看物联网是怎样让农业变得“智慧”的

3月27日，阳光明媚。上午十时许，在高楼镇高楼村泰香农业公司生产基地里，20多名工人正在整理大棚，为下季栽培做准备。“目前，羊肚菌的春季采摘已经结束。由于公司在大棚中引进了新技术，为羊肚菌的高产优质提供了技术保障。”泰香农业公司技术部负责人文星说。

文星所说的大棚运用的物联网技术，听起来还有些新鲜。它究竟是一个什么的东西，又是如何在农业生产上发挥作用的呢

简单地说，农业物联网就是在大棚控制系统中，运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器等设备，检测环境中的温度、湿度、光照等情况，通过各种仪器仪表实时显示并自动控制调节，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。

文星一边介绍，一边带领记者走进了安置着一些设备的大棚，实地了解物联网的运用情况。

“这个叫监测管和喷头，它负责监测大棚里土壤、空气的湿度、温度。”文星指着大棚里的一个圆型设施说，当土壤、空气中的湿度、温度超过农作物的生长需要时，它会将信息反馈到中心控制室，中心控制室经过自动分析后，会将指令发送给大棚中间上空的喷头，喷头会喷出水雾降温或增湿来调节湿度和温度。

记者在采访中了解到，这套设施由卷膜器、监测管、换排气阀、供水泵和中心控制柜构成。喷头负责喷水降温，换排气阀负责抽湿散热，卷膜器负责四周薄膜的升降来调控温度，而这一切，都是根据中心控制柜的智能化仪器仪表发出的指令自动完成。

这套设备总的称为体，是现代信息技术在现代农业上的应用。据了解，该系统工作时可以及时检测到农作物的生长环境，实时采集图像、土壤、气象、温度、光照度等信息，通过高清摄像头等传感器设备传输汇集到云数据平台，再从手机APP上就可以看到农业园的各项关键监测数据。中心控制柜将接收的数据进行自动分析后，随即将发出的指令反馈到设备终端，设备终端会自动启动排湿、降温、散热、喷水、升温等有关功能，把生长环境调控到最佳的程度。

据了解，该基地自建起物联网技术体系后，为羊肚菌提供了最好的生长条件，实现了高产和质优的目标。

“农业物联网改变了过去农民种地凭经验、靠天吃饭的状况，实现了对瓜果蔬菜等作物需要的水、肥和温度、湿度、光照等进行实时定量的智慧把控，可以达到调节农作物生长周期、改善品质、增加产量、提高经济效益的目的。”区蔬菜生产办公室负责人介绍说，物联网设施进入蔬菜行业并成功应用，目前在铜梁区还是第一家。它的引进和成功应用，开启了物联网现代农业技术服务蔬菜生产的先河，值得在有较好条件的农业公司和专业合作社推广。

该负责人还介绍说，当前，引进物联网技术体应该瞄准开发中高端和高产值的农产品，特别适宜在蔬菜、花木、果苗育苗基地应用。值得注意的是，由于投入较大，加之管理的技术要求高，必须配有专业的技术管理人员，才能物尽其用，发挥出好的效果。

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一、什么是农业物联网？
No1：农业物联网是农业现代化的重要标志
农业物联网的实质是将物联网技术应用于农业生产经营，使其更具有信息化、智能化。农业物联网的实例化应用就是在感知端使用大量的传感设备（如农业环境信息的传感器、图像采集、RFID 等），广泛地采集农业生产、管理、经营等环境的各类信息（如大田种植、设施园艺、畜牧水产养殖、农产品溯源等领域），建立相对统一的数据传输协议与多源的数据格式转换办法，因地制宜交互使用无线传感器网、移动通信网和互联网等传输通道，实现农业信息多尺度、多源有效的传递。最后通过云计算、大数据等多重信息技术的深度融合与处理，通过智能化调控终端实现农业的闭环控制，实现农业的自动化、最优化控制。实际上，物联网是智慧农业的核心。
“农业物联网主要有感知、传输和控制三大作用，”中国农科院信息所所长许世卫解释，“农业物联网不仅能感知水、肥、热、气等外部环境变量，还能感知生物本体，比如对水稻叶片中的各种营养元素的感知。如果感知到水稻叶片中叶绿素含量降低，说明缺氮了，需要添加氮肥，而等到肉眼看到叶片发黄再追肥就晚了。”
No2：农业物联网架构模型
根据计算机网络架构模型的研究方法，国内外将农业物联网架构模型分为感知层、传输层（网络层）、处理与应用层三个层次。
感知层主要包括各类传感器、RFID、RS、GPS以及二维条形码等，采集各类农业相关信息（包括光、温度、湿度、水分、肥力、土壤墒情、土壤电导率、溶解氧、酸碱度和电导率等），实现对“物”的相关信息的识别和采集。传输层是在现有网络基础上，将感知层采集的各类农业相关信息通过有线或无线方式传输到应用层 ；同时，将应用层的控制命令传输到感知层，使感知层的相关设备采取相应动作，比如开关打开或者关闭、释放氧气、增加温度或者湿度以及设备重新定位等。
公共处理平台包括各类中间件以及公共核心处理技术，实现信息技术与行业的深度结合，完成物品信息的沟通、共享、决策、汇总等。
具体的应用服务系统是基于物联构架的农业生产架构模型的最高层，主要包括各类具体的农业生产过程系统，如大田种植系统、设施园艺系统、水产养殖系统、畜禽养殖系统、农产品物流系统等。通过这些系统的具体应用，保证产前正确规划以提高资源利用率，产中精细管理以提高资源利用率，产后高效流通实现安全溯源等多个方面，促进农业的高产、优质、高效、生态、安全。
（转自搜狐科技网）
二、农业物联网未来发展趋势
目前，我国农业正处于传统农业向现代农业转型期，农业物联网将发挥独特而重要的作用，也为现代农业的发展提供了前所未有的机遇。利用智能化信息管理技术发展现代农业已成为当今各个发达国家农业发展的热点之一。
农业物联网发展现状：2013年，农业部发布了《农业物联网区域试验工程工作方案》，方案中明确提出，实施区试工程，对于探索农业物联网理论研究、系统集成、重点领域、发展模式及推进路径，提高农业物联网理论及应用水平，促进农业生产方式转变、农民增收有重要意义。从深层次阐述了物联网技术能够提高农业生产效率，提升农产品附加值，实现农业增产与增收。
在发达国家，智慧农业已进入知识的处理、自动控制的开发以及网络技术的应用，渗透到农业各方面。 据介绍，国外采用物联网相关技术，在温室生产中大量采用无线传感器管理、调控温度湿度、营养液供给以及pH值(氢离子浓度指数)、EC值(可溶性盐含量)等，使设施蔬菜栽培条件达到最适宜水平。
借助物联网技术和云计算技术，在远程支持与服务平台上，建立智慧农业远程托管中心，实现远程栽培指导、远程故障诊断、远程信息监测、远程设备维护等；将植物生长信息和生物技术、食品安全技术相结合，从种植各个环节解决农产品的安全问题；充分利用先进的RFID、物联网、云计算等技术，实现农业生产监测管理和产品安全追溯。目前，这项技术不但达到国际先进水平，而且已推向全国市场，广泛应用于现代农业园区、大型农场、农业专业合作社等，深受用户的认可，取得了较好的成绩。
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。远程控制的实现使种植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适宜条件，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。
种植业离不开浇水、施肥、打药，农民种地凭经验、靠感觉，他们面朝黄土背朝天的在田里耕作，并把这些经验与方法一代代相传，然而现在瓜果蔬菜该不该浇水，施肥、打药，怎样才能保持精确的浓度，温度、湿度、光照、CO2浓度，如何实行按需供给？这些以往在作物不同生长周期凭经验靠感觉“模糊”处理的问题，在农业物联网面前开始了实时定量的“精确”把关。物联网创造的“种地”模式的出现，已经成为打破传统农业弊端的一种新型农业模式。这种通过物联网技术开启的智慧风暴，让农业实现了“环境可测、生产可控、质量可溯”的目标。确保农产品质量安全，引领现代农业发展。
（转自搜狐网-鑫芯物联）
编辑于 2018-05-26 · 著作权归作者所有
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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；

这种案例其实挺多的。25000平方米的钢架温室大棚，每年培育20多个蔬菜品种优质种苗达亿株，可供3万多亩商品蔬菜种植；1000万棒香菇、木耳、平菇、银耳、灵芝、秀珍菇等菌种，年产量达400多吨。这是广西桂北山区最大的蔬菜（食用菌）集约化育苗基地——省级农业产业化重点龙头企业，广西禾美生态农业股份有限公司位于融水的智慧农业种植基地。
作为省级农业示范区，禾美生态多年来已实现集约化生产，无疑具备良好的智慧农业带头示范意义。但禾美生态也和我国大多数农业企业一样，长期以来缺乏对农业生产数据的积累与利用，缺少农业物联网的基础设施搭建，以及智能化的种植管理，虽然拥有先进的温室大棚，却仍旧沿用传统的人工监测控制的模式。
譬如在食用菌温室大棚，CO2浓度、空气温湿度严重影响着作物的健康生长，禾美生态一直沿用老的工作方法，依靠工作人员逐一到温室大棚中利用检测仪进行测量，一旦浓度超标，或是温度过高，工作人员便手动开关大棚的风机、侧窗、天窗等。这种方式不仅耗费大量的人力成本，最为关键的是效率低下，生产风险高，一旦不能及时发现异常情况，往往会造成重大的损失。
这种高度依赖人的传统管理方式，一直制约着禾美生态温室大棚的转型发展。为了加强温室种植的智能化、标准化，禾美生态引入慧云信息的智慧农业监控系统，打造智能大棚。
智能大棚为温室种植节本增效，促进农业转型
蔬菜育苗与食用菌的培育需要非常精细化的管理，需要精准监测温室大棚的气候环境、土壤环境、作物长势、病虫害情况等。慧云信息通过在大棚中搭建“农业物联网”监控网络，对禾美生态25000平方米的温室大棚进行智能监控，实时监测土壤湿度、土壤PH值、空气温湿度和气压、光照强度、CO2浓度等
同时实现对大棚的各种设施设备进行远程自动化控制，当温室内环境失调时，系统能够马上启动预警装置，通知管理人员，及时采取补救措施，这样大大杜绝了以往环境失调而管理人员发现不及时导致损失的现象。比如当温室内的CO2浓度超过适宜值，系统就会自动预警提醒管理者，并自动打开通风装置，保证温室内作物始终保持在最佳生长状态。

智能温室大棚，只是在原来大棚的基础上进行智能化升级，利用农业物联网的技术和硬件设备，研发而来的智能温室大棚系统，实现对温室大棚的智能管理，进一步将温室对农作物生长的作用发挥出来。智能温室大棚系统支持改造升级原有大棚，也能应用于各类新建大棚，比如薄膜连栋温室、玻璃温室大棚等。

温室大棚

建造标准

温室大棚应建造在交通便当，地势平整、开阔，排水便当，有蓄水池、河流或地下水丰盛，地势高燥，避风向阳，地下水位05米以下，土壤深沉肥美的地方。

建设温室大棚要注意棚内后两排立柱之间，间隔尽量缩小，应在80厘米左右，中间只建一条东西走向的水泥沟兼人行路就可。东西两棚间隔08-2米，中心有一宽800厘米以上的小水沟。南北两棚间隔3-5米左右，用于挖水沟、安供水管道、修建通行路程等。连栋温室的间距不应低于一栋温室的宽度。

关于大棚选址，土壤是作物获得养分的重要来源，需注意土壤有机质含量，建议在建造温室大棚之前，定期对土壤进行检测，若土壤的有机质含量不够，可提早进行补充。在作物种植地苗床期等种植过程中，土壤环境的清洁也尤为重要。

温室大棚的朝向对温室内的蓄热能力影响很大，对日光温室来讲。以南北向或略偏西南的朝向更好，即南北为大棚长，东西为棚宽，便于积蓄热量。

同时也要考虑下温室类型建设的基础需求，比如玻璃温室一般上基础底部应低于室外地面05米以上，根据气候和土壤情况，基础顶面与室外地面的距离应大于01米，除了特殊要求外，温室基础顶面与室内地面的距离宜大于04米。薄膜大棚的薄膜外压深度等。

温室大棚

覆盖材料

薄膜覆盖材料选择用于设施农业生产建设的专用塑料薄膜，透光率、保温、抗拉及耐老化方面的性能均优于普通农膜。

玻璃又分为超白压延玻璃和普通透明玻璃，优点为透光率高，能达到百分之九十左右，使用期限长、防火、防腐蚀能力强。超白压延玻璃同普通玻璃区别为其光线进入室内会以漫反射，不会对室内农作物造成直射。缺点是抗冰雹自然灾害能力差，施工安装繁琐、顶部防水需要做好。

pc阳光板是聚碳酸酯为主要原料，双层中空透明塑料板材。优点是双层中空，保温隔热性能好，抗冲击能力强，重量轻每平米重15kg，施工安装方便，可以适度折弯等。缺点是塑料制品有使用寿命，8mm国标板材为十年板，透光率相比玻璃不足，且透光率会逐年降低。

大棚膜

骨架选择

骨架是保障温室大棚后续使用效果的重要部分，常用的骨架类型有：竹木骨架、树脂大棚骨架、琴弦式大棚骨架、水泥大棚骨架等、骨架类型不同，效果也不一样。

大棚骨架结构是三角稳定型结构原理，用两片支撑片与内弦和外弦通过螺丝和螺丝母固定起来，外弦和内弦是开放式C型钢架，经过弯曲成为梁架，是整个大棚整体重量的支撑核心，大棚结构稳固性好，可靠性强，加工厚度根据规格情况一般在2-3mm。

大棚建设材料

水泥大棚骨架主要是由冷拔丝、混凝土、草绳等，同时使用模具生产而成的，强度高、耐老化性好。混凝土非常脆、搬运与安装非常地不方便、且需由全手工制作而成，劳动强度非常高，不适合大面积地推广。

阳光板温室的骨架多采用钢制骨架，也有部分厂家使用几字钢作为人字梁骨架。

顶部覆盖玻璃的骨架，可以为全铝型材骨架，也可以使用钢制人字梁骨架，同玻璃三件套的样式结合。

总之，综合考量各类型温室大棚的优缺点、综合性价比、实际需求等，选择可接受的适合大棚类型，再进行下一步。

建造时间

受限于地域、气候、建造人工、设备采购/调试等因素影响，温室大棚的建造时间不固定，原则上修建时间不能拖得太久。如果施工时间过长，墙干不透，扣膜后湿度大，会降低温室的性能，造成病害严重，同时还会产生冻融交替现象，引起墙土剥落的现象发生。

大棚骨架

验收工作

温室大棚建好之后是要先做验收，验收通过之后才能被投入使用的。验收工作可以从材料、施工技术两个方面进行检查。

(1)材料是保证温室大棚质量的关键，如果材料都没有选好，验收无法通过。重点验收在于钢构件、钢管等材料的品质。

(2)施工技术是否合理，会影响温室大棚的使用期限，因此在进行施工的时候要严格按照相关要求进行，不得随意更改，避免给后期验收带来影响，出现返工现象。

智能温室设施

设备采购

主要配件有接头管、压顶簧、压膜槽(卡槽)、压膜簧(卡簧)、护套、压膜卡、斜撑、U型卡、夹箍、固定器、连接片、压膜线、门、卷膜器、卷膜杆、双管卡、管卡、人字卡、防雾薄膜、防虫网等，根据相关规范对进行建造。

智能温室大棚所需的设备则要在传统大棚的基础上，加上空气温湿度传感器、土壤PH值传感器、土壤温湿度传感器、光照度传感器、二氧化碳传感器、电流传感器等感知设备，以及摄像头、智能控制柜、远程控制物联网云平台等部分。

通过感知设备的实时监测，获取温室的环境参数，通过无线传输的方式，经智能控制柜上传到云平台，登录到云平台界面，直观查看每一分钟的数据变化情况，并根据种植作物类型、环境条件等，联动天窗、通风机、水肥机、补光灯、卷膜器等设备，实现示警、灌溉、卷帘、补光、施肥等 *** 作，减少人工劳作。

智能温室结构图

系统调试

安装通风机、水肥机、补光灯等设备，同时将空气温湿度传感器等，采用壁挂式螺丝或插入式安装，并一一扫码添加到智能温室大棚系统上，在云平台上一一绑定，并对采集与控制的关系进行绑定，举例空气温湿度传感器采集到的数据，应该绑定到联动通风换气的设备上，两者在逻辑控制上设置当温度低于5℃时放下保温帘，低于3摄氏度时发送预警信息，因为这可能是卷帘器出现了故障，温度高于15℃卷起保温帘，其他逻辑控制也是同样道理，完成温室大棚智能化管理的逻辑条件。

如果需要接入摄像头，在采购之时需提前了解下，智能温室大棚系统支持接入摄像头。

远程控制大棚环境

维护保养

作为温室大棚骨架的材料，有镀锌钢管等多种规格。一般在长期使用、焊接过程中使镀锌层遭到破坏，导致后期出现生锈，需要将表面的锈迹除掉，再刷一层防锈涂料，从根源上解决钢管生锈难题。做好相应的除锈工作，保证使用安全，延长使用期限。

大棚卷帘机首次使用前先往机体内注入黄油15公斤，以后每年更换保养一次。在使用前和使用期间，离合系统必须上油。

以薄膜作为覆盖材料的大棚，在高温天气通过遮阳网等设备进行保护，及时更换，避免带来严重影响。

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