农业物联网技术论文(2)

农业物联网技术论文篇二
基于物联网技术的智慧农业实施方案分析

摘要：我国发展越来越快，科学技术水平也越来越高，并且我国的技术水平还处在不断发展的过程中。我国的农业生产也不断加入高科技，农业不断向现代化方向发展。在农业生产中物联网技术逐渐受到重视。物联网技术是_种新的农业发展的模式，是智慧农业技术，这项技术不但能提高我国农业的生产效率，还能促进农业的现代化发展。这项技术主要是解决我国农业信息传播不够及时、新技术推广受限等问题。文章将针对物联网技术在我国智慧农业中的促进作用进行详细的分析，从而为我国农业发展做出贡献，推进我国农业的不断发展。

关键词：物联网;技术角度;智慧农业;实施方案

我国是一个地大物博的国家，自古以来就是农业大国，在古代农作物的产量主要受自然气候的影响，而现在我国通过技术手段可以大大地提高农作物的产量。我国一直在提倡生态农业和智慧农业，现在我国的技术更是在不断更新和发展，尤其是物联网技术的出现大大促进了智慧农业的发展，利用物联网技术是发展我国智慧农业的一个重要手段，也是我国农业发展的必经之路。科学技术为农业生产提供的是技术保障和技术创新，为了确保我国的农产品能够实现自给自足并能满足出口要求，我国的农业必须不断创新发展，农业的发展还能促进农民增收，农民增收有利于提高农民的生活水平，有利于我国社会的稳定和发展。物联网技术是利用现代化的通信技术手段对农业生产进行跟踪和监控管理。在以前我国的农民主要是通过自己的经验进行农业种植，我国的农业专家也主要是通过人工测量和人工种植试验田的方法收集农业信息。这不仅要消耗大量的人力和物力，而且还非常消耗时间，整体效率很低，而且受多种不确定因素的影响，准确度也很低。但是自从采取了物联网技术之后，应用无限传感器收集信息不仅降低了人力、物力消耗，而且准确度和效率都得到了提高。众多的传感器节点组合在一起就形成了一张功能各异的监控网络，能够及时发现农业生产中存在的问题，并准确指出问题发生的位置，分析问题发生的原因，这样就可以不断提高农业生产的综合效益，使我国的农业不断发展和进步。

1智慧农业发展的现状分析

智慧农业是我国农业发展的一个新的方向，区别于传统农业的主要依靠人力和经验的种植方法，智慧农业更倾向于收集和整理农业生产中的宝贵经验，通过物联网技术将这些有效信息进行整合和分析，然后共享。这样做可以大大地提高农业生产的效率，促进农业的现代化发展。

11农业基础设施现代化现状

我国一直都在关注农业发展，尤其是对于基础设施方面的建设更是尤为关心，现在因为政府的重视和支持，农业设施不断改建，我国的农田灌溉设施更加完善，农业电网设施也更加完备，农村的水利设施也得到了完善，我国的农业基础设施建设已经由量的进步变成了质的发展，可以说基本实现了农业生产的现代化。但是不足之处是，东西部的发展还存在着一定的差距，东方的农业发展由于地理和自然条件的先天优势，而且在基础设施建设方面也优于西部，所以东部的发展还是要快于西部。现在我国还在不断打造更加现代化的农业生产，只要我们不断地按照国家的指导执行，在国家的扶持下一定会使农业得到更陕、更好的发展。

12物联网技术在农业中的应用现状

现在网络已经不再是城市的专属，很多村镇都已经引入了互联网，一些发展较快的村镇甚至实现了光纤网络。现在可以说是，村村有电话，村村有限电视入户，基本上实现了网络普及。这也为我国的物联网技术在农业中的运用提供了基础。从种植到收获到销售整个的流程记录和研究农业产品的信息，同时还通过物联网技术对农业的农田、土壤和水利等进行合理的分析和分配，达到效率的最大化。

13物联网技术在农业应用中存在的问题

虽然物联网技术已经在农业生产中得到了应用并起到了重要的作用，但是仍然有一些问题存在。首先，我国的信息化由于受到各种条件的限制并没有得到全面普及，有些农村的基础设施还不够完善，虽然这项技术可能取得了试点的成功，但在普及的过程中受到了限制。除了基础设施方面的力度不够，还有就是农村缺乏专业的农业人才，人们的就业观往往是向往城市的繁华，很少有人才会回到农村，这也是我国农业难以得到发展的一个非常重要的影响因素。还有一点就是技术层面的因素，由于我国的农村宽带技术还不是很完善，所以缺乏信息技术层面的支撑，这也是造成物联网技术难以在农业生产中全面普及的一个重要问题。

14新技术推广应用不足

现在的物联网技术在智慧农业方面的应用还包括对农业新技术的推广应用工作。这项新型技术虽然受到了国家的重视和重点扶持，但是由于现在各地还是处在一个初级的摸索阶段，所以还是会遇到很多问题。比如各地的农业生产现状不同、网络普及程度不同、人才和技术水平不同，这些都造成了新技术的推广受到了限制。而且有的运营商为了获得利益的最大化，往往会对资源的分享设置障碍，这样会造成访问受限和信息共享不畅通等问题，甚至农民需要对新技术进行购买，大大增加了农民的经济负担，这样做也大大地阻碍了农业新技术的推广和普及，同时也会打消农民学习新技术的积极性，影响我国智慧农业发展方案的实施。

2从物联网技术方面对智慧农业进行的方案设计

21物联网技术的指导思想

我们要通过以点带面的方法对物联网技术实施试点应用，然后针对各地的不同情况，进行符合地区特色的规划和实施。我们要以增加农业产品的产量、提高农业产品的质量、不断增加农民的收入为动力，不断构建物联网，收集和推广各项农业生产方面的知识和技术，实现农业生产各项资源的有效整合，把农业生产的产业链进行横向和纵向的延伸发展，同时也有利于促进我国农业的可持续发展，提高我国农业的现代化水平，加快我国农业和国际化接轨的速度。

22物联网技术的方案架构

在此过程中我们不要进行不必要的浪费，要秉承节约成本的原则，根据现在的资源进行收集和整理工作，不断进行资源的整合工作，然后通过物联网共享信息资源，在农业生产的过程中不断进行研发，通过研发的技术再反过来促进生产，达到良性的循环。 智慧农业物联网并不是一个个独立的模块，而是有着自己的方案架构，主要是由田间管理框架、水文管理框架、种子管理框架、气象管理框架、流转管理框架、虫害管理框架、农药管理框架、农机管理框架、物流管理框架、加工管理框架和电力管理框架等众多的组织框架构成的。这样几个框架结构分成几个重要的模块，对我国的农业生产技术进行分类，促进我国的农业技术发展，可以不断提高我国农业人才的技术能力和我国农业的可持续发展。物联网为农业生产提供了安全、可靠的网络运行环境，使我国农业的各项数据和信息都能得到有效的共享。在构建这个方案框架的过程中，还需要国家和政府给予大量的支持才能够完成这项复杂的工程。

23物联网技术的组织保障

对于物联网这项技术，我们必须进行好规划和顶层的设计。这对技术的要求很高，涉及的技术层面也比较广，所以为了实施好资源的收集整理和共享，就必须强化顶层设计，不能出现重复建设的浪费现象。必须投入大量的人力、物力研究这个课题，要不断发展人才并且通过这些技术人才的研究做好农业物联网各方面的制定工作，一定要建立完善的组织保障。相关的政府部门也应该成立专门的工作小组，对这项工作中遇到的问题及时跟踪和解决，不断地对出现的问题进行协调，保证物联网技术的实施能够顺利进行。

24物联网技术的人才培养

目前，我国物联网技术发展受到限制，还有一个重要的影响因素是缺乏相关的人才。物联网技术的人才本来就很缺乏，农业方面的人才更是紧缺。所以现在的当务之急是要联合各大高校和科研机构培养这方面的人才。这些人才不仅要精通物联网技术，还要懂农业生产方面的知识和技术。我国可以组织人员对这些人才进行集中培训，并且根据实际需要为这些人才提供进修条件，使他们能不断地更新和发展技术。除了物联网技术的人才培养，还要加强农业生产人员的培养，这些人才要懂农业技术，还要能掌握简单的物联网技术，这样才能够自主地从物联网上获得自己想要的信息和技术知识，不断促进农业的现在化发展。我国可以建立对这些人才的鼓励机制，对农业现代化做出贡献的人员可以获得相关的奖励，以此激励他们更好地进行农业生产技术的研发和共享。

3结语

综上所述，通过对我国农业发展现状和我国农业信息化程度的分析可以得出结论，我国必须通过物联网技术的实施来促进智慧农业的发展。在我国的农业现代化发展进程中，各级政府都应该对智慧农业和物联网技术引起足够的重视，并且根据各地区的实际情况和各地区农业发展的实际程度加强对物联网技术的实施。这项技术是我国实现农业大数据发展的一项重要途径，一定能促进我国农业向着集约化、科学化、标准化和信息化发展。可以说物联网技术就是一项对于农业生产领域的重要改革，是促进我国农业向着智慧农业发展的必经之路。物联网是一个无处不在的网络，它可以对信息进行收集和智能化的处理，可以将海量的信息进行存储和提取，可以有效地提高我国农业生产技术的交流和发展，可以帮助农民解决在生产中遇到的实际问题。相信在这项科学技术的帮助下，一定可以实现我国农业的全面现代化，这也需要大家的共同努力。


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1我国城市生命线工程安全运维管理现状
为了保障城市生命线工程安全运行，我国部分城市相关部门采取了一定的监控措施。以上海为例，为了有效减少爆管或是漏水情况，上海浦东威立雅自来水公司在所辖部分区域水管内安装了流量仪；为了确保用电安全，上海电力建立了远程监控预警系统；为确保生命线工程的安全，上海市由国土资源管理部门和轨道交通企业合作建设了全球首个地面沉降监测网络——上海市轨道交通沉降基准网。
由于现有煤气、自来水地下管道、供电和通信线路等部分设施老化，加上违章施工和使用不当及偷盗、人为破坏等问题，造成煤气泄漏燃爆和大口径水管爆裂、通信供电线路中断等事故时有发生。城市生命线工程安全运维管理还存在一些薄弱环节，城市公共安全风险和隐患日益增多，原因主要有：
1）城市生命线工程相关的管理部门众多，运行监测信息获取、公共安全风险和隐患监测等无法在一个平台上统一管理；
2）各部门独立的管理平台系统往往互不相通、自成体系，形成信息孤岛，导致信息和资源无法共享；
3）突发事件应急指挥技术支撑系统的智能分析和辅助决策水平亟需进一步提高。因此，作为智慧城市以及城市公共安全的重要组成部分，城市生命线工程的安全保障要依靠预防加控制，必须采取有效的监控和预警。
2物联网和bim技术在城市建筑安全生命线运维管理中的适用性
从国内外研究现状来看，城市生命线工程的研究主要集中在地震震害分析、风险评估、应急管理等方面。1991年美国麻省理工的Kevin教授首次提出物联网（TheInternetofThings）的概念，是指将利用RFID等传感技术随时随地获取物体的信息，然后通过各种网络与互联网的融合，将信息实时准确地传递出去，最后利用云计算、模糊识别等智能计算技术，对海量数据信息进行分析和处理，从而对物体实施智能化控制。
近年来，国内外陆续开展了物联网在供热、供气和供水等方面的应用研究，并在此基础上将物联网与GIS相结合，提出基于物联网和GIS的基础设施管理系统。目前关于城市生命线工程方面的研究主要存在以下问题：
1）将物联网技术单独应用在某一类生命线工程中，尚无建立统一的运维应急管理框架以及各部门间的协同响应机制；
2）物联网与三维GIS的融合从一定程度上解决了运维阶段发生事故时管道线路的定位问题，在利用三维动态模拟不同管线之间以及管线与建筑物之间的具体关系和影响问题时，必须将设计施工等信息录入模型，需大量的手动输入，造成数据信息丢失严重。
建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）的出现不仅可整合城市生命线工程的图形化及非图形化资料，提供虚拟实境模型，并纳入流程的观念，降低规划、设计、施工、运维各阶段转移工程资料的信息遗漏问题。国际标准组织于2006年提出了CGB（CAD-GIS-BIM）架构，并制定相关技术标准以达到整合宏观与微观空间信息，并进行交换与交互 *** 作，提供城市数字化、救灾等相关应用。
事实上，BIM是三维GIS发展的新趋势，是一种应用于工程设计、建造、运行和维护管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目所具有的真实信息，并在项目全生命周期过程中为各方主体提供信息协同、共享和传递，具有可视性、可模拟性等特点。BIM是物联网应用的基础数据模型，而物联网作为互联网的有效延伸，包含并兼容了互联网所有的应用和资源。城市生命线工程运维安全管理以其多领域、多主体、多目标等特征，成为物联网和BIM延伸和应用的最佳平台，是实现智慧城市的重要发展方向，如图1所示。
3基于物联网和BIM的城市建筑安全生命线运维管控平台设计
31设计目标
本系统采用以公共安全科技为核心，以物联网、bim技术为支撑，以建设规划管理、日常运行管理和应急管理流程为主线，软硬件相结合，通过对城市生命线工程的实时动态监控，旨在突发事件应急管理等提供科学决策的技术平台。生命线工程的各个子系统共用基于BIM的生命线工程动态监控数据库，实现统一化管理，最终为城市应急管理提供科学决策基础和依据，技术体系如图1所示。
陈兴海，等•基于物联网和BIM的建筑安全运维管理应用研究本系统按照城市生命线工程建设与运行信息的采集、传输、分析和应用（简称“感、传、知、用”）四个环节展开，以标准规范与运行管理、信息安全为保障，分为感知、网络和应用三个层面，确保各单位相关数据互联互通和资源共享，如图2所示。其中，感知层主要利用射频识别等感知设备，即把传感器分别安装到生命线工程及相邻建筑物的关键部位，实时获取位置距离、力学性能、运行参数等感知信息；网络层主要通过各类相关网络，特别是有线宽带和无线宽带专网的建设和应用，对感知信息进行安全可靠传输；应用层主要是运用云计算、云存储等技术，对获取的物联网信息进行共享整合、智能分析和处理控制，通过有效的运行管理模式，服务城市统一应急管理科学决策。
32系统主要功能
模块根据生命线工程监测预警与应急管理系统的特征和目标，并结合供水、供气管道、电力、通讯线路，桥梁结构监测等类型分析，城市生命线工程安全运维管控平台系统应包括工程信息共享平台、监测数据管理、三维模拟与漫游、健康诊断与安全评估与应急预警管理的五大功能模块。
33技术架构
331工程信息共享平台通过制订相关标准，在设计施工阶段形成BIM的基础上，开展城市生命线工程相关各单位物联网感知设备和管理对象的编码服务，收录生命线工程的基本信息，包括工程名称、地理位置、项目规模、建造日期、主要设备材料信息、参建单位相关资料，以及动态监测测点布置、传感器类型、参数设定等内容。
332监测数据管理系统能够通过传感器实时采集工程结构健康安全数据信息，利用网络将获取的信息传输到BIM数据库中进行位置定位，然后存储在云计算网络服务器中，用户可以实时共享查询所需信息。
333三维模拟与漫游系统可以根据用户的选择范围生成三维浏览图，从不同角度观察生命线工程的空间位置、相互关系等信息，通过改变参数来模拟生命线工程综合网络的变化情况。
334健康诊断与安全评估针对不同生命线工程的特点，当监控系统发现监测数据有异常情况时，通过预先设置的阀值来判断生命线工程的安全运行状况，超过设置的安全设计值将会触发调用服务器中的历史数据进行健康诊断与安全评估，并整合各单位工程的相关业务信息，实现智能分析研判，同时将分析结果存入数据库中。
335应急预警管理根据健康诊断与安全评估系统模块的研判，应急预警管理系统具有制定生命线工程的维护管理方案、启动城市联动防灾应急预案，以及提供城市防灾指挥数据支持等功能。基于物联网和BIM的城市生命线工程安全运维管控平台通过上述五大系统功能模块，全面对工程结构和管线安全运维状况开展在线动态实时监测，系统维护人员和各相关部门可以通过平台提供的客户端查询各个系统功能模块的工作状态和监测对象的实时工共享信息，协同对工程出现的异常状态做出及时科学决策。
随着经济社会的快速发展以及城市化进程的不断推进，城市公共安全风险和隐患逐步增多，作为智慧城市的重要组成部分，基于物联网的城市建筑安全生命线工程运维管理平台在城市管理中的地位也日益凸显，它能发挥不断提高城市安全运行和应急管理能力。通过本文研究，主要得到以下成果：
（1）针对城市生命线工程运维安全管理多领域、多主体、多目标等特征，成为物联网和BIM延伸和应用的最佳平台，是实现智慧城市的重要发展方向；
（2）采用以公共安全科技为核心，以物联网、BIM技术为支撑，以建设规划管理、日常运行管理和应急管理流程为主线，软硬件相结合，通过生命线工程的各个子系统共用基于BIM的生命线工程动态监控数据库，实现统一化管理，最终为城市应急管理提供科学决策基础和依据；
（3）根据生命线工程监测预警与应急管理系统的特征和目标，并结合供水、供气管道、电力、通讯线路，桥梁结构监测等类型分析，提出了城市生命线工程安全运维管控平台系统五大功能模块的技术架构。
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