基于物联网智慧农业平台项目解决方案(2)

物联网智慧农业解决方案

3．日本

日本到了80年代末，由于各种信息机械的迅速普及和网络化的发展，农村信息化政策不断得到扩充，农村地区的信息化程度也进入快速发展阶段。到1998年底，在日本各都道府县建立的与农业信息化相关的网络中心等机构有67个，平均每个县有1.5个农业信息中心。另外，在全国各地有38个研究机构在开展信息化软件开发以及信息化应用研究等课题。日本20世纪90年代初建立了农业技术信息服务全国联机网络，即电信电话公司的实时管理系统（DRESS），其大型电子计算机可收集、处理、储存和传递来自全国各地的农业技术信息。每个县都设DRESS分中心，可迅速得到有关信息，并随时交换信息。

二、 产品概述

本方案针对智能农业大棚，采用目前先进的无线传感技术，ZigBee技术，WiFi技术，RFID无线智能控制终端和控制软件等，分为三个组成部分：无线传感器网络，光载无线WiFi传输，智能控制系统。无线传感器网络采用适合物联网应用的ZigBee传感器件，以达到无线，低功耗，自适应组网等要求。光载无线WiFi传输系统采用飞瑞敖电子科技有限公司自行研发和生产的光载无线交换机，配合远端天线模块，通过模拟光纤传输WiFi信号，达到安全，可靠，远距离覆盖的目的。智能控制系统通过采用智能控制终端（如无线智能电源插座，无线智能水泵等），配合控制中心的智能控制软件，对远端采集的各种信号进行分析和汇总，自动控制和开启相关设备，对农作物的生长环境进行精确调节，以达到智能，自控，高效，高产的目的。

平台是基于移动互联网、固定互联网、物联网应用于一身的远程智能监控、数据分析和信息化决策系统。该系统采用国际先进的传感器网络技术，通 过光照、温度、湿度等无线传感器实时采集农业生产现场的温度、湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量等环境参数，自动开启或者关闭指定设备（如远程控制浇灌、开关卷帘等）。产品依托中国电信网络资源的优势，实现远程控制、远程查看等，致力于农业信息化建设，加快构建现代农业产业体系，加速传统农业向智能农业转型，实现依靠现代先进技术实现农业现代化。

2.1什么是农业物联网

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农业物联网”是基于计算机应用、物联网、视频监控、3G通信、IPv6等先进技术构建的农业专家智能、农业生产物联控制和有机农产品安全溯源等三大应用为一体，实现了农业信息数字化、农业生产自动化、农业管理智能化的综合智能信息化解决方案。“农业物联网”具有感知、互联、智能的特征：

?*感知（Instrumented）利用随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统或流程 ?

*互联（Interconnected）先进的系统可按新的方式协同工作 ?*智能（Intelligent）利用先进技术获取更智能的洞察并付诸实践，进而创造新的价值。

在不久的将来，我们可以随处看见这样的情景：农民兄弟坐在电脑前，轻点鼠标，即可查看农场现场情况，了解温湿度等信息，实现翻地、播种、除虫、灌溉和收获，就如同“开心农场”一般简单。

通过“农业物联网产品”，我们志在实现生产管理、安全管理、精准管理、溯源管理和信息支持等应用，降低种植成本，提高农作物产量，加强食品安全，从而构建低碳节能、高效高产、绿色生态的现代农业体系，对于我国的农业发展具有重要意义。

2.2应用领域

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物联网智慧农业解决方案

2.3产品架构体系

“农业物联网”是依托IPv6下一代互联网技术、云计算技术、物联网技术、全球眼技术等方面的积累和优势，基于云计算的、可运营的物联网应用智能服务平台，实现物联网应用的快速配置、快速部署和快速上线，并可实现传感数据的共享共用。

农业物联网”采用传感层、网络层和应用层的三层架构体系，如下图所示：

? 传感层：由传感器、控制器、采控器、边缘网关四部分组成，数据

采集、通信和协同信息处理等功能。

①传感器感知获取农业环境中发生的物理事件和数据信息，如：物理量、

标识、空气温湿度数据、音视频数据等），通过汇聚点到边缘网关，网关通过网络层上报到应用层平台。

② 边缘网关通过网络层接收应用平台指令，由汇聚点通过执行器或其他

智能终端对感知结果做出反应，实现智能控制（如喷淋、卷帘等）。

网络层：将来自感知互动层的各类信息通过中国电信的成熟的基础承载

网络传输到应用服务层，为感知层和应用层提供可靠的数据传输的基础。

①包括移动通信网、互联网、固网等，以及与卫星网、广电网、行业专网

形成的融合网络。

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物联网智慧农业解决方案

② 网络层主要关注于来自于感知层的经过初步处理的数据，为传感层和

应用层提供安全稳定的信息通道。

③ 涉及到不同网络传输协议的互通、自组织通信等多种网络技术，末端

的接入形式上可以是ADSL、LAN/WLAN、CDMA EVDO或者CDMA 1X等。

? 应用层：是将物联网技术与行业专业系统相结合，实现广泛的物物互

联的应用，实现对信息资源进行采集、开发、利用和存储，形成与业务需求相适应、实时更新的动态数据资源库，为农业的各类业务提供统一的信息资源支撑。 ① 建立、实时更新可重复使用的信息资源库和应用服务资源库，根据用户的需求随需组合，以适应不同业务。

2.3产品功能应用

农业智能传感器应用

传感器是把被测量的信息转换为另一种易于检测和处理的量（通常是电学

量）的独立器件或设备，传感器的核心部分是具有信息形式转换功能的敏感元件。在物联网中传感器的作用尤为突出，是物联网中获得信息的主要设备。物联网依靠于传感器感知到每个物体的状态、行为等数据。

在大田种植方面，传感器可以对目标监测区内的空气温湿度、土壤温湿度、

CO2浓度、土壤pH值和光照强度等农业环境信息进行实时采集，为精准农业环境监测提供了有效的解决方案，有助于农业部门制定出更加有效的提高农作物产量的方法。在作物的生长过程中还可以利用包括光谱、多光谱图像、冠层温度、冠层光照及环境温湿度等多传感信息探测器

对作物生长信息进行监测。HamritaTK等开发出土壤性质监测系统，运用

了RFID技术，实现了对土壤温度、湿度等的实时监测，对后续植物的生长状况提供研究的依据。BowmanKD，AmpatzidisYG等将RFID技术应用于检测果树的信息，从而分析出果实的生长状况。中国农业大学2009年在新疆建立的滴灌控制系统可以自动监测农作物生长的土壤墒情信息，实现按照土壤墒情进行自动滴灌，从而达到节约农业用水的目的。

在设施园艺方面，可采用不同的传感器采集土壤温度、湿度、pH值、降

水量、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度等作物生长参数，为温室精准调控提供科学依据。中国农业大学、中国农科院、国家农业信息技术研究中心、浙江

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大学、华南农业大学和江苏大学等针对我国不同的温室种类研制了适用于我国温室环境的数据采集、无线通信技术解决方案，可以实现温室环境的状态监测和控制。

在畜禽养殖方面，运用各种传感器可以采集畜禽养殖环境以及动物的行为

特征和健康状况等信息。荷兰的Velos智能化母猪管理系统在欧美国家得到了广泛应用，通过对传感器采集到的信息进行分析和处理，系统能够实现母猪养殖过程自动供料、自动管理、自动数据传输和自动报警。谢琪、耿丽微等分别设计并实现了基于RFID的养猪管理与监控系统和奶牛身份识别系统。ParsonsJ等对Colo-rado的羊安装电子标签，运用物联网技术提高了羊群 管理效率。 在水产养殖方面，传感器可以用于水体温度、 pH值、溶解氧、盐度、浊度、氨氮、COD和BOD等对水产品生长环境有重大影响的水质及环境参数的实时采集，进而为水质控制提供科学依据。中国农业大学李道亮团队开发的集约化水产养殖智能管理系统可以实现溶解氧、pH值、氨氮等水产养殖水质参数的监测和智能调控，并在全国十几个省市开展了应用示范。 在果蔬和粮食储藏方面，温度传感器发挥着巨大的作用，制冷机根据冷库内温度传感器的实时参数值实施自动控制并且保持该温度的相对稳定。贮藏库内降低温度，保持湿度，通过气体调节，使相对湿度（RH）、O2浓度、CO2浓度等保持合理比例，控制系统采集贮藏库内的温度传感器、湿度传感器、O2浓度传感器、CO2浓度传感器等物理量参数，通过各种仪器仪表适时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证有一个适宜的贮藏保鲜环境，达到最佳的保鲜效果。 在农产品安全溯源方面，能够利用RFID技术快 速反应、追本溯源，确定农产品质量问题所在。由于“多宝鱼”、“瘦肉精猪肉”等农产品质量安全事故频发，在北京、上海、南京等地已开始采用条码、IC卡和RFID等技术建立农产品质量安全追溯系统。一些单位开始研究适合中国国情的基于物联网的可追溯 技术和架构方法并部分实现了集成应用。杨信廷将RFID技术与传感器技术有效结合，对水产品供应链中的物流环节进行全程监控与追踪。谢菊芳等运用二维条码技术、RFID技术和组件技术， 分别构建了猪肉和柑橘的追溯系统。SpiesslMayrE等运用RFID技术改进和优化了猪肉的可追溯系 统。 总之，我国农业专用传感器技术的研究相对还比 较滞后，特别是在农业用智能传感器、RFID等感知设备的研发和制造方面，许多应用项目还主要依

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