现代农业与物联网的关系

物联网下现代农业发展的重点
随着科技的迅速发展，物联网在农业上的应用会越来越广泛，一批关键农业信息感知技术和新兴产业培育问题也期待科技突破。物联网在农业上的应用会朝着微小型、可靠性、节能型、环境适应性、低成本、智能化方向发展。一是以农业专用传感器、网络互联和智能信息处理等农业物联网共性关键技术研究为重点，突出自主知识产权，强化自主创新。二是以利用物联网技术探测农业资源和环境变化，感知动植物生命活动，农业机械装备作业调度与远程监控，农产品与食品质量安全可追溯系统等为重点，强化集成应用。三是以农用传感器和移动信息装备制产业、农业信息网络服务产业、农业自动识别技术与设备产业、农业精细作业机具产业、农产品物流产业等为重点，培育新兴产业。此外，农业资源的发展重点是对土地、水源、生产资料等的管理；农业生态环境的发展重点是对土壤、大气、水质、气象、灾害的监测；在生产过程管理的发展上，重点是农田精耕细作、设施农业、健康养殖等；在农产品质量安全管理的发展上，重点将是产地环境、产后、贮藏加工、物流运输、供应链可追溯系统；在农业装备与设施的发展上，重点是工况监测、远程诊断、服务调度等方面

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

在未来几十年里，农业产业将比以往任何时候都更重要。根据联合国粮食和农业组织的数据， 2050年的粮食产量需要比2006年增加70%才能养活地球日益增长的人口。为了满足这种需求，农民和农业公司正在转向运用物联网的分析和更大的生产能力。

农业技术创新不是什么新鲜事。几百年前，人们用手持工具，工业革命带来了轧棉机，19世纪出现谷物升降机、化肥和第一台天然气动力的拖拉机。到世纪末，农民开始使用卫星来计划自己的工作。物联网将把农业推向新的高度。智能农业已经越来越普遍，因为有了农业机器人和传感器，农民和高科技农业正在标准化。物联网应用在未来几年将帮助农民满足世界粮食需求。

高科技农业：精准农业与智能农业

农民已经开始使用一些高科技的农业技术提高他们的日常工作效率。例如传感器可以让农民获得在地区的详细的地形和资源地图，土壤酸度和温度的变量。他们还可以利用天气预报来预测未来几天和几周的天气模式。

农民可以使用他们的智能手机远程监控他们的设备、农作物和牲畜，统计牲畜饲养和生产。他们甚至可以利用这项技术对农作物和牲畜进行预测。无人机已成为一个重要的工具来调查农民的土地和作物数据。JohnDeere（农业设备生产商）已经开始把拖拉机联网，创造了一个展示作物产量数据的方法。与无人车类似，该公司正在研发自动驾驶的拖拉机，这将释放农民的劳动力并进一步提高效率。

所有这些技术都有助于精确农业或精准农业，利用卫星图像和其他技术（如传感器）来观察和记录数据的目的是提高生产产量，同时最大限度地降低成本和节约资源。

农业的未来：物联网，农业传感器，农业无人机

智能农业和精准农业正在起飞，但它们可能只是农业世界更大规模使用技术的先驱。Business Insider的高级研究服务预测，农业中物联网设备安装将从2015年的3000万增加到2020年的7500万，达到20%的复合年增长率。

美国目前在物联网智能农业方面世界领先，每公顷（25亩）农田可以产生7340公斤的谷物（如小麦、水稻、玉米、大麦等），而全球平均水平是3851公斤谷物每公顷。

在未来几十年里，随着农场变得更加紧密，这种效率应该有更大的提高。OnFarm，一个农业物联网平台预计，农场在2050年平均每天要产生410万个数据点，而2014年只有190000个。

此外， OnFarm多次研究发现，农场的平均产量上升175%，能源成本下降7美元至13美元每英亩，灌溉用水量下降 8%。

鉴于物联网应用在农业中的所有好处，不难理解农民会越来越多地转向使用农业无人机和卫星。

2021年农业物联网概念股如下：
1、智慧农业：公司控股子公司上农信开发有成熟的农产品安全管理系统及农业物联网系统，“互联网+”水产业务综合管理平台获得2015中国物流与采购联合会科学技术进步一等奖、基于北斗技术的农产品((畜禽)供应链控制服务平台建设与应用示范获得2015中国物流与采购联合会科学技术进步三等奖，嘉定区蔬菜补贴农药管理系统获得2015年度中国软件和信息服务农业信息化领域最佳解决方案奖，上农信大田物联网综合应用示范获得2015年上海市物联网应用示范工程。
2、富邦股份：在测土配方施肥、农业物联网、土壤修复等新兴业务领域积极进行布局；在植物营养助剂、大颗粒钾肥、含磷废水处理等朝阳行业逐步实现产业化，致力于成为农业大数据领先企业。
3、荣联科技：公司提供数据采集和接入产品，通过边缘计算和数据平台技术支持车联网水联网、农业物联网、智能楼宇运营管理平台等的建设和运营。
4、大禹节水：大禹研究进行产品、产业和技术的改良和创新，从市场、技术、政策角度为公司举旗定向；大禹资本汇集行业专业人士，为实体项目提供投融资支持与保障；大禹设计拥有杭州和甘肃两家设计院，提供全水利行业整体设计和咨询方案；大禹工程拥有水利水电工程施工总承包壹级资质，负责工程整体方案的集成、安装和施工；大禹制造在全国有多处生产基地，进行节水材料的研发创新和节水产品的智能化生产制造；大禹智慧水务致力于农田和水利领域信息化软件集成和硬件产品制造，打造现代农业物联网大数据体系；大禹环保立足农村环境综合治理，提供农村污水处理领域设备、技术、建设和运营在内的系统解决方案；大禹国际走向全球，国际业务遍及韩国、泰国、南非、澳大利亚等50多个国家和地区。
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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。

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