基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能農(nóng)業(yè)

1、基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能農(nóng)業(yè)班級：網(wǎng)絡 B122 學號： 201207024232 姓名：周葉摘要：本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)的概念和體系架構， 以及物聯(lián)網(wǎng)技術的應用， 重點介紹了物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應用，引申出智能農(nóng)業(yè)的概念。 闡述了智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展背景以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，詳細介紹了在智能農(nóng)業(yè)上應用的物聯(lián)網(wǎng)技術，提出智能農(nóng)業(yè)目前存在的問題以及解決方法。將物聯(lián)網(wǎng)技術應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研中是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)依托新型信息化應用的一大進步， 可以改變粗放的農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理方式， 提高動植物疫情疫病防控能力， 確保農(nóng)產(chǎn)品質量安全， 從而引領現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，是物聯(lián)網(wǎng)與農(nóng)業(yè)領域的一次結合，對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)具有一定參考意義。關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)、智

2、能農(nóng)業(yè)、傳感器目錄1. 引言 . 32. 物聯(lián)網(wǎng)的理解 . 32.1 物聯(lián)網(wǎng)（ Internet of things ）的定義 . 32.2 物聯(lián)網(wǎng)的體系架構 . 43. 智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展 . 43.1 智能農(nóng)業(yè)的定義 . 43.2 智能農(nóng)業(yè)的背景 . 43.3 智能農(nóng)業(yè)的研究現(xiàn)狀 . 53.3.1 國外研究現(xiàn)狀 . 53.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 . 64.智能農(nóng)業(yè)的應用 . 74.1 智能灌溉 . 74.2 智能溫室 . 84.3 智能病蟲害診斷 . 84.4 智能農(nóng)業(yè)的具體應用實例 . 95.智能農(nóng)業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)技術 . 95.1 農(nóng)業(yè)信息感知 . 105.1.1 作物生長環(huán)境感知 . 105.

3、1.2 養(yǎng)殖環(huán)境感知 . 115.1.3 動物識別與生理感知 . 115.2 農(nóng)業(yè)信息傳輸 . 115.3 農(nóng)業(yè)信息處理 . 126.智能農(nóng)業(yè)的問題與解決辦法 . 126.1 存在的問題 . 126.2 如何解決？ . 137. 結語 . 131. 引言信息科學技術已經(jīng)產(chǎn)生了三次浪潮， 第一次是 1980年 PC機的出現(xiàn)，第二次浪潮是 1995 年互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，而第三次浪潮就是物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生。物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代信息技術發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，是多項現(xiàn)代技術的殊途同歸與聚合應用，是信息技術系統(tǒng)性的創(chuàng)新與革命。物聯(lián)網(wǎng)技術也稱為傳感網(wǎng)技術，是典型的具有交叉學科性質的軍民兩用戰(zhàn)略高技術，它綜合了傳感器技術、

4、嵌入式計算機技術、分布式信息處理技術、現(xiàn)代網(wǎng)絡及無線通信技術等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測和采集各種被測對象的信息，這些信息通過無線方式被發(fā)送， 并以自組多跳的網(wǎng)絡方式傳送到用戶終端，從而實現(xiàn)物理世界、計算機世界以及人類社會的三元世界連通。物聯(lián)網(wǎng)是信息感知和采集的一場革命 ,在新一代網(wǎng)絡中具有關鍵作用。美國商業(yè)周刊認為物聯(lián)網(wǎng)是全球未來四大高技術產(chǎn)業(yè)之一，是 21 世紀世界最具有影響力的 21 項技術之一。物聯(lián)網(wǎng)的應用非常廣泛，大到國防軍事、精細農(nóng)業(yè)、數(shù)字油田等領域，小到智能家居、個人醫(yī)療等方面，物聯(lián)網(wǎng)無所不在、無所不能。當物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)、移動通訊網(wǎng)結合時，可隨時隨地全方位 “

5、感知”對方，人類的生活方式將從 “感覺” 跨到“感知”階段，從“感知”階段到“控制”階段。由此可以預見，物聯(lián)網(wǎng)的應用將帶動所有傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)部門的結構調整和產(chǎn)業(yè)升級， 并將推動國家整個經(jīng)濟結構的調整。那么何為物聯(lián)網(wǎng)？2. 物聯(lián)網(wǎng)的理解2.1 物聯(lián)網(wǎng)（ Internet of things ）的定義物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別（ RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡連接在一起，方便識別和管理。其核心是將互聯(lián)網(wǎng)擴展應用于我們所生活的各個領域。2.

6、2 物聯(lián)網(wǎng)的體系架構物聯(lián)網(wǎng)應具備三個特征：一是全面感知，即利用 RFID、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息；二是可靠傳遞，通過各種電信網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去； 三是智能處理，利用云計算、模糊識別等各種智能計算機技術，對海量數(shù)據(jù)和信息進行分析和處理， 對物體實施智能化的控制。 因此，物聯(lián)網(wǎng)的體系架構被公認為有三個層次，即感知層、網(wǎng)絡層、應用層。感知層主要實現(xiàn)只能感知功能，包括信息采集、捕獲和物體識別。網(wǎng)絡層主要實現(xiàn)信息的傳送和通信。應用層則主要包括各類應用，如監(jiān)控服務、智能電網(wǎng)、工業(yè)監(jiān)控、綠色農(nóng)業(yè)、智能家居、環(huán)境監(jiān)控、公共安全等。3. 智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展3.1 智能

7、農(nóng)業(yè)的定義物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)無處不在，它跟我們的生活息息相關，改變著我們的生活方式，同時也廣泛應用于農(nóng)業(yè)各個領域。本文我們要介紹的就是物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)牧業(yè)領域的應用，即智能農(nóng)業(yè)。智能農(nóng)業(yè)是指在相對可控的環(huán)境條件下，采用工業(yè)化生產(chǎn)，實現(xiàn)集約高效可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代超前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，就是農(nóng)業(yè)先進設施與陸地相配套、具有高度的技術規(guī)范和高效益的集約化規(guī)模經(jīng)營的生產(chǎn)方式。它主要包括監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況，檢測土壤空氣變更、畜禽的環(huán)境狀況以及大面積的地表檢測，收集溫度、濕度、風力、大氣、降雨量等數(shù)據(jù)信息，測量有關土地的濕度、氮含量變化和土壤 pH值等，從而進行科學預測，幫助農(nóng)民合理施肥、使用農(nóng)藥、抗災、減災，科學種植，提高

8、農(nóng)業(yè)綜合效益。3.2 智能農(nóng)業(yè)的背景作為一個以農(nóng)業(yè)發(fā)展為主的大國，使用智慧科學的管理模式去經(jīng)營至關重要。傳統(tǒng)設施農(nóng)業(yè)主要依靠大量的人力、 手工工具和一些簡單的機械設備， 農(nóng)民基本靠經(jīng)驗種植，導致農(nóng)業(yè)所消耗的耗的水資源、農(nóng)藥、化肥等都在飛速增長，數(shù)據(jù)相當驚人，但是農(nóng)業(yè)產(chǎn)量依然很低。依靠那些滯后的生產(chǎn)技術及落后的生產(chǎn)工具維持著簡單再生產(chǎn)已毫無意義， 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術落后，使得農(nóng)業(yè)產(chǎn)量增長速度極其緩慢，浪費了大量的人力物力，導致生產(chǎn)效率沒有提升的空間。 面對現(xiàn)在這種形式，農(nóng)業(yè)有太多的迫切的問題需要解決。 根據(jù)“全國農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展十二五規(guī)劃” 和“國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要”的要求，結合我

9、國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀，通過物聯(lián)網(wǎng)技術及農(nóng)業(yè)信息化建設改變粗放的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理方式， 提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率及農(nóng)產(chǎn)品質量，促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收，農(nóng)村發(fā)展、農(nóng)民富裕，從而盡早實現(xiàn)農(nóng)村城鎮(zhèn)一體化的設想。 因此，智能農(nóng)業(yè)應運而生。在加快傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉型升級的過程中，智能農(nóng)業(yè)將成為發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)容， 為加快發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟，進一步提高農(nóng)民的收入，提供新的經(jīng)濟增長；為加快農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進程，增強農(nóng)業(yè)經(jīng)濟綜合競爭力提供新的技術支撐。3.3 智能農(nóng)業(yè)的研究現(xiàn)狀3.3.1 國外研究現(xiàn)狀在農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測和利用領域，美國和歐洲主要利用資源衛(wèi)星對土地利用信息進行實時監(jiān)測，并將其結果發(fā)送到各級監(jiān)測站，進入信息融合與決策系統(tǒng)，實現(xiàn)大區(qū)域農(nóng)業(yè)的

10、統(tǒng)籌規(guī)劃。 例如，美國加州大學洛杉磯分校建立的林業(yè)資源環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡，通過對加州地區(qū)的森林資源進行實時監(jiān)測， 為相應部門提高實時的資源利用信息，為統(tǒng)籌管理林業(yè)提供支撐。在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領域，美國、法國和日本等一些國家主要綜合運用高科技手段構建先進農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡， 通過利用先進的傳感器感知技術、 信息融合傳輸技術和互聯(lián)網(wǎng)技術等建立覆蓋全國的農(nóng)業(yè)信息化平臺， 實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的自動監(jiān)測，保證農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。 例如，美國已形成了生態(tài)環(huán)境信息采集 - 信息傳輸處理 -信息發(fā)布的分層體系結構。法國利用通信衛(wèi)星技術對災害性天氣進行預報，對病蟲害進行測報。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細管理領域，美國、澳大

11、利亞、法國、加拿大等一些國家在大田糧食作物種植精準作業(yè)、設施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測和灌溉施肥控制、 果園生產(chǎn)不同尺度的信息采集和灌溉控制、畜禽水產(chǎn)精細化養(yǎng)殖監(jiān)測網(wǎng)絡和精細養(yǎng)殖等方面應用廣泛。例如， 2008 年，法國建立了較為完備的農(nóng)業(yè)區(qū)域監(jiān)測網(wǎng)絡，指導施肥、施藥、收獲等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程。荷蘭 VELOS智能化母豬管理系統(tǒng)在荷蘭以及歐美許多國家得到廣泛應用，能夠實現(xiàn)自動供料、自動管理、自動數(shù)據(jù)傳輸和自動報警。泰國初步形成了小規(guī)模的水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)，解決了 RFID技術在水產(chǎn)品領域的應用難題。在農(nóng)產(chǎn)品安全溯源領域，國外發(fā)達國家在動物個體編號識別、 農(nóng)產(chǎn)品包裝標識及農(nóng)產(chǎn)品物流配送等方面應用廣泛。例如加拿大肉牛 2

12、001 年起使用一維條形碼耳標，目前已過渡到使用電子耳標。 2004 年日本基于 RFID技術構建了農(nóng)產(chǎn)品追溯試驗系統(tǒng)，利用 RFID標簽，實現(xiàn)對農(nóng)產(chǎn)品流通管理和個體識別。3.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀在農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測和利用領域，我國主要將 GPS定位技術與傳感技術相結合，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源信息的定位與采集； 利用無線傳感器網(wǎng)絡和移動通信技術， 實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源信息的傳輸；利用 GIS技術實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的規(guī)劃管理等。 例如杭州電子科技大學學者研究了基于無線傳感器網(wǎng)絡的濕地水環(huán)境數(shù)據(jù)視頻監(jiān)測系統(tǒng)， 該系統(tǒng)實現(xiàn)對濕地全天候的實時監(jiān)測， 具有數(shù)據(jù)分析與處理，并對污染等突發(fā)事件和環(huán)境急劇變化所影響的水域的水環(huán)境狀況實時報

13、警等功能。在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領域，我國研制了地面監(jiān)測站和遙感技術結合的墑情監(jiān)測系統(tǒng)，建立了農(nóng)業(yè)部至各省、重點地縣的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)等一批環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)環(huán)境信息的實時監(jiān)測。 例如我國每年通過農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡開展農(nóng)業(yè)環(huán)境常規(guī)監(jiān)測工作，獲取監(jiān)測數(shù)據(jù) 10 萬多個；融合智能傳感器技術的墑情監(jiān)測系統(tǒng)已在貴陽、遼寧、黑龍江、河南、南京等地推廣應用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細管理領域，我國在涉及田間環(huán)境土壤信息獲取、 聯(lián)合收獲機自動測產(chǎn)、農(nóng)田作物產(chǎn)量空間差異分布圖自動生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)機械作業(yè)監(jiān)控等大田糧食作物生產(chǎn)方面；在設施農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)采集、發(fā)布，調控等設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面；在果園監(jiān)測、水肥控制、節(jié)水灌溉自動化等果

14、園精準管理方面； 在養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控、健康養(yǎng)殖等畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面研發(fā)了一批系統(tǒng)， 且應用成效顯著。例如國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術研究中心成功研制了基于 GNSS、GIS、GPRS等技術的農(nóng)業(yè)作業(yè)機械遠程監(jiān)控調度系統(tǒng)，可優(yōu)化農(nóng)機資源分配，避免農(nóng)機盲目調度。中國農(nóng)業(yè)大學建立了蛋雞健康養(yǎng)殖網(wǎng)絡系統(tǒng)和水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)。在農(nóng)產(chǎn)品安全溯源領域，我國開展了以提高農(nóng)產(chǎn)品和食品安全為目標的溯源技術研究和系統(tǒng)建設，研發(fā)了農(nóng)產(chǎn)品流通體系監(jiān)管技術。例如北京、上海、南京、四川、廣州、天津等地相繼采用條碼、IC卡、RFID等技術建立了農(nóng)產(chǎn)品質量安全溯源系統(tǒng)。浙江大學、北京市農(nóng)業(yè)信息中心等單位研究開發(fā)了車載端冷鏈物流信息

15、監(jiān)測系統(tǒng)。4.智能農(nóng)業(yè)的應用4.1 智能灌溉智能灌溉系統(tǒng)能根據(jù)農(nóng)作物需水信息適時、適量地進行科學灌溉。它根據(jù)傳感器收集溫濕度、降雨量、ET（農(nóng)作物騰散量和蒸發(fā)量的合稱，又稱騰發(fā)量）等多種信息，間接判斷農(nóng)作物水分和灌溉需求，進而控制灌溉裝置進行灌水。圖1是一個典型的智能灌溉系統(tǒng)結構，系統(tǒng)由無線傳感網(wǎng)、傳輸網(wǎng)絡、控制主機和水泵控制部分組成。系統(tǒng)通過傳感網(wǎng)收集灌溉需求，并將信息上報給系統(tǒng)控制服務器，系統(tǒng)控制服務器對收集到的信息進行處理判斷是否需要灌溉，將灌溉信號通過通用分組無線服務技術（GPRS）網(wǎng)絡或紫蜂（ZigBee）網(wǎng)絡傳遞給水泵控制機、管理員可以遠程通過訪問服務工作網(wǎng)站，監(jiān)控灌溉信息，控制水

16、泵為農(nóng)田供水。GPRS 圖 1智能灌溉系統(tǒng)架構顯示系統(tǒng)無線傳感網(wǎng)絡系統(tǒng)主機水泵控制系統(tǒng)水泵 1水泵2 水泵n 數(shù)據(jù)發(fā)送設備監(jiān)控中心4.2 智能溫室溫室是設施農(nóng)業(yè)最基本的技術實現(xiàn)形式之一， 其目的是營造適合農(nóng)作物生長的人工氣候環(huán)境，使農(nóng)作物能夠部分或者全部克服外界氣候環(huán)境和土壤因素的制約，縮短生產(chǎn)周期，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質量。傳統(tǒng)溫室環(huán)境只是進行單純的冬季保溫，后來發(fā)展到對植物生長所需的多個條件進行控制。智能溫室系統(tǒng)是在普通溫室的基礎上， 結合現(xiàn)代化計算機自控技術、 智能傳感技術等實現(xiàn)的。典型的智能溫室由中心控制計算機、 現(xiàn)場控制機、各種傳感器、電動執(zhí)行器和通信網(wǎng)絡等組成。溫室內(nèi)的傳感器負責大棚內(nèi)

17、溫濕度、 光照度、CO2 濃度以及風速、風向、雨量等參數(shù)，通過網(wǎng)絡傳遞到中心控制計算機?？刂朴嬎銠C按照農(nóng)作物的種植要求設置技術參數(shù)， 經(jīng)過系統(tǒng)處理后完成調節(jié)指令， 然后傳輸給現(xiàn)場控制機來控制風機、水泵、拉幕機、卷膜器、開窗機、加熱、灌溉等設備，從而實現(xiàn)對溫室溫濕度、光照和通風等作業(yè)的智能管理。此外，控制計算機也計算農(nóng)作物所需要營養(yǎng)、肥料和水分等，按生理要求與營養(yǎng)需要配制成營養(yǎng)液，采用針劑式滴灌和噴灌作業(yè)完成， 從而創(chuàng)造出適合農(nóng)作物生長的最佳環(huán)境。 由于植物的生長能不受自然病蟲侵害與土壤污染， 農(nóng)產(chǎn)品可以實現(xiàn)清潔任何殘留， 提高質量的目的。4.3 智能病蟲害診斷我國病蟲害情況較嚴重，病蟲草害面積

18、達 2.36 億公頃，導致每年損失糧食總量的 15%左右、果品蔬菜總量的 25%以上。雖然使用農(nóng)藥可以有效降低病蟲草害的威脅，但農(nóng)藥的大量使用造成了果蔬農(nóng)藥殘留和生物鏈污染， 降低了農(nóng)產(chǎn)品質量。據(jù)統(tǒng)計，我國目前果蔬農(nóng)藥殘留普遍，受農(nóng)藥污染的耕地面積已超過1300-1600 萬公頃。因此，及時準確地獲取病蟲害信息并有針對性地噴灑農(nóng)藥是一個有效的緩解方法。實際生產(chǎn)中，農(nóng)民往往只是靠經(jīng)驗和感覺診斷農(nóng)作物病害，通常容易導致農(nóng)藥噴灑或者過量或者不足?；谖锫?lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)的智能病蟲害診斷系統(tǒng)， 可有效解決這一問題。該系統(tǒng)通過攝像頭和環(huán)境傳感器采集農(nóng)作物環(huán)境參數(shù)和葉片圖像， 經(jīng)過多跳轉傳輸?shù)骄W(wǎng)關節(jié)點進入蜂窩網(wǎng)

19、，進而傳輸?shù)胶笈_的診斷平臺， 平臺利用圖像處理技術提取葉片特征信息，并通過查找病蟲害模型庫、 作物生長模型庫、警告信息指導模型庫等信息庫來指導農(nóng)藥使用，實現(xiàn)對病蟲害的實時監(jiān)控和有效控制。4.4 智能農(nóng)業(yè)的具體應用實例2008年，美國 Crossbow公司開發(fā)了基于無線傳感網(wǎng)絡的農(nóng)作物監(jiān)測系統(tǒng)，基于太陽能供電，能監(jiān)測土壤溫濕度與空氣溫度，通過 Internet 瀏覽器為客戶提供了農(nóng)作物健康生長情況的實時數(shù)據(jù)，已在美國批量應用。美國加州 Camalie 葡萄園應用了精確灌溉系統(tǒng)，它在 4.4 英畝區(qū)域部署了 20 個 Crossbow 公司的Mica2dot 節(jié)點，組建了土壤溫濕度檢測網(wǎng)絡，實現(xiàn)了

20、精量控制灌溉，該系統(tǒng)在提高葡萄產(chǎn)量和葡萄甜度的同時， 大幅度節(jié)約了灌溉用水，節(jié)水量可達 16%-30%。日本富士通公司開發(fā)的富士通農(nóng)場管理系統(tǒng)以全生命周期農(nóng)產(chǎn)品質量安全控制為重點，帶動設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、智能畜禽和智能水產(chǎn)養(yǎng)殖，實現(xiàn)設施農(nóng)業(yè)管理、養(yǎng)殖場遠程監(jiān)控與維護、水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)全過程的智能化。2012 年，無錫陽山鎮(zhèn)專門開發(fā)桃園種植技術的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了高科技種桃，令人嘆為觀止。該鎮(zhèn)有 25 畝桃林作為物聯(lián)網(wǎng)種植園的示范基地，由22 個傳感器和 3 個微型氣象站組成的監(jiān)測系統(tǒng)充當“智慧桃農(nóng)”。該系統(tǒng)可以實時監(jiān)測桃園土壤的溫濕度及桃樹葉面的濕度等數(shù)據(jù)， 并且可根據(jù)相應數(shù)值來決定是否補充水分等。

21、如果積累了豐富的實際數(shù)據(jù)后，還可以利用統(tǒng)計分析方法，找出水蜜桃的質量與生長環(huán)境的關系， 從而確定水蜜桃的最佳生長環(huán)境因素， 指導今后生產(chǎn)出更優(yōu)質的水蜜桃。 這種綠色農(nóng)業(yè)種植模式有效壓縮了成本， 提高了經(jīng)濟效益，實現(xiàn)了高產(chǎn)、優(yōu)品的種植目標。5.智能農(nóng)業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)技術物聯(lián)網(wǎng)是以感知、識別、傳遞、分析、測控等技術手段實現(xiàn)智能化活動的新一代信息化技術，其特征是通過傳感器等方式獲取物理世界的各種信息， 結合物聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等網(wǎng)絡進行信息的傳送與交互， 采用智能計算技術，對信息進行分析處理，從而提高對物質世界的感知能力， 實現(xiàn)智能化的決策和控制。 物聯(lián)網(wǎng)的感知層主要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的感知、 作物的狀態(tài)感

22、知和動植物的質量監(jiān)測等；網(wǎng)絡層主要實現(xiàn)感知層所獲得信息到應用層的傳輸， 通過現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡傳感器、互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)絡或者未來的 NGN網(wǎng)絡（下一代網(wǎng)絡）來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；應用層首先通過數(shù)據(jù)清洗和融合、 模式識別等手段形成最終數(shù)據(jù)， 然后提供給生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、生長系統(tǒng)、追溯系統(tǒng)使用。5.1 農(nóng)業(yè)信息感知農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知層通過多種傳感器（網(wǎng)絡） ，實現(xiàn)對農(nóng)產(chǎn)品的種植、養(yǎng)殖、儲運等環(huán)節(jié)的信息感知。5.1.1 作物生長環(huán)境感知作物生長環(huán)境感知設備主要測量農(nóng)作物生長環(huán)境中的溫度、濕度、相對 pH值等物理量。（1） 土壤水分傳感器土壤中的水分是農(nóng)作物發(fā)育、生長的重要條件。土壤水分傳感器用于對各類土壤水分進行在

23、線實時測量， 使得既不影響作物生長又不浪費水資源， 可應用于土壤墑情監(jiān)測、節(jié)水灌溉、溫室控制等。（2） 土壤 pH值傳感器土壤的 pH 是農(nóng)田土壤信息中的一個十分重要的參數(shù)，目前使用的傳感器是光纖 pH值傳感器，具有抗電磁干擾、安全可靠并可用于在線遙測等特點。（3） 土壤養(yǎng)分傳感器土壤養(yǎng)分是指土壤提供給作物生長的必須營養(yǎng)元素， 包含土壤有機質、氮、磷、鉀以及交換性鈣和鎂等 13 種元素。在土地上播種施肥以前，測量土壤養(yǎng)分有助于更好地利用土壤自身含有的養(yǎng)分，同時及時補充含量不足的元素。（4） CO2濃度傳感器CO2濃度傳感器能夠檢測出大氣環(huán)境中 CO2的氣體含量，常常用于溫室環(huán)境決定是否增施氣肥

24、或通風換氣等。（5） 圖像采集設備圖像采集設備可以采集農(nóng)作物生長狀態(tài)的直觀信息，用于疾病、病蟲害等異常狀態(tài)判斷。5.1.2 養(yǎng)殖環(huán)境感知養(yǎng)殖環(huán)境感知包括牲畜禽舍的環(huán)境感知、 水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境感知等，感知信息包括溫度、濕度、水體 pH值、水溶氧、禽舍氨氣、致病性細菌濃度等。（1）氨氣傳感器氨氣傳感器用于檢測畜禽舍環(huán)境中氨氣含量，以決定是否需要通風換氣和清楚糞便，確保禽畜產(chǎn)品的質量和產(chǎn)量。（2）水溶氧傳感器水溶氧與空氣中氧氣量、水溫、水中各鹽類和藻類、風力、流動等因素有關，其濃度會動態(tài)變化，這就需要用水溶氧濃度傳感器來測定水體溶氧量， 以決定是否增氧以確保水體養(yǎng)殖生產(chǎn)安全。5.1.3 動物識別與生理感

25、知動物識別與生理感知主要通過建立牲畜標識系統(tǒng)，并利用各種動物生理傳感器來實現(xiàn)畜牧養(yǎng)殖自動化和智能化。（1）動物耳標通過施加于牲畜耳部的耳標標識來證明牲畜身份和承載牲畜個體信息。一旦發(fā)生疫情和畜產(chǎn)品質量等問題，即可追溯其來源，分清責任。（2）留胃式電子標簽電子標簽通過傳感器采集牲畜的生活習慣和健康狀態(tài)， 記錄采食、運動量、疾病發(fā)生率等，還可以幫助飼養(yǎng)場掌握牲畜的發(fā)情期，篩選品種。5.2 農(nóng)業(yè)信息傳輸信息傳輸通常經(jīng)過接入網(wǎng)和主干網(wǎng)兩步驟。主干網(wǎng)指互聯(lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)，是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡；接入網(wǎng)完成信息的短距離傳輸匯聚。（1） ZigBee 短距離傳輸技術 ZigBee 是一種便宜、功耗低的近距離

26、無線組網(wǎng)通信技術，特點是低速率、低功耗、低成本、自配置和靈活的網(wǎng)絡拓撲結構。（2） 無線地下傳感器網(wǎng)絡無線地下傳感器網(wǎng)絡主要應用于農(nóng)業(yè)土壤監(jiān)測中。5.3 農(nóng)業(yè)信息處理（1）農(nóng)業(yè)病蟲草害識別目前的農(nóng)業(yè)病蟲草害識別方法主要是靠提取農(nóng)作物圖像中的顏色特征參數(shù)結合模式識別技術和各種分類算法，進行相應的識別處理。（2）施肥精準控制精準施肥在每一操作單元上按照土壤肥力變異狀況、田間雜草及病蟲害分布情況生成處方圖，再結合 GPS控制施肥機或噴藥機實現(xiàn)定點、 定量施肥，大大提高了肥料利用率和施肥經(jīng)濟效益，減小了對環(huán)境的不良影響。6.智能農(nóng)業(yè)的問題與解決辦法6.1 存在的問題（1） 智能感知器的成本問題目前，農(nóng)

27、業(yè)環(huán)境和動植物群（個）體信息采集和傳輸?shù)母兄O備成本相對還比較昂貴。如農(nóng)產(chǎn)品供應鏈上的電子標簽，生產(chǎn) 100 萬個的成本約為 14 美分/ 個。除此之外還有實施 RFID 所需的基礎設施的成本，如閱讀器的購置價格等。因為農(nóng)產(chǎn)品的本身價值并不大，使用 RFID 所增加的成本相比之下顯得過高，目前只適用于一些高價值的農(nóng)產(chǎn)品。（2） 農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡體系的功耗問題由于農(nóng)作物生產(chǎn)周期較長，傳感器節(jié)點數(shù)量較多，如果經(jīng)常更換電池將是一項耗資巨大的工作。如何有效節(jié)省電能、延長網(wǎng)絡的生命周期，是面向大規(guī)模農(nóng)田種植的無線傳感器網(wǎng)絡需解決的重要問題。（3） 物聯(lián)網(wǎng)感知節(jié)點上數(shù)據(jù)高效傳輸問題農(nóng)業(yè)監(jiān)測區(qū)域分布大量傳感器節(jié)點（ sensor node）和少數(shù)匯聚節(jié)點（ sink node），傳感器節(jié)點負責采集相關數(shù)據(jù)信息，最終將數(shù)據(jù)傳送至匯聚節(jié)點。由于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具有感知數(shù)據(jù)量大、無線通信帶寬低、時效性強