物联网技术与智能精确农业

物联网技术与智能精确农业

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“TheInternetofthings”。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信（M2M：Machine toMachine）。因此，物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

基于物联网技术的精确农业 （Precision Agriculture）是当今世界农业发展的新潮流。传统农业的模式已远不能适应农业可持续发展的需要，产品质量问题，资源严重不足且普遍浪费，环境污染，产品种类需求多样化等诸多问题使农业的发展陷入恶性循环，而精确农业为现代农业的发展提供了一条光明之路，精确农业与传统农业相比最大的特点是以高新技术和科学管理换取对资源的最大节约。它是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的土壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益。

在实现精确农业的道路上，现有的基于有线的智能农业系统依然存在着诸多问题，随着物联网技术的发展，基于无线传感网的物联网精确农业系统将精确农业从概念化转化为产业化，无线网络具有较高的传输带宽、抗干扰能力强、安全保密性好，而且功率谱密度低。

智能精确农业取代传统农业是农业发展的必然，更是符合我国国情的选择，智能精确农业可以促进农业发展方式的转变，可以实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标，不但可以最大限度提高农业现实生产力，而且是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。

一、建设背景

设施农业是利用现代工程技术和工业化生产方式，为动、植物提供适宜的生长环境，充分发挥土壤、气候和生物潜能，在有限的土地上使用较少的劳动力，以获得较高的产量、品质和经济效益的一种现代高效农业生产方式。其中设施环境控制依托现代工程技术和生物技术，将植物置于人为调控之下，最大程度地满足和协调植物生长对光、热、水、气和营养物质的需要，提高农业生产力，实现绿色生产，保障农业的可持续发展。

在我国耕地资源日益减少、水资源严重短缺、人口不断膨胀、需求快速增加、环境问题日益突出的大背景下，要保障粮食安全和农业可持续发展，使农业产量及品质与农业投入同步匹配增长，实现农业“高产、高效、优质、生态、安全”的协调发展目标，必须依靠科技进步，大力发展现代农业，努力提高农业生产的技术装备水平，进而大幅度提高农业单产水平、生产效率和资源利用效率，确保我国可持续的农业综合生产能力。其中物联网技术的深入应用将会成为设施农业发展的主要推动力。

二、物联网系统组成及功能

（一）设计原理

1.易用性原则

易用性是指系统使用的方便程度。由于本系统的使用者比较多：上到职能主管部门，下到应用企业的工作人员。使用者的行业知识水平、对农业物联网系统的了解程度都大不相同。这就要求系统界面需要尽量简洁易懂，使系统使用者能够在短期内接受、了解、熟知并应用农业物联网应用系统。

2.经济实用性原则

系统使用的经济实用性是指系统使用成本经济，并且在使用功能上能够满足实际工作要求。在系统开发时，需要对系统进行合理规划，确保系统在满足用户的业务要求的同时，以简单、方便、快捷、经济实用为目标，面向具体的工作应用需求。在系统使用技术上，使用成熟、经济的技术，而不是单纯考虑技术的先进性；在系统数据显示深度上，根据实际需要确定，而不是越深越好，应该注重实用性。

3.稳定性原则

系统稳定性是指系统保持正常运行的能力。由于系统一旦建立，将嵌入到日常农业生产活动中。一旦系统出现不稳定的情况，将会对农业生产管理活动造成很大的影响。因此系统配置的各类硬件设备必须安全、稳定、可靠。系统应该采用容错性设计，使得系统局部出现问题不会影响到整个系统的使用。

4.安全性原则

系统安全性是指保护系统内重要机密信息不泄露，防御外部恶意攻击的能力。此系统设计时需要考虑使用多重的安全体系，对于数据的安全和保密应该进行相应的处理，提高系统对于恶意攻击的防护能力，并保证与其它应用系统或异构系统间数据传输的安全可靠和一致性，确保不会有非授权操作和意外的非正常的操作，保证系统数据的安全完整。

5.可扩展升级原则

可扩展升级是指系统在使用过程中、随着实际的需要进行进一步功能扩展或升级的能力。一是随着系统覆盖面的扩大，参与企业数量增加，系统在信息存储计算能力上的扩展升级；二是随着农业物联网技术要求的发展，此工程可能会承担更多的管理功能，因此在系统功能上需要进一步扩展。数据量的增加和服务功能的扩展，都需要硬件和系统软件的升级或增加，为了保证用户的原有系统平台在系统升级过程中能够平滑过渡，就要求系统在最初设计时就考虑系统软硬件的可扩展性。

6.先进性原则

采用先进的设计思想，选用先进的软硬件设备，保证项目整体在未来一定时期内的技术领先性。

7.开放性原则

所提供的软硬件提供开放协议。

8.差异化原则

系统硬件选材充分考虑到西北地区的冬夏温差大的特点以及大棚内湿度高的原因，所选设备都具有良好的耐高温高湿以及耐低温性能。

（二）物联网组成部分

温室种植智能监控系统由以下子系统组成：

A.环境信息采集子系统（气象、土壤）

B.环境信息传输子系统

C.远程视频监控子系统

D.温室设施智能控制子系统

E.中央控制室（设施农业监控信息平台）

F.智慧农业手机操控软件

（三）功能

A.基地气象信息监测

B.基地土壤墒情监测

C.种植基地土壤养分（氮磷钾）及有机质的快速监测

D.水肥一体化控制

E.农业专家远程咨询

F.基地生产管理

G.农产品质量安全全流程追溯

H.手机查看数据、视频、远程调控农业设施

（四）物联网系统图

甘肃银财供稿