物聯網技術在農業的應用研究3篇

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物聯網技術在農業的應用篇1

物聯網技術是新一代信息技術的重要組成，對人類發展有重要意義。我國作為一個農業大國，疆域遼闊，而氣候復雜、自然災害頻發，要保障農業的健康發展、提高其現代化水平，就要積極引入物聯網技術，并對該技術的應用增加了解、完善應用措施。

1基于互聯網技術的現代農業節水灌溉實現的結構體系

1.1節水灌溉系統網絡構架

實現現代農業的節水灌溉，就要對農業數據和灌溉進行精準的分析和控制，因此在該網絡構架基于傳感器、通信技術和控制等為基礎的監測系統，要具備監測信息采集、數據傳輸和處理等幾項功能。

1.2監測信息采集及控制終端

監測信息采集及控制終端，也就是網絡感知進而控制層，主要對土壤中的水分進行數據量化，實時監測該區域內土壤水分情況，傳感信息節點會分布在監測區的各個角落，保證信息采集的完整性和科學性。同時，節點對采集到的信息進行初步處理，再使用其它節點完成到匯聚節點的傳輸工作。之后，信息會被傳送到網關，最后是監控中心。在感知土壤水分信息中使用的傳感器，主要有頻域型和時域型2種，前者使用的是電磁脈沖原理，操作簡單、安全、快速、準確，并且具備自動化、寬量程等優點。

1.3數據傳輸層

數據傳輸層的任務就是將匯聚節點傳來的信息，通過無線通信技術傳達至網關，這一過程需要保證路由協議和網絡安全協議的安全性、合理性和有效性，能夠保證信息傳輸的安全可靠。與工業應用相比，農業物聯網技術運用會受到氣候、農作物生長環境、作物生長狀況等多方因素影響，但農業對其時效性要求較低，容許存在一定的時間偏差。從實際應用經驗和發展需求來講，ZigBee技術由于帶寬較寬、傳輸快，而且兼容性能和抗干擾性能好，在未來農業物聯網技術發展中將成為傳輸層的重要媒介。

1.4數據終端處理層分析

數據終端處理層也是控制終端，監測中心在處理完收集到的數據后，會將其傳送到監控平臺。用戶根據接收到的土壤水分信息和灌溉決策開啟命令，而控制終端則會將數據存入數據庫中，便于人們提取數據了解土壤濕度參數等問題。同時，設計可實現界面編程，可以使用戶在使用過程中讀取數據簡化，能夠更直觀完成操作。

2物聯網構架系統其它要點分析

2.1系統供電策略的實現

在基于物聯網技術的節水灌溉系統中，其重要部分就是利用信息節點實現，對電池更換需求量大，因此在建設該網絡系統的過程中，要考慮到供電節能策略，比如使用太陽能電池板，既能保證系統用電需求，同時還能起到良好的節能效果。而在系統中使用能耗較低的無線通信模塊、動態電壓調節技術和動態功率管理技術都可以減少系統對電能的消耗，實現節能目標。

2.2系統管理分析

物聯網系統的構建和運行過程中，都需要對其內部數據進行科學管理，不僅要定義其中的數據表結構，還要做好數據維護工作。此外，系統管理中對系統運行的維護同樣不可或缺，用戶的賬號、權限、信息等都需要保證安全性和完整性。值得注意的是，不要忽略對待定領域的知識管理，也要保證其規范性。

2.3信息查詢、分析功能

在系統功能中，信息的查詢、收集和數據分析，是需要切實保障的。搜索信息可以采用點位查找、空間查找等不同的方法，并用圖表等形式將結果表達出來;在系統中，數據收集工作是根據各個地點進行的，可以精準整理經緯度信息，監控計算機則在接收到數據之后，由中心計算機進行精確的地點布設。

3結束語

在現代農業節水灌溉中，物聯網技術的應用可以搭建起一個有效、合理的系統框架，在搭建過程中要注意各個層次功能的實現，未來將實現軟件和服務結合、大數據和連接的應用等，要不斷發展系統構架，同時做好維護工作。

作者:包萬才 單位:甘肅亞盛亞美特節水有限公司

物聯網技術在農業的應用篇2

物聯網技術的誕生,為很多的行業帶來了便利。舉例來說,物聯網已經普遍應用于軍事國防中,城市管理中,家庭醫療中,電子商務中,智能交通中,環境監測中等等。物聯網的廣泛利用主要是因其具有智能感知的特點,識別的特點,普適計算的特點,網絡的融合應用特點,它被定性為信息產業的第三次浪潮。農業生產中也看到了物聯網的優勢,也開始利用起物聯網的作用來加大農業的發展力度。利用物聯網技術,可以對農業生產中的節水灌溉領域得到有效的管理,利用物聯網技術的信息平臺,可以與外界進行有效的信息溝通,從而得到更先進的節水灌溉模式。把傳統的灌溉方式轉變成先進的方式,進一步提高了農業生產率。

1物聯網研究

物聯網技術的誕生為很多行業帶來了便利,它被應用于很多行業中,可以達到很多預期想要的結果。那何為物聯網,它的含義就是把傳感器鑲嵌在電網中,鐵路中,橋梁中,隧道中,公路中,建筑中,供水系統中等等物體內,利用物聯網的特點與互聯網進行整合工作,從而達到社會和物理系統的有效融合。在物聯網廣闊的網絡中,強大的計算機群被應用于網絡中,可以對工作人員,機械設備還有一些基礎性的設施進行有效的把控。物聯網技術想要達到物與物之間的有效溝通,就需要對物體上的信息內容進行有效的監測和采集作業,再把信息傳輸到終端。對于信息的感知環節,可以利用的方法有兩種:第一種是利用了RFID射頻技術,此技術需要把標簽貼在感知對象上,從而進行信息的采集工作,然后把采集到的信息再傳輸到RFID系統中的信息管理內。第二種方法是可以把傳感器的節點放置在需要采集信息的位置和物理內,再利用具有傳感能力和處理信號能力的無線節點,把數據傳輸到網關,然后再利用各種通信設備傳輸到監控中心。

2用于節水灌溉的物聯網技術對其結構進行的研究

2.1內部結構

物聯網技術應用于農業灌溉環節中,主要利用的是物聯網技術的監測系統,此系統是基于傳感器的作用,控制系統的作用,嵌入式的計算機作用,通信技術的作用共同運行的系統。此系統經過研究可以劃分為三個網絡層:監測信息網絡,采集網絡和控制網絡。也可以理解為網絡的感知層,控制層,監測數據的傳輸層,數據的終端處理層。

2.2對網絡感知和控制層的研究

植物的健康生長離不開水分和營養物質,而水分的來源主要來自于土壤中存在的水分,營養物質也是來自于土壤中存在的營養成分,兩者是缺一不可的。而這兩個生長條件,經過科學研究,是可以通過人為進行調控的,所以,對于土壤的水分進行監測的環節是農業生產中必不可少的一項內容。對于農業節水灌溉決策來說,也是擁有著非常重大的意義。監測環節所要利用的就是物聯網技術,物聯網技術中的網絡感知特點,還有控制層的特點,可以利用數據進行土壤水量的量化工作。土壤的各個節點都設置了監測設施,每一個節點都可以實時的反應出控制區內的信息,從而達到監測土壤水分的目的。對于采集回來的信息可以在節點內進行處理,然后通過其他節點傳輸到匯聚節點,隨后利用無線通信技術把采集到的信息傳輸到網關。再利用數據傳輸線或者是Internet技術把信息傳輸到控制中心,控制心中對傳回來的信息進行分析處理,再把做出的決策傳輸回去,從而控制灌溉設備。物聯網技術中所要利用的感知傳感器類型有兩種,一種是FDR類型,一種是TDR類型。這兩個類型可以被叫做頻域類型和時域類型。而普遍使用的是FDR類型。此類型是一種反射儀,它是被用于測量土壤水分的儀器,它所利用的原理是電磁脈沖的原理,探測電磁波在介質中的傳播頻率來得知土壤的表觀性的介電數,根據這個介電數得到土壤的含水量。此類型的優勢在于,它可以更方便安全的,準確快速的探知含水量,還可以定點連續,達到自動化,寬量程以及少標定的監測,依據這些優勢,此類型是最好利用的類型。目前,此類型的傳感器有很多種,例如:NHSF48土壤水分傳感器,NH148土壤溫濕鹽分一體性的傳感器,NHSF50土壤水分傳感器,NHCS650NHCS655土壤水分溫度電導率傳感器,Hydra土壤溫度水分鹽分傳感器等。在選擇微處理器環節時,可以選取CC2530。它所擁有的優勢是:材料成本低下,可以設立強大的網絡節點,它還利用了RF收發器的良好性能,還有很多強大的功能合為一體,最重要的是,它還擁有著不同的運行方式,特別適用于低功耗要求的系統中。它還擁有著轉換時間短,可以保障低能消耗的工作方式。CC2530F256的優勢在于,可以提供非常強大的,具有完整性的解決方案。CC2530F64可以提供非常強大的,具有完整性的遠程控制方案。在農業生產中的節水灌溉環節,可以利用繼電器來控制灌溉設備的通電環節和斷電環節,還可以利用電磁閥進行管道水的控制,達到流通和關閉的目的。

2.3數據的傳輸層研究

數據的傳輸層對于物聯網技術來說,是非常重要的一個環節,它必須把采集到的數據進行有效的傳輸,才能達到物聯網技術的傳輸能力。傳輸層的工作過程是:把匯聚點傳輸過來的數據,利用無線通信技術傳輸到網關,再利用合理的有效的路由協議,把數據能夠更安全更可靠的傳輸到監控中心。農業生產中利用物聯網技術與工業利用物聯網技術具有很大的差異性,農作物的生長環境特別復雜,環境也會影響無線通信的傳輸,隨著農作物的生長狀態不斷變化,也會對無線傳輸產生影響。農業生產所需要得到的信息不需要時效性,如果傳輸過程中有延持時,對農業生產來說,也不會有太大的影響。農業生產中所利用的物聯網的通信技術有:ZigBee通信技術、WiFi通信網絡、GPRS通信和藍牙通信等。其中的ZigBee通信技術,它的功用非常有效,它具有功耗低下,數據可靠傳輸,容量大以及兼容性和安全性好的特點,還具有成本低的優勢。此通信技術已經被應用于工業方面,家庭自動化方面,農業自動化領域。此技術也廣泛應用于農業生產中,它可以有效的使節點的信息達到有效的傳輸,從而進一步達到想要達到的目標。WiFi通信網絡所利用的是網絡資源,它的優勢是可以使無線網絡所要通信的距離延長,而且還覆蓋了更為廣闊的面積,而且使用成本低下,其兼容性也很強,傳輸的速度快等優勢,此技術已經在國內很多領域被廣泛利用。GPRS通信技術,它的工作模式是分組數據的承載,它具有的優勢是可以實時在線,高速傳輸,快速登錄等等,它主要被廣泛應用于手持式的設備之中,也廣泛應用于農業物聯網中。它沒有距離的要求,卻需要交付通信的費用。藍牙通信技術是在短距離內進行的無線通信,擁有藍牙功能的設備之間都可以利用藍牙進行有效連接,傳輸速度也比較快,主要是此技術不會受到外界的干擾,所利用的頻譜在各個國家都不會被限制。所以,把藍牙通信技術應用于農業物聯網中,會有很好的效果。這四種方式是物聯網技術中經常利用的通信方式,它們各有各的優勢和特點,還可以根據他們的特點應用于不同的場景中。另外,還可以把這四種方式進行有效的整合,可以達到更高效的傳輸目的。如果從發展的角度和實際利用的角度來看,ZigBee通信技術更有利于農業物聯網系統的傳輸質量,因為它擁有較寬的帶寬,其傳輸的速度較快,兼容能力也很高,還有很強的抗干擾能力,可以說它是農業物聯網系統中最重要的介質,也是研究人員重點研究內容之一。

2.4數據的終端處理

數據的終端處理也叫控制終端,此環節的工作是監測中心把收集到的數據進行有效的處理,再把數據內容傳輸到監控平臺內。然后,用戶會根據這些傳輸回來的內容制定有效的決策,從而確定是否開啟灌溉設備。另外,還可以通過采集到的數據了解農作物的土壤參數,而且還可以把數據存儲到數據庫中,方便以后的調取。

3未來發展趨勢

3.1軟件和服務為中心

未來智能化的農業節水灌溉主要是以軟件和服務為重點核心內容,農民只需要通過數據的傳輸而獲得決策內容,不需要擁有技術。另外,用戶還不需要利用硬件來維持系統的完整性,利用物聯網技術就可以得到數據。

3.2大數據連接

采集到的數據如果沒有數據連接,那么采集到的數據都不能被有效利用,存在了信息孤島現象。物聯網技術的利用可以使數據進行連接和共享,從而避免孤島化的現象發生。

3.3利用關聯進行決策轉變

農業生產中的節水灌溉,利用的是蒸發蒸騰量的決策內容,它的決策來自于關聯關系數據,從而最終得到水信息的預測。此環節的有效利用有利于水資源的優化配置,還可以達到抗旱減災的提前防范要求,從而避免了損失的發生。

結束語

綜上所述,物聯網技術為農業生產中的節水灌溉環節帶來了優勢,因此研究人員要加大對物聯網技術的研究,從而開發出更多的技術,進一步促進農業生產的快速發展。

作者:侯健 單位:黑龍江省虎林市八五六農場水務局

物聯網技術在農業的應用篇3

在農業灌溉中，對水資源進行管理極其重要。隨著科技的不斷發展，需要摒棄傳統的管理方法，將粗放式逐步改為集成式，并大力推廣自動化技術的應用。眾所周知，我國是農業大國，但是在灌溉方面，我國的自動化技術仍然處于落后狀態。因此，為了使我國的農業得到高效發展，要進行動態管理，通過使用傳感器等對農作物的生長情況進行實時監測。另外，由于我國的水資源匱乏，為了提高水資源的利用率，在對農作物進行灌溉時，可以充分利用雨水等進行供水，還可以使用噴灌、滴灌技術，在滿足農作物生長需求的同時，減少對水資源的浪費。

1物聯網特征

1.1互連性

物聯網中最關鍵的核心部分是互聯網，物聯網技術就是把無線、有線網絡和互聯網結合起來，并將所需的信息及時通過網絡傳輸出去。對于收集到的信息通過感知層的傳感器傳輸到傳輸層，一般來說，所收集的信息數據都是比較龐大的，這樣就變成了海量信息，因此，在傳輸的時候，要想確認數據的科學性和時效性，物聯網就必須適應各種網絡協議。

1.2感知性

物聯網技術是各種感知技術的廣泛應用，因此物聯網離不開傳感設備，物聯網的感知層包括大量的多種類型的傳感器，全球定位系統（GPS）、射頻識別（RFID）、激光掃描器、紅外感應器等信息傳播設備，類似于人體的各個器官，同時發揮著不同的作用，是物聯網技術的重要組成部分。

1.3智能性

物聯網不僅具備智能處理的能力，可以智能控制物體，還可以對傳感器與計算機進行連接。物聯網結合了智能控制技術和傳感器技術，同時還運用各種先進技術擴大了物聯網的應用范圍，如模糊識別技術和云計算技術等。物聯網可以在傳感器采集的大量信息中進行分析和處理，識別出對生產生活有用的數據，從而適應用戶的各種需求，同時發現新的應用模式，并在新的領域進行應用。

2我國農業物聯網發展現狀

隨著科學技術的快速發展，為農業方面應用物聯網技術創造了條件?，F階段，越來越多的國家開始在農業方面應用物聯網技術，而且在農業發展的各個方面都取得了較大成績，為新興農產品及產業做出了較大貢獻。2014年初，馬凱副總理在全國物聯網電視電話會議上指出要牢牢抓住物聯網發展的良好時機，促進物聯網的健康發展，切實提高物聯網體系的競爭水平。物聯網發展到現階段已從最初的概念階段過渡到應用階段，我國的各個有關部門也出臺了有關農業物聯網的發展策略，加快農業物聯網的建設水平，促進我國農業的健康、可持續發展。

3物聯網技術在節水灌溉中的應用

3.1系統網絡構架

被系統網絡構架控制的對象為多個區域農田的灌溉設備，系統是由監控室、無線通訊網絡、農用通訊設備的采集裝置和設置于水泵邊的執行機構控制系統組成。自動灌溉是由監控系統來實現的，主要是在灌溉水出口設置控制系統和信號收發裝置及傳感器反射信息。灌溉開始時，無線網絡會將灌溉信息傳送到遠程的監控室，監控系統會隨之打開灌溉調節閥進行供水灌溉工作且提示相應的報警信息，當預定的灌溉水量達到設定值時，調節閥會自動關閉?，F場的環境變化由農用通訊設備利用傳感器進行檢測，數據傳向服務器送到使用GPRS無線網絡?？刂菩盘栞敵龅姆绞绞沁h程監控室的PC機利用服務器分析和計算采集到的數據，在實時決策后發出控制指示，對執行機構予以控制。

3.2無線傳感器網絡

在節水的過程中，可以運用無線傳感技術。無線傳感技術主要是運用ZigBee自組網技術。ZigBee自組網技術是一種龐雜度低、功能消耗低、數據重復率低、成本低、具有較高的可信度、容量較大的網絡雙向無線通訊技術。主要由使用層、網絡層、控制層和物理層組成。有線傳輸網絡存在著高成本、網絡布線復雜、出現問題時維護繁瑣、靈活性較差、擴展性不強等問題，而ZigBee無線傳感網絡系統無此弊端。ZigBee無線傳感網絡系統在農業領域中主要負責控制蔬菜大棚的室內溫度、空氣的濕度、土壤的酸堿度。

3.3系統供電策略

在農業節水灌溉中物聯網系統是利用無線電磁閥和無線傳感信息節點來實現監控網中最關鍵的部分，由于該系統分布廣泛，更換電池的頻率很高，所以，在建設網絡系統時，應該選用太陽能電池板，并選用適合的節能措施。在節能方面一般有兩種方式：使用能耗低的無線通信模塊；選擇動態電壓調節技術和功率管理技術。舉例來說，在農田灌溉后，關閉這一區域的電磁閥電源和傳感器，就可以達到節能目的。

3.4系統功能特點

3.4.1系統管理

物聯網系統主要功能是對系統內部數據進行管理，同時對數據表的結構進行定義，并對其進行維護。同時物聯網技術還可以維護系統的正常運行，保護用戶的賬號、權限、文件、信息的完整。物聯網系統還可以對待定領域的知識進行規范化的管理。

3.4.2調控噴灌機

將土壤的墑情等數據收集起來，同時將灌溉的計劃非常科學地制定出來，在調控噴灌機的時候利用GPRS網絡遠程，從而使灌溉實現全自動化。

3.4.3關于查詢和收集及搜索性能

利用不同的方法進行搜索信息，然后將結果利用圖表和其他的不同形式表達出來。搜索的方法主要有點位查找、空間查找、邏輯形式結合的形式。

3.4.4收集數據自動確定

終端的數據收集工作主要是根據不同的地點自動進行，通過把精準的經緯度數據收集好發送到進行監控行為的計算機，中心計算機將標示數據收集單元精確的定位布設地點。3.4.5數據分析功能針對不同屬性進行不同區段的分析，結果以專題圖形式提供，可供打印輸出。

4結語

在政府對農業物聯網技術的大力支持下，通過科研單位深入研究，已獲得了不錯的效果。然而作為新生現代信息技術的物聯網，尚未在農業領域中得到廣泛的應用，還處在初級階段，有許多不足之處。所以，對于出現的問題要積極解決，促進其在農業領域應用，使其達到產業化、標準化、規?；?，使農業物聯網的重要作用得到充分發揮。人們的生活質量與農業息息相關，國家的發展水平也受其直接影響，農業物聯網的廣泛應用，將對我國農業有很好的促進作用。

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作者:王曉燕 單位:張家口市水文水資源勘測局