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農業物聯網產業如何走?看三大關鍵技術和四大核心應用-【鑫芯物聯】

2018-06-05  來自: 成都鑫芯電子科技有限公司 瀏覽次數:2335

中國雖然是農業大國,農業就業人員超過2個億,但每年仍然會進口大量的糧食。隨著信息技術的快速發展,中國有希望改變目前農業勞動力人口多、但生產效率低這一現狀。物聯網技術作為農業的重點應用領域,已經用在了農業的諸多方面,主要包括環境監測,氣象、天氣檢測,溫濕度控制,智能節水灌溉,產品安全與溯源,設備智能診斷管理等。本文主要講了目前農業物聯網方向的三大關鍵技術,感知技術、傳輸技術以及處理技術和四大核心應用,生產環境監控、動植物生命信息監控、智能農機聯網以及農產品質量溯源等。

農業物聯網產業如何走?看三大關鍵技術和四大核心應用-【鑫芯物聯】|新聞資訊-成都鑫芯電子科技有限公司

作為集成新一代信息技術的戰略性新興產業之一,物聯網備受各界關注。農業是物聯網技術的重點應用領域之一,也是物聯網技術應用需求最迫切、難度最大、集成性特征最明顯的領域。近幾年,物聯網技術已被應用到農業的諸多領域,包括農業環境監測、溫室大棚生產控制、節水灌溉、氣象監測、產品安全與溯源、設備智能診斷管理等方方面面。對于物聯網技術在農業中的應用,基礎技術是傳感器網絡的完善。傳感系統的完善與否直接影響著整個農業物聯網技術的運行。農業物聯網由感知層、傳輸層和處理層構成。感知層的傳感器技術、條碼技術、全球定位等技術采集的數據信息通過傳輸層的有線、無線傳感器網絡技術和移動通信技術傳輸到處理層的農業預測、診斷、控制、決策以及預警等智能化模塊。

一、農業物聯網的三大關鍵技術

1、農業物聯網感知技術

感知層主要包括各類傳感器及節點技術、全球定位系統技術和條形碼技術等,實現對土壤水分、環境溫濕度、家禽水產健康狀況等信息的采集功能,是農業物聯網的關鍵技術。

目前,光溫水氣熱等環境傳感器應用相對成熟,土壤傳感器是研究的熱點,通過電磁波反射或吸收能量水平的大小可判斷土壤結構,根據離子選擇性膜電極與被測離子溶液間的點位輸出可測定土壤里的特定離子。利用光學和電磁學原理制成的動植物生命信息傳感器也是研究的熱點和難點之一。

2、農業物聯網傳輸技術

當前,我國農業物聯網中的傳輸技術主要為無線和有線傳感網絡技術以及移動通信技術。其中,無線傳感網絡技術的應用最為普遍,國外無線傳感器網絡應用已經到了實踐階段。

荷蘭的一個農業物聯網項目將無線傳感器網絡技術應用到馬鈴薯生長環境的監測中,生產者可根據監測結果控制疫病,從而實現防患于未然。我國農業物聯網的信息傳輸技術處于試驗階段,有學者構建無線傳感網絡監控系統,該系統可對種植環境進行實時監測,園區布置的傳感器節點可采集土壤與空氣的溫濕度、CO2 的濃度以及光照強度等參數。

3、農業物聯網處理技術

農業物聯網處理層的技術包括云計算、云服務和模塊決策,這個層面是將采集的數據信息轉化為實際的操作,利用控制模型和策略對相關農業設施進行智能控制,比如打開水龍頭、關閉燈光、自動施肥等。

智能決策是預先把經驗和專家知識輸入模塊,通過推理模擬思維,為農業生產提供技術參考,比如對農田肥力、灌溉、病蟲防治、動物飼料配方和園藝設施等方面提供技術支持。智能預警是以數學模型為手段,對實際不正常狀態進行報警,給出危害提醒。

二、四大核心應用領域

按照監測對象的不同,物聯網系統可以分為農業生產環境監控物聯網、動植物生命信息監控物聯網、農機作業監控物聯網、農產品品質檢測與質量安全追溯物聯網等。

1、農業生產環境監控物聯網

農業生產監控物聯網,主要指利用傳感器技術采集和獲取農業生產環境各要素信息,如種植業中的光照、溫濕度,二氧化碳濃度、土壤肥力、土壤含水量等參數,水產養殖業中的酸堿度、溶解氧、氨、氮、濁度和電導率,畜禽養殖業中的氨氣、二氧化硫、粉塵等有害物質濃度等參數,通過對采集信息的分析決策來指導農業生產環境的調控,實現種養殖業的高產高效。

農業生產環境復雜,需要在高溫、高濕、低溫、雨水等惡劣多變環境下連續不間斷運行,且傳感器節點布置稀疏不規則,布線不方便,而無線傳感器網絡組網簡單、無需布線,具有低成本、靈活的優勢,成為當前農業生產環境監控系統主要應用方式。

2、動植物生命信息監控物聯網

對植物信息采集的研究主要包括表觀可視信息的獲取和內在信息的獲取,表觀信息如作物苗情長勢、病蟲害、果實膨大狀況、生物量、莖干直徑、葉面積等信息,內在信息包括葉綠素含量、作物氮素、光合速率、種子活力、葉片溫濕度等,主要監測手段為光譜技術及圖像分析等;

對動物生命信息的監測主要包括動物的體溫、體重、行為、運動量、取食量、疾病信息等,通過相關監測,了解動物自身的生理狀況和營養狀況以及對外界環境條件的適應能力,確保動物個體健康生長,主要監測手段包括動物本體監測傳感器、視頻分析等。

3、智能農機物聯網

近年來隨著土地流轉的進行,農機作業范圍不斷擴大,農機作業信息滯后、時效性差、缺乏有效的監管手段,機收的組織者和參與者對信息快捷、準確、詳細的要求難以滿足等問題逐漸突顯。

如何通過技術手段有效地進行農機作業遠程監控與調度,提高工作效率和作業質量尤其是保障農機夜間作業質量和農機裝備的智能化水平,是農機物聯網發展的迫切需求之一。農機物聯網主要研究方向包括農機作業導航自動駕駛技術、農機具遠程監控與調度、農機作業質量監控等方面。

   4、農產品質量安全追溯物聯網

農產品信息感知技術主要包括農產品顏色、大小、形狀及缺陷損傷等外觀信息和農產品成熟度、糖度、酸度、硬度、農藥殘留等內在品質信息。

農產品質量安全與追溯對農業物聯網的運用集中在農產品倉儲及農產品物流配送等環節,通過電子數據交換技術、條形碼技術和RFID 電子標簽等技術實現物品的自動識別和出入庫,利用無線傳感器網絡對倉儲車間及物流配送車輛進行實時監控,從而實現主要農產品來源可追溯,去向可追蹤的目標。

在未來,隨著農業物聯網的發展不斷深入,從政府推動企業變革轉變為企業主動變革,這是未來農業物聯網化的終極趨勢。未來有部分企業將會依靠大量農業數據的分析、共享,挖掘利用來賺錢,改變農產品的生產方式和消費方式。


2018年6月5日

成都鑫芯電子科技有限公司編輯部

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