基于物联网技术的智能农业系统设计计划书

智能能农业物联网计划书

一、智能农业概述

在农业生产过程中，农作物的生长与自然界的多种因素息息相关，其中包括大气温度、大气湿度、土壤的温度湿度、光照强度条件、CO2浓度、水分及其他养分等等。传统农业作业过程中，对这些影响农作物生长的参数进行管理，主要依靠人的感知能力，存在着极大的不准确性，农业生产也就成为一种粗放式管理，达不到精细化管理的要求。

随着科学技术的发展，伴随着城镇化改革的进行，在农业生产过程中，越来越多的劳动力被解放出来，劳动力成本不断增加，传统农业无法进一步的发展，也逐渐滞后于社会的发展。因此，对传统农业的要求在不断提高，将先进技术应用于农业将得到广泛推广，智能农业随之产生。

托普物联网指出所谓的智能农业，指的是将人工智能技术应用于农业领域的一项高新技术。智能农业系统覆盖了从影响农业生产的自然参数的采集，到利用知识推理和计算机技术进行参数分析，最终通过农业专家系统指导农业生产的整个生产管理链。智能农业主要涉及的关键技术包括检测技术、嵌入式技术、通信技术等。

也有人认为智能农业是指在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式，就是农业先进设施与露地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。它集科研、生产、加工、销售于一体，实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产；它集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科，以现代化农业设施为依托，科技含量高，产品附加值高，土地产出率高和劳动生产率高，是我国农业新技术革命的跨世纪工程。

智能农业产品通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。智能农业还包括智能粮库系统，该系统通过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机的连接进行实时观察，记录现场情况以保证量粮库的温湿度平衡。

二、智能农业系统的优势特性：

（1）反馈控制

反馈控制是实现控制系统稳定、可靠及自动化的关键技术，智能农业系统在系统的架构上看，也必须是反馈控制系统，而且是负反馈控制系统，形成的是闭环控制。从农业参数的采集、处理到MCU调控，应该形成闭环负反馈系统，否则将失去智能化的特性，失去自动控制的特点。

（2）自主控制

自主控制指的是系统的控制核心具备自适应的调整能力，包括自学习能力和自整定能力。农业系统本身是一个非线性系统，其外在扰动和内在扰动无规律可言，在建立对这些无规律的参数实现调控的系统时，就需要使得其具备自主控制的能力，以实时处理非线性数据。

三、智能农业系统设计概述

为了对农业生产起到指导作用，智能农业系统需要对主要的农业生产影响因素进行监测和控制。整套系统主要利用传感器技术、通信技术及计算机技术实现其功能。利用传感器对不同的影响因素进行信号的采集，并做初步的处理后，通过无线通信技术传输到上位计算机中，由计算机进行数据的分析和管理，并经过时间上的数据积累，与农业专家一起，构建具备初步完善的专家数据平台，给农业生产带来指导性作用。同时，为了调节不适合农业作物生长的因素，仍然需要一套完备的下位机控制系统，实现被监测参数的调节和完善。智能农业系统整体组成框图如下图所示。

物联网智能农业系统所使用的传感器需要满足农业生产的要求，实现数据的实时采集。本系统采用的都是国外进口专业传感器，具有稳定性好、精度高等特点，在实际应用过程中，效果显著。通信部分则采用无线通信方式，农业基地的空旷性给无线通信的实现带来了便利，有线通信反而会对农业生产产生影响。M2M汇聚节点作为所有参数的集中点，采用了32位的ARM处理器来实现，采用了TINYOS操作系统进行资源的管理，性能更稳定。PC机上位机监测管理系统则利用目前较新的Silverlight组件来实现，.Net的应用更为完美。

四、智能农业关键技术

1.传感器：

低成本、环境适应性、可靠性、微功耗、安全性

2.RFID：

频率选择、天线技术、低功耗技术、封装技术，定位与跟踪、防碰撞与安全技术等。

3.网络互联：

分布式传感器→汇聚节点，采用ZigBee，适于环境变化的多跳、自组织通信技术，互联网接入。

4.智能信息处理：

逻辑思维→形象思维；知识工程；云服务；人机和谐；现代信息服务产业。

五、智能农业的应用领域

1.资源：农地整治重大工程监管；基本农田数量、等级、利用效率、环境质量网络化管理;农用水资源管理

2.环境：农田土壤、地表与地下水环境、光热、小气候

3.生产：作物生产：土壤理化参数、水、肥、保、苗

设施农业: 生物环境控制与管理信息系统

养殖生产: 个性化生理、健康、喂养监测管理

4.农产品与食品：产地环境、产品储存、物流、营销

5.农业装备：服务作业调度、工况监控、远程诊断服务

六、总结

智能农业运用了物联网技术，云计算技术，移动互联网技术等多种技术的融合，眼神，拓展，提升了农业智能化水平。通过物联网技术感知有关土壤水分，肥力，作物苗情，通过感知技术，地理信息系统，全球定位系统实施情况做出生产决策。通过互联网技术将信息传送到云计算中心，计算出结果再送到智能终端。这些技术日渐成熟，并且逐步的应用到了智能农业的生产之中，提高了农业生产的管理效率，提升了农业产品的附加值，加快了智慧农业建设的步伐。