物联网在智能农业中的应用(终稿)

物联网在智能农业中的应用摘要人类历史进入了一个新的时期，农业生产也随着人类文明的发展取得了长足的进步。随着生产工具和方法的不断更新，我们的农作物产量不断提高。刀耕火种的农业时代已经一去不复返了，人们的生活水平也大大提高了。进入21世纪后，科学技术的发展也带动了农业技术的革命。农业生产与现代网络的结合将农业与互联网技术联系起来，创新了生产方式，催生了现代智能精准农业。本文试图将所学的物联网技术应用于现代农业，这是一个被称为“精准农业”的高科技农业项目，即在农业生产中利用卫星、遥感、计算机和自动控制等高科技技术来提高产量和降低能耗。这一国际先进的农田耕作技术成熟后将在全国推广，以解决我国农业发展的瓶颈，减少污染和浪费，走可持续农业发展之路。高科技可以促进农业发展方式的转变，智能化管理可以实现各种农业资源的高效利用，也可以实现改善环境的可持续发展目标。不仅可以最大限度地提高农村农业的实际生产力，而且是实现优质、高产、低能耗、环保农业可持续发展的有效途径。关键词：精准农业；物联网；智能农业目录导言31研究背景和意义31.1研究背景31.2智能精准农业示例介绍41.3研究的现实意义52研究目标52.1无线网络监控平台52.2农业灌溉控制系统62.3农业温室信息系统63农业应用中各种传感器的介绍73.1各种传感器的背景73.2各种传感器的介绍84研究内容94.1精准农业物联网监控平台94.2精准农业数字管理系统104.3物联网诱导的智能农业灌溉系统105在农业中的应用125.1典型应用的智能农业温室125.1.1温室信息环境收集125.1.2无线传感器网络自动灌溉系统135.1.3系统功能特征145.2智能农业在应用领域的未来145.3智能精准农业的特征15结论16参考文献16谢谢你17介绍物联网的基本定义：物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称是“物联网”。顾名思义，物联网就是“物联网”。这有两层含义：首先，物联网的核心和基础仍然是互联网，它是互联网的延伸和延伸。第二，它的用户终端延伸并延伸到任何对象来交换和交流信息。因此，物联网被定义为一个网络1，它通过诸如射频识别(射频识别)、红外传感器、全球定位系统、激光扫描仪等信息传感设备，将任何物体连接到互联网以进行信息交换和通信。根据约定的协议实现对物体的智能识别、定位、跟踪、监控和管理。现代智能农业的定义；“精确农业”是指使用现代高科技技术，如全球定位系统、地理信息系统、连续数据采集传感器、遥感、可变速率处理设备(VRT)和决策支持系统。获取农田作物产量和影响作物生长的环境因素(如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫害和杂草等)的实际时空差异信息。)，分析小区产量差异的原因，采取技术上可行、经济上有效的控制措施，按要求对待区域，实施定位控制的“处方农业”；这是当今世界农业发展的新趋势。它是一个以信息技术为支撑的系统，根据空间变化对一套现代农业经营技术和管理系统进行定位、定时和定量实施。其基本含义是根据作物生长的土壤特性来调整对作物的投入，即一方面找出土壤特性和田间生产力的空间变化，另一方面确定作物的生产目标。“系统诊断、配方优化、技术组装和科学管理”应能调动土壤生产力，以最少或最节省的投入获得同等或更高的收入，改善环境，有效利用各种农业资源，并获得经济和环境效益2。1研究背景和意义1.1研究背景传统农业的经营模式已经不能满足农业可持续发展的需要。由于产品质量、资源分布不均、资源严重短缺和浪费普遍、环境污染以及各种类型的农产品等问题，农业发展陷入了恶性循环。精准农业的出现为现代农业的发展提供了一条光明的道路。与传统农业相比，精准农业的特点是以高技术和合理管理换取资源的优化利用。这是一个全面系统的工程，使中国农业实现低能耗、高效率、高质量和环保的目标。这是世界农业发展的新趋势，也使中国农业进入21世纪。1.2智能精准农业介绍精准农业是近年来美国、加拿大和一些欧盟国家发展起来的一种高新技术与农业生产相结合的新型农业模式。它的特点是“准确”。它利用卫星全球定位系统、遥感技术和计算机实现精确操作、精确施肥和精确产量估算。波特是美国明尼苏达州的一名农民。他开拖拉机去地里干活。从表面上看，他和其他农民没有什么不同。然而，他的拖拉机配备了一台586电脑，从中可以看到700公顷玉米和大豆田的地图。电脑还会告诉他哪里需要多少肥料。如果安装了另一个卫星信号接收器，就可以接收来自全球卫星定位系统的遥感和遥测信息。根据这些信息，可以进行准确的土壤调查、合理施肥、作物产量估算、农业环境监测和合理的土地利用等10。土壤调查和合理施肥可以减少肥料用量、浪费和投资，从而提高经济效益。首先，应该收集土壤样本用于土壤调查。例如，在播种前，农民应该驾驶一次适合土地地形的车辆，收集土壤样本数据并输入计算机。与此同时，全球定位系统准确记录了样本采集地点的位置，并绘制了土壤成分分布图。此外，储存在计算机中的施肥软件可以根据不同土壤、不同肥料类型和不同作物的施肥标准推荐最佳方案，从而实现合理施肥。作物产量估算不仅可以更准确地监测产量，而且可以绘制产量分布图。当农民驾驶联合收割机收割玉米时，玉米芯触动收割机上计数器的开关，计算出收获的玉米芯数；同时，卫星全球定位系统记录收割机的地理位置精准农业可以瞄准每块农田的土壤结构。精确测量和计算诸如肥力和作物生长等因素，以及种子、肥料、生长剂、除草剂、杀虫剂等的合理用量。美国农业生产部艾姆斯土壤耕作实验室起草了一份“卫星农业生产联合计划”，在种植大豆、玉米、燕麦和苜蓿的450公顷农田上进行试验。每13米收集一组农田的各种数据信息，并输入计算机。同时，一个无线电信号接收系统安装在拖拉机上，接收卫星信号并确定自己的位置。拖拉机可以根据联合计划进行各种农业生产活动。1.3研究的现实意义通过分析，让我们知道智能农业系统在实现精准农业的道路上还存在很多问题，因为现有的技术都是基于有线的。然而，基于无线传感器网络的物联网精准农业系统无疑具有更大的发展潜力。该无线网络系统具有较高的带宽传输能力、较强的抗干扰能力、良好的安全性和保密性以及较低的功率谱密度。我们可以利用上述特点建立一个新的无线农田信息采集和管理网络，实现农田信息的无线实时传输。同时，可以为用户提供更多的决策信息和技术支持，实现整个系统的远程管理。与目前国内外发展状况相比，不难发现我国精准农业发展模式中存在的不足，应用方面缺乏技术人才，信息标准不一致，技术不成熟。最尴尬的是，国内有更多的示范项目和项目，只是停留在实验和示范阶段，没有形成产业的应用项目。随着物联网技术的发展，基于物联网的智能精准农业系统致力于将精准农业从概念化向产业化转变，更加注重应用领域和产品，努力为智能精准农业的大规模推广应用奠定良好基础。综上所述，以智能精准农业取代传统农业是农业发展的必然选择，也是符合中国国情的选择。智能精准农业可以促进农业发展方式的转变，实现高效利用各种农业资源、改善环境的可持续发展目标。它不仅能最大限度地提高农业的实际生产力，而且是实现优质、高产、低耗、环保农业可持续发展的有效途径。2研究目标2.1无线网络监控平台建立无线网络监控平台，从各个方面对作物的生长过程进行监控和精确控制。在温室控制系统中，物联网系统的温度传感器、湿度传感器、酸碱度传感器、光传感器、离子传感器、生物传感器、CO2传感器等设备检测环境中的温度、相对湿度、酸碱度、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理参数，并通过各种仪器实时显示或作为自动控制的参数参与自动控制，以保证作物有一个良好适宜的生长环境。远程控制的实现使得技术人员能够监控和控制办公室中多个温室的环境。利用无线网络测量获得作物生长的最佳条件，可以为温室的精确控制提供科学依据，达到增产、提高质量、调整生长周期、增加经济效益的目的。2.2农业灌溉控制系统开发基于物联网传感的农业灌溉控制系统，以达到节水、节能、高效的目的。利用传感器感知土壤水分，控制灌溉系统实现自动节水节能，可以构建高效、低能耗、低投资、多功能的农业节水灌溉平台。农业灌溉是中国的主要用水大户，其用水量约占总用水量的70%。据统计，由于干旱，中国粮食平均每年受灾面积为2000万公顷，粮食损失占全国粮食产量因灾减产的50%。长期以来，由于技术和管理水平落后，灌溉用水浪费严重，农业灌溉用水利用率只有40%。根据监测土壤水分信息实时控制灌溉时机和水量，可以有效提高水分利用效率。然而，人工定期测量土壤水分不仅耗费大量人力，而且无法实时监测。采用有线测控系统需要较高的布线成本，不易扩展，给农田耕作带来不便。为此，设计了一种基于无线传感器网络的节水灌溉控制系统。该系统主要由低功耗无线传感器网络节点通过ZigBee ad hoc网络组成，避免了布线不方便、灵活性差的缺点，实现了土壤含水量的连续在线监测和农田节水灌溉的自动控制。它不仅提高了灌溉水的利用率，缓解了我国水资源日益短缺的矛盾，而且为农作物的生长提供了良好的生长环境。2.3农业温室信息系统建设农业大棚物联网智能信息系统，实现农业从生产到质检、运输的标准化、网络化管理。智能农业温室物联网信息系统主要研究通过温度、化学等各种传感器对农产品生长过程的监控和数据管理。将射频识别电子标签结合在种植、生产和物联网应用层：精准农业、环境监测、温室控制、节水灌溉、天气检测、产品安全和可追溯性、设备智能诊断和管理等。物联网网络层：数据信息管理中心、2G/3G/4G网络、互联网、行业专家系统等物联网感知层：射频识别阅读器、摄像头、传感器网络图1农业物联网的架构在质量检验和运输过程中，进行可识别的实时数据存储和管理。该系统致力于构建基于物联网的专用农业评价信息系统，实现数据存储和管理，实现农业生产的标准化、网络化和数字化。3农业应用中各种传感器简介3.1各种传感器的背景有需求就有市场。今天，世界上有各种技术的先驱。传感器领域也是科学发展的一个非常重要的分支。“十五”期间，国家863计划重大数字农业项目实现了农田信息采集技术的突破，引进了一批低成本、高性能的土壤水分和作物营养信息采集技术产品，基本解决了数字农业信息快速采集的技术瓶颈问题。开展了农田水分、养分、作物生长、冠层生理生态因子、品质、产量、病虫害等信息采集关键技术研究，开发了具有自主知识产权的新型土壤水分传感器，开发了土壤和作物养分信息快速采集方法和新的配套设备。害虫和杂草动态监测系统的研究取得了重大进展。开发了一种基于称重传感器的高精度智能产量测量系统，解决了智能产量测量和粮食质量监测系统的精度问题。中国农业信息的快速获取迈出了新的一步5。3.2各种传感器的介绍为了适应现代温室和工业栽培的调控和环境控制(控制温度、湿度、光照、喷灌、通风等)。)，以便培育各种幼苗，培育各种水果、蔬菜和农作物。在这个过程中，温度传感器，湿度传感器，酸碱度传感器，光传感器，离子传感器，生物传感器，二氧化碳传感器和其他物理参数的设计传感器在水果、蔬菜和谷物的储存中也发挥着重要作用。冰箱根据冷库温度传感器的实时参数值自动控制温度，保持温度相对稳定。与冷藏相比，空调储藏是一种更先进的储藏方式。除温度外，空调储藏中的相对湿度、O2浓度、CO2浓度、乙烯浓度都有相应的控制指标。控制系统采集空调仓库中的温度传感器、湿度传感器、O2浓度传感器、CO2浓度传感器等物理参数，并通过各种仪器及时显示或参与自动控制，作为自动控制的参数变量，以保证合适的储存和保存环境，达到最佳的保存效果。在作物生长过程中，形状传感器、颜色传感器、重量传感器等也可以用来监测物体的外观、颜色、大小等，从而确定物体的成熟度，以便及时采摘和收获；二氧化碳传感器可以用来监测植物生长的人工环境，以促进光合作用4。例如，监控塑料温室中的蔬菜生长环境等。可以使用超声波传感器、音量和音频传感器来杀死老鼠、昆虫等。流量传感器和计算机系统可用于自动控制农田灌溉和水利。生物技术和基因工程都已成为培育良种的重要技术，其中生物传感器发挥了重要作用。农业科学家通过生物传感器操纵种子的基因，发现防止玉米种子脱水的基因，培育出优良的玉米种子。此外，监测繁殖环境还需要温度传感器、湿度传感器、光传感器等。水传感器、吸力传感器、氢离子传感器、温度传感器等。被要求测量土壤状况。需要各种离子敏感传感器来测量氮、磷和钾的各种养分7。传感器也用于动物养殖，