定了农业信息获取上的先天性弊端,而很难从单纯的技术手段上进行突破。视频监控的引用,直观地反映了农作物生产的实时状态,引入视频图像与图像处理,既可直观反映一些作物的生长长势,也可以侧面反映出作物生长的整体状态及营养水平。可以从整体上给农户提供更加科学的种植决策理论依据。
农业生产环境监控:通过布设于农田、温室、园林等目标区域的大量传感节点,实时地收集温度、湿度、光照、气体浓度以及土壤水分、电导率等信息并汇总到中控系统。农业生产人员可通过监测数据对环境进行分析,从而有针对性地投放农业生产资料,并根据需要调动各种执行设备,进行调温、调光、换气等动作,实现对农业生长环境的智能控制。
食品安全:利用技术,建设农产品溯源系统,通过对农产品的高效可靠识别和对生产、加工环境的监测,实现农产品追踪、清查功能,进行有效的全程质量监控,确保农产品安全。物联网技术贯穿生产、加工、流通、消费各环节,实现全过程严格控制,使用户可以迅速了解食品的生产环境和过程,从而为食品供应链提供完全透明的展现,保证向社会提供优质的放心食品,增强用户对食品安全程度的信心,并且保障合法经营者的利益,提升可溯源农产品的品牌效应。
数字农业是指以现代信息技术为基础,以提高农业生产效率和产品质量为目标,运用计算机、传感网络等高新技术,通过现代信息通信技术对农作物的生长、加工、管理等环节进行有效监控和控制的农业生产过程。
那么数字农业与传统的农业有什么不同呢?它与现代物联网有什么不同呢?现代社会,随着信息技术手段在农村的广泛应用,以及互联网、物联网技术与数字农场、智能电网和智慧社区建设相结合,使农村的信息化程度不断提高。为了适应新形势提出的对信息化发展需求,人们开始将农业作为一个新兴产业加快发展。这是随着工业技术和信息系统的飞速发展出现的结果。
一方面,数字农业是在各种信息技术应用手段下生产出来的一种新型数字化农村生产方式;另一方面,数字农业又是一种全新技术体系。因此在新形势下将数字农业与传统农业进行融合,将其建设成为一个智慧乡村中具有独特优势和发展前景的新兴产业。
1、数字化农场
数字化农场是指通过信息技术手段建立数字农场,以实现农场的生产经营活动的高效管理和智能化控制。数字化农场是现代化农业生产必不可少的环节,它可以提高现代农业的生产效率,降低农业成本,提升农业发展水平,从而使农业成为现代化的朝阳产业。
它为现代农业发展提供了一个全新的产业平台,促进了农业生产方式的现代化和智能化。随着农业现代化技术及自动化设备的发展,数字化农场有望实现农业信息化。但由于其生产与种植过程复杂。数字化农场将有助于提高农业生产效率,促进农业生产标准化进程,提高农业经济效益,改善生态环境和农民生活质量,推动社会进步。
数字化农场实现过程包括:
1利用计算机技术分析气象资料,预测天气变化和植物生长规律;
2自动采集植物生长状况和土壤湿度数据;3生产数据与环境变化信息同步;
4自动灌溉设备自动控制作物生长或施肥;
5自动排灌灌溉设备(水)灌排等。实现了农业生产智能化的数字化农场。
例如:中国农业科学院的张洪波教授在河北三河市燕郊农场应用了先进设备种植大棚西瓜,这是国内第一个采用机械化育苗方式生产西瓜的规模化农场。现在大棚西瓜育苗已成为了常态化生产模式。在我国数字农场也得到了广泛应用,效果显著。
2、农业物联网
近年来,农业物联网发展迅速,包括智能温室、智能作物管理系统、智慧农业的物联网应用、农业物联网环境监测系统等。未来农业物联网将在农业生产的各个环节实现有效监控、控制、优化资源配置,充分发挥农业物联网在智慧农业发展中的重要作用,有效提升我国农业现代化水平。
(1)智能温室由传感器装置与温度探测器两部分组成。传感器装置主要通过移动设备对温室内气温、湿度、空气温湿度、土壤温湿度进行采集。传感器装置可以将传感器收集到到的信息通过无线网络发送到控制室,然后控制室通过传感器装置根据接收到的信息进行 *** 作设置和控制实现精准控制温室内作物生长发育过程中所需要温湿度及空气质量状况。
温室内温度传感器设置在室外环境中,通过安装在温室顶部的温度传感器,可以实时监测到温室内的温度变化情况来进行调节,从而保证温室内空气以及农作物生长发育情况。传感器装置利用移动设备(手机)实现与环境之间的无线通信和实时互动,从而实现整个温室内部环境调节与自动控制的功能。
温室内各功能设备均可实现数据传输功能,便于温室设备之间及对温室内部各部分参数(温度、湿度及光照)进行实时监控及调节。整个系统将根据温室内各个功能设备产生到信号数据,实现无人值守控制系统及农业物联网环境监测系统技术的应用以及农业生产全程监控智能化。
3、农业云平台
未来,智慧乡村建设中的数字农业将主要通过以下四个方面来实现。
首先,在智慧农业中建立一个具有数据处理、管理和分析能力的云平台,通过云平台实现对传统农业的信息、资源的整合,进而实现对农村基础设施与环境的管理。
其次,利用数字技术打造一个基于大数据和云计算的平台,对传统农业中不合理的部分进行优化并建立数据分析模型来进行分析与改进,从而实现对农业资源管理的优化与利用。
再次,要利用现代网络以及物联网技术,实现对农业信息网络系统优化升级和全面监控,从而实现对农业信息网络系统对用户和产品需求的及时反馈以及信息获取以及处理反馈服务的精准优化和安全保障义务。
最后,通过云上村互联网平台实现与政府等部门的互通与对接。让农民通过云上村互联网平台获得生产信息和知识,实现高效农业生产模式的转变。数字农业正逐渐成为我国未来三年现代农业发展的重要方向之一,但目前我国数字农业还处于发展阶段。未来数字农业会以什么样的方式发展?农民朋友将如何利用网络?这将成为制约数字农业发展的主要问题之一!
4、智能农田管理系统
智能农田管理系统是由电脑或手机控制的农田自动监测、自动计算和自动报警系统。可以完成农业监测自动化的系统包括自动气象监控系统、自动土壤水分监控系统、自动灌溉控制系统等。
其中,自动气象监控系统可以实现对田地的实时监控,当温度过高或过低时会自动向控制中心发送警报,通过控制中心将其发送到控制中心。通过与当地气象部门的联网管理和信息共享,可以快速对田地里的空气进行自动调节。自动土壤温度监控系统是将土壤温度监测系统安装在田里,采用 GPS定位系统将田间观测温度进行准确定量地测量。
该系统在全国共有22万亩农田得到了应用。这些田里基本上都有这种监测设备,可以及时地了解到农作物生长的各个阶段,保证农作物长得好。而且智能农田监测系统对土壤的有效监测还有其他多种方式,包括在线监测、移动监测与远程实时监控等。所以智能农田监测系统就是能够及时地监测到农作物对生长环境的变化趋势以及农作物所需的水分、温度等变化情况,帮助人们及时做出相应的判断和决策。
包括环境参数传感器:环境传感器可以根据不同地点,不同的气候环境和最终的需求来配备温湿度传感器,二氧化碳传感器,光照传感器,基质参数传感器。通过在监测点正确的安装传感器,来监测环境的情况,和环境的变化。最终的作用可以达到实时查看监测点的环境。也可以在手机端APP,随时随地的查看环境参数。
控制终端柜:控制终端柜子在整个系统里处于一个承上启下的位置,其作用非常的重要。可以整合处理采集到的环境参数。又可以根据设定的参数数,来控制设备的运行状态,温度高时开启风机,湿帘,打开遮阳。温度到达下限值一下,关闭设备运行。当植物缺水时自动开启水泵,阀门。开始给缺水的植物浇水,如果缺少肥料时,自动给植物开始注射水肥。可以设备参数实现自动,手动,定时远程控制。
视频监控:智慧农业物联网系统可以加入视频监控,在温室内,大田里安装监测摄像头通过视频直观的查看农作物的长势情况,病虫害情况等。并截图存档保留,进行分析处理。
中控管理平台:智慧农业物联网系统中控平台可以把系统内所有的数据和视频展现出来,数据的话可以集中处理,分析,存档。视频实时查看,回放。位置定位。超值后发出预警提示。
通常会遇到资金问题,智慧农业相关设备,比如水肥一体化系统、农田灌溉、智能温室大棚、恒压灌溉、小气候监测、土壤墒情监测等设备,需要大量资金,个体农户大都无力承担。由企业或者合作社来统筹资金、技术等农业生产资源;
土地问题,我国土地是国有制,因此即便由于农村人口流失造成了大量土地荒芜,无人耕种。但要想获取大面积可耕种农田,也是需要承包的;
技术问题,智慧农业也是需要人员来 *** 作的,只是将其中大量重复性 *** 作转嫁给系统来运行,而构成智慧农业的基础组件,如传感器等感知设备的安装应用、系统运行策略设定/调整/维修等 *** 作,需要具有一定相关物联网知识的人员。由于农业长期以来收入低,从事人员数量少,如何培养出可以支撑智慧农业系统运行的新型农民是当务之急;
当前,智慧农业、农业物联网和智能大棚控制系统被不断的提起和广泛热议。那么,这三者如何区别?这里我们重点探讨一下。一、智慧农业
1、定义
智慧农业就是将物联网技术运用到传统农业中去,运用传感器和软件通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制,使传统农业更具有“智慧”。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。
2、应用领域
农业生产环境监控:通过布设于农田、温室、园林等目标区域的大量传感节点,实时地收集温度、湿度、光照、气体浓度以及土壤水分、电导率等信息并汇总到中控系统。农业生产人员可通过监测数据对环境进行分析,从而有针对性地投放农业生产资料,并根据需要调动各种执行设备,进行调温、调光、换气等动作,实现对农业生长环境的智能控制。
食品安全:利用技术,建设农产品溯源系统,通过对农产品的高效可靠识别和对生产、加工环境的监测,实现农产品追踪、清查功能,进行有效的全程质量监控,确保农产品安全。物联网技术贯穿生产、加工、流通、消费各环节,实现全过程严格控制,使用户可以迅速了解食品的生产环境和过程,从而为食品供应链提供完全透明的展现,保证向社会提供优质的放心食品,增强用户对食品安全程度的信心,并且保障合法经营者的利益,提升可溯源农产品的品牌效应。
二、农业物联网
1、定义
农业物联网,即在大棚控制系统中,运用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、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浓度等物理量参数,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监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件,可以为温室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。
2、应用功能
a实时监测功能
通过传感设备实时采集温室(大棚)内的空气温度、空气湿度、二氧化碳、光照、土壤水分、土壤温度、棚外温度与风速等数据;将数据通过移动通讯网络传输给服务管理平台,服务服管理平台对数据进行分析处理。
b远程控制功能
针对条件较好的大棚,安装有电动卷帘,排风机,电动灌溉系统等机电设备,可实现远程控制功能。农户可通过手机或电脑登录系统,控制温室内的水阀、排风机、卷帘机的开关;也可设定好控制逻辑,系统会根据内外情况自动开启或关闭卷帘机、水阀、风机等大棚机电设备。
c查询功能
农户使用手机或电脑登录系统后,可以实时查询温室(大棚)内的各项环境参数、历史温湿度曲线、历史机电设备 *** 作记录、历史照片等信息; 登录系统后,还可以查询当地的农业政策、市场行情、供求信息、专家通告等,实现有针对性的综合信息服务。
d警告功能
警告功能需预先设定适合条件的上限值和下限值,设定值可根据农作物种类、生长周期和季节的变化进行修改。 当某个数据超出限值时,系统立即将警告信息发送给相应的农户,提示农户及时采取措施。
三、智能大棚监控系统
1、定义
深圳信立科技有限公司智能大棚监控系统集传感器、自动化控制、通讯、计算等技术于一体,通过用户自定仪作物生长所需的适宜环境参数,搭建温室智能化软硬件平台,实现对温室中温度、湿度、光照、二氧化碳等因子的自动监测和控制。
智能大棚监控系统可以模拟基本的生态环境因子,如温度、湿度、光照、CO2浓度等,以适应不同生物生长繁育的需要,它由智能监控单元组成,按照预设参数,精确的测量温室的气候、土壤参数等,并利用手动、自动两种方式启动或关闭不同的执行结构(喷灌、湿帘水泵及风机、通风系统等),程序所需的数据都是通过各类传感器实时采集的。 该系统的使用,可以为植物提供一个理想的生长环境,并能起到减轻人的劳动强度、提高设备利用率、改善温室气候、减少病虫害、增加作物产量等作用。
2、系统组成
整个系统主要三大部分组成:数据采集部分、数据传输部分、数据管理中心部分。
A、数据管理层(监控中心):硬件主要包括:工作站电脑、服务器(电信、移动或联通固定IP专线或者动态ip域名方式); 软件主要包括: *** 作系统软件、数据中心软件、数据库软件、温室大棚智能监控系统软件平台(采用B/S结构,可以支持在广域网进行浏览查看)、 防火墙软件;
B、数据传输层(数据通信网络):采用移动公司的GPRS网络传输数据,系统无需布线构建简单、快捷、稳定;移动GPRS无线组网模式具有:数据传输速率高、信号覆盖范围广、实时性强、安全性高、运行成本低、维护成本低等特点;
C、数据采集层(温室硬件设备):远程监控设备:远程监控终端;传感器和控制设备:温湿度传感器、二氧化碳传感器、光照传感器、土壤湿度传感器、喷灌电磁阀、风机、遮阳幕等;
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