作者简介:王春萌(1978-),女,本科,助理研究员,研究方向:计算机网络及UI 设计。
收稿日期:2010-10-18
物联网在农业生产与食品安全中的应用
王春萌1,张大鹏2
(1.辽宁省农科院网络中心,沈阳110161;2.沈阳农业大学信电学院,沈阳110161)
摘
要:在我国农业生产流通中,生产效率和食品安全是必须考虑的两个重要问题,物联网可以很好地解决这些问题,
但是物联网在农业上广泛应用也面临着一些实际困难。关键词:农业生产;食品安全;物联网中图分类号:S126
文献标识码:A
文章编码:1672-6251(2010)12-0008-02
Application of Internet of Things in Agriculture Production and Food Safety
WANG Chunmeng 1,ZHANG Dapeng 2
(1.Liaoning Academy of Agricultural Sciences Network Center,Shenyang 110161;
2.College of Information and Electrical Engineering of Shenyang Agricultural University,Shenyang 110161)
Abstract:In China ’s agricultural production logistics,there are some questions about production efficiency and food safety,which could be solved by internet of things,while the application of internet of things in agriculture was faced with some practical difficulties.
Key words:agriculture production;food safety;the Internet of things
1物联网的作用
农业生产的一个目的是为人类提供充足而安全的
食物。现阶段我国由于耕地的逐渐减少,提高种植养殖业的生产效率极其重要,如何用世界上7%的耕地面积来养活世界上23%的人口始终是一个严峻的课题。现阶段我国的另外一个问题就是食品安全问题,几年来毒奶粉、地沟油等食品安全问题频发,如何对食品安全问题进行有效地控制,又是一个亟待解决的问题。
物联网是Internet 的一个演进,可以把物品和网络有效地连接起来。通过物联网可以有效地采集物品、环境的信息,既可以对物品进行某种控制,也可以对物品的来源甚至包括其流通环节进行监视[1]。通过对物联网特点的分析,再比照前面提出的农业领域的两个重大问题,可知通过应用物联网,可以较好地解决这些问题。
2物联网在提高农业生产效率方面的应用
我国的农业生产目前还处于一种人力、畜力、机
械混合型的粗放式运作模式,生产效率不高。造成这种情况的原因比较复杂,但重要的一点是由于对农业
生产环境参数不能做到精细采集,甚至不采集,或者不能根据这些参数有效地指导农业生产活动,这必然造成农业投入产出比较低。物联网的一个重要功能就是可以进行大量的、广域的农林参数采集,在以前无线传感器网络(WSN )的基础上更进一步提升其性能。物联网推出以后,会催生出大量价格适中的传感器和相关的微处理器,在数据传输时,可以借助于商用无线网络。在软件方面,大量的中间件会使传感器和网络的对接更加方便,而与物联网相关的网络协议一旦成熟,就会使搭建一个农业参数采集的网络和搭建现在常见的局域网一样简单可行。另外,借助于云计算的处理模式,可以把采集来的各种重要数据导入数据库,再通过专家系统对重要的数据进行处理,可以得到趋势性的结论来指导农业生产。综合以上分析,可知物联网将成为实现“精细农业”的重要推动技术之一[2]。
在无锡惠山区洛社镇张皋庄物联网农业示范区内,南瓜、冬瓜、西红柿、空心菜等各类水果蔬菜喜获丰收。该物联网农业示范区依托中国电信网络和
IDC 托管等服务支撑,利用现有的物联网技术和研发
优势,通过温度传感器使农民随时了解植物的生长温度,调节湿度传感器显示空气湿度,而光照传感器的数据可以让农民了解各时间各地的光照情况,参照植物所需要的最佳的生长环境进行调节,使植物生长全过程都在监控之中,从而实现数据化管理。在全方位的管理下,水果蔬菜等作物的个头大,食用更加营养。
3物联网在食品安全方面的应用
物联网的另一个功能就是可以对加入网络的各种物品进行有效的信息采集与管理,可应用于食品溯源。现在食品安全问题频发的一个重要原因就是消费者甚至管理者都无法知道自己消费食物的来源,出现问题时无从追溯,这使制假贩假、制毒贩毒的不法商家和广大消费者处于一个完全不对等的地位。当物联网逐渐在食品溯源中应用后,这种情况将会改变。很多食物都会有自己的信息标签,这种标签可以是二维码,也可以是RFID,消费者可以用比以前小很多的代价来知道自己的食物来源及其他相关信息。通过物联网的引入,可以使市场更加规范合理,减小消费者对于食品安全的担忧。
4结束语
现阶段,大陆售往香港的生猪都有电子标签,香港方面接收生猪时,都是采取无线模式读取生猪标签的信息,这样极大地增强了食品安全保障[3]。物联网会给农业生产和流通带来很多方便,如提高生产效率、增加食品安全等,但是物联网本身与农业结合,也需要克服以下几方面困难:
(1)物联网在农业领域的应用前景较好,但是我国农业的现状是大多数生产者无力采购昂贵的监控设施。想要把物联网大规模铺开,必须要求产品的价格足够低,否则性能再优良,也无法大规模应用。
(2)物联网的结构尚需完善。这里面既涉及到传感器、处理器等硬件,也涉及到物联网的软件和协议,这些大多数都是不完善甚至处于空白状态,需要尽快把国产器件、国内协议及相关的软件产品拿出来。
(3)物联网的运营模式需要摸索。中国有自己的国情,需要根据实际情况来探索运营模式,好的运营模式才能通过物联网把设备生产者、服务提供者、设备使用者紧密联系起来,使各个方面合理地享用物联网这个大蛋糕。
农业生产的很多问题都可以通过物联网来解决,但是物联网应用于农业也需要克服一些问题。农业是否能和物联网紧密结合,提升自己的生产品质,还需要时间来证明。
参考文献
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[2]金攀.用物联网提升现代设施农业[J].农机市场,2010,(3):28.
[3]周仲芳.RFID技术在活猪检验检疫监督管理中的应用研究[J].
农业工程学报,2008,24(2):241-245.
作者简介:王春萌(1978-),女,本科,助理研究员,研究方向:计算机网络及UI 设计。 收稿日期:2010-10-18 物联网在农业生产与食品安全中的应用 王春萌1,张大鹏2 (1.辽宁省农科院网络中心,沈阳110161;2.沈阳农业大学信电学院,沈阳110161) 摘 要:在我国农业生产流通中,生产效率和食品安全是必须考虑的两个重要问题,物联网可以很好地解决这些问题, 但是物联网在农业上广泛应用也面临着一些实际困难。关键词:农业生产;食品安全;物联网中图分类号:S126 文献标识码:A 文章编码:1672-6251(2010)12-0008-02 Application of Internet of Things in Agriculture Production and Food Safety WANG Chunmeng 1,ZHANG Dapeng 2 (1.Liaoning Academy of Agricultural Sciences Network Center,Shenyang 110161; 2.College of Information and Electrical Engineering of Shenyang Agricultural University,Shenyang 110161) Abstract:In China ’s agricultural production logistics,there are some questions about production efficiency and food safety,which could be solved by internet of things,while the application of internet of things in agriculture was faced with some practical difficulties. Key words:agriculture production;food safety;the Internet of things 1物联网的作用 农业生产的一个目的是为人类提供充足而安全的 食物。现阶段我国由于耕地的逐渐减少,提高种植养殖业的生产效率极其重要,如何用世界上7%的耕地面积来养活世界上23%的人口始终是一个严峻的课题。现阶段我国的另外一个问题就是食品安全问题,几年来毒奶粉、地沟油等食品安全问题频发,如何对食品安全问题进行有效地控制,又是一个亟待解决的问题。 物联网是Internet 的一个演进,可以把物品和网络有效地连接起来。通过物联网可以有效地采集物品、环境的信息,既可以对物品进行某种控制,也可以对物品的来源甚至包括其流通环节进行监视[1]。通过对物联网特点的分析,再比照前面提出的农业领域的两个重大问题,可知通过应用物联网,可以较好地解决这些问题。 2物联网在提高农业生产效率方面的应用 我国的农业生产目前还处于一种人力、畜力、机 械混合型的粗放式运作模式,生产效率不高。造成这种情况的原因比较复杂,但重要的一点是由于对农业 生产环境参数不能做到精细采集,甚至不采集,或者不能根据这些参数有效地指导农业生产活动,这必然造成农业投入产出比较低。物联网的一个重要功能就是可以进行大量的、广域的农林参数采集,在以前无线传感器网络(WSN )的基础上更进一步提升其性能。物联网推出以后,会催生出大量价格适中的传感器和相关的微处理器,在数据传输时,可以借助于商用无线网络。在软件方面,大量的中间件会使传感器和网络的对接更加方便,而与物联网相关的网络协议一旦成熟,就会使搭建一个农业参数采集的网络和搭建现在常见的局域网一样简单可行。另外,借助于云计算的处理模式,可以把采集来的各种重要数据导入数据库,再通过专家系统对重要的数据进行处理,可以得到趋势性的结论来指导农业生产。综合以上分析,可知物联网将成为实现“精细农业”的重要推动技术之一[2]。 在无锡惠山区洛社镇张皋庄物联网农业示范区内,南瓜、冬瓜、西红柿、空心菜等各类水果蔬菜喜获丰收。该物联网农业示范区依托中国电信网络和 IDC 托管等服务支撑,利用现有的物联网技术和研发
物联网技术在现代畜牧业的应用 随着饲料配方筛选、动物育种分析及牧场管理计算机技术应用,荷兰于20世纪80年代建立了数字化奶牛场;以色列阿菲金公司1984年研究出阿菲牧管理系统;西班牙Agritee软件公司1989年开发了奶牛肉牛管理软件,实际开始畜牧业物联网技术应用。随着计算机互联网通信技术、二维码识读、无线射频识别技术(RFID)、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备的发展,物联网技术从虚拟走向现实,融入人类生活,广泛应用于工业、农业、交通运输、医疗卫生等各个行业,畜牧业也进入物联网时代。 一、动物溯源及管理 1.追踪溯源 继美国疯牛病后,欧盟、美国、日本、澳大利亚等国首先将RFID用于肉牛生产、销售的溯源跟踪,以保证肉品安全。2003-2004年我国上海科芯、烟台威尔、杭州力汇等开始动物识别器等射频技术的研发。较早形成产品的常州高特使用RFID耳标,能快速有效查询牛品种、来源、免疫、治疗、用药、健康状况以及饲养、生长情况等,可以开展畜产品的来源追踪。2004年农业部在北京市、上海市、四川省、重庆市开展动物标识溯源试点,2006年4月提出建立我国畜产品溯源系统,2006年6月农业部发布第67号令《畜禽标识及免疫档案管理办法》开始在全国应用。数据传入农业部数据中心,对动物运输、屠宰检疫的追踪追溯,发挥了重要作用。但是,由于养殖户及企业档案记录不全,耳标录入不完善,读写设备缺乏等问题,全国性动物溯源徘徊不前。 2.动物管理 通过植入RFID对马和试验动物跟踪在国外早有报道。我国通过温度传感器、生物观察仪、病菌监测器等物联网技术,成功进行野生动物管理和监测,如大熊猫定位跟踪系统的开发和应用。目前,物联网广泛应用于宠物管理,如北京市、上海市、大连市等对地犬(鸽、猫)等宠物佩戴二维码标牌+后台管理+GPS,不仅可定位追踪,还可连接智能手机,方便主人查找,同时便于宠物管理,如北京的犬冠以010开头,八位数编号,信息涵盖宠物主的联系方式、防疫等信息。目前二维码、RFID耳标、瘤胃芯片、肢环、颈环等电子标识及读写设备研发生产企业众多、甚至产品出口国外,动物管理信息化正纵深发展。 3.牧场管理 RFID技术对规模养殖场进行个体识别和记录,自动统计动物数量,不仅可以进行场内、外追踪管理,还可进行生长发育的自动测定、记录、分析,数据传入管理中心,结合育种软件进行选种、选配,突破动物传统选育技术。在牧场管理中,有关发情、配种、分娩、防疫、驱虫、消毒、出售等个体档案管理及汇总,可借助物联网技术大幅度减小工作量,数字化牧场管理将成为未来发展趋势。
物联网在食品安全方面的应用 陈璐 (上海电机学院电子信息学院,上海 200240) 摘要:在我国食品安全监管中,工作效率和食品安全是必须考虑的两个重要问题,物联网可以很好地解决这些问题,但是物联网在食品安全监管上广泛应用也面临着一些实际困难。本文参照一些食品企业的实际生产流程,借鉴国内外物联网技术在食品安全领域应用的相关成果,通过研究基于物联网的食品生产应用、食品流通应用、食品监管应用、食品追溯系统应用等方案,提出了一些新的系统设计思想、观点和建议,希望能对我国的食品安全管理贡献绵薄之力。 关键词:食品安全;物联网;系统设计;食品流通;食品追溯 Application of the Internet of things in the field of food safety chenlu (School of Electronics Information,Shanghai Dianji University.Shanghai 200240,China)Abstract :In the food safety supervision in China,the work efficiency and food safety are two important issues that must be considered,the Internet of things can solve these problems,but the Internet of things in the food safety supervisionapplication is also facing some practical difficulties.According to the actual production process of some food enterprises,profits from the domestic Internet of things technology in the field of food safety related applications,based on IOTof food production and application,food distribution,food supervision,application of application of food traceability system application program,put forward some new system design ideas,views and suggestions,hoping to food safety management contributions to our country. Key words: food safety;network;system design;food;food traceability. 1.引言 我们一辈子都在和食物打交道,俗话说的好病从口入,所以想让我们有一个好的身体保证我们的健康我们就要做好食物安全的工作。“我们盼望在2012年,不要再用我们的肠胃来检测我们吃下去的东西是否有毒”,在此间举行的广东省政协十届五次会议上,政协委员余庆安用短短一句话道出了无数人对食品安全的担忧。 近年来,食品问题不断被曝光,食品安全成为人们心中的“痛”。比如毒奶粉,地沟油等,让我们对我们的生活产生了很大的疑问。 物联网技术将给食品安全监管提供一种新的途径,可以实现食品的全程追溯,一旦出现问题,监管人员就能够通过该系统判断企业是否存在造假行为,企业内部也可借助该系统查找是哪个步骤发生了问题、责任人是谁,避免了由于资料不全、责任不明等给事故处理带来的困难,从而使问题得到更快解
物联网在农业的应用及其解决方案 农业物联网,即通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中的物联网。可以为温室精准调控提供科学依据,达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。 大棚控制系统中,运用物联网系统的湿度传感器、PH值传感器、光照度传感器、CO2传感器等设备,检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数,保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件。 农业物联网一般应用是将大量的传感器节点构成监控网络,通过各种传感器采集信息,以帮助农民及时发现问题,并且准确地确定发生问题的位置,这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式,从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。 农业物联网应用解决方案 一、智能农业大棚物联网解决方案系统简介 温室大棚在不适宜植物生长的季节,能提供生育期和增加产量,多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。因此对种植作物生长环境的要求要精确的多。 大多数农户加温、浇水、通风等,全凭感觉。人感觉冷了就加温,感觉干了就浇水,感觉闷了就通风,没有科学依据。农业进入信息化时代后,对温室内部的空气温湿度、土壤温湿度、CO2浓度及光照等农业环境信息的采集也越来越重视。因此,将物联网技术引入温室大棚中
来,实现温室种植的高效和精准化管理。 农业物联网应用解决方案 图为:温室大棚种植图片 在温室环境里,单栋温室可利用物联网技术,采用不同的传感器节点和具有简单执行机构的节点(风机、低压电机、阀门等工作电流偏低的执行机构)构成无线网络来测量土壤湿度、土壤成分、PH值、降水量、温度、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度等来获得作物生长的最佳条件,通过模型分析、自动调控温室环境、控制灌溉和施肥作业,从而获得植物生长的最佳条件。 对于温室成片的农业园区,通过接收无线传感汇聚节点发来的数据,进行存储、显示和数据管理,可实现所有基地测试点信息的获取、管理和分析处理,并以直观的图表和曲线方式显示给各个温室的用户,同时根据种植植物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息,实现温室集约化、网络化远程管理。 此外,物联网技术可应用到温室生产的不同阶段,把不同阶段植物的表现和环境因子进行分析,反馈到下一轮的生产中,从而实现更精准的管理,获得更优质的产品。 二、智能农业大棚物联网解决方案的重要组成部分 1、数据采集 通过物联网系统可连接传感器采集土壤温度、湿度、养分含量(N、P、K)、PH值、降水量、空气温湿度、气压、光照强度等来获得作物生长的最佳条件,并根据参数变化实时调控或自动控制温控系统、灌溉系统等; 农业物联网应用解决方案
中国农业物联网领航者——托普农业物联网 智慧农业物联网的概念和意义 所谓“智慧农业”就是充分应用现代信息技术成果,集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术、无线通信技术及专家智慧与知识,实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理及实现智能自动化。除了精准感知、控制与决策管理外,从广泛意义上讲,智慧农业还包括农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等方面的内容。 智慧农业是农业生产的高级阶段,是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体,依托部署在农业生产现场的各种传感节点(环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等)和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导,为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。 “智慧农业”是云计算、传感网、3S等多种信息技术在农业中综合、全面的应用,实现更完备的信息化基础支撑、更透彻的农业信息感知、更集中的数据资源、更广泛的互联互通、更深入的智能控制、更贴心的公众服务。“智慧农业”与现代生物技术、种植技术等高新技术融合于一体,对提高世界农业水平具有重要意义。 2010年,托普仪器开始专注于“智慧农业”方面的研究,五年来不断摸索前进,通过吸纳专业的研究人才、和高等院校合作及相关政府领导的方向性指导,使得托普仪器的农业物联网技术在时间的打磨下越来越成熟,越来越贴近用户需求。2014年,托普仪器联合中国工程院孙九林院士团队建立企业院士工作站,使公司研发水平更加精进,更具实力。5年来,托普仪器先后完成农业物联网系统10余个,在全国各地成功搭建的项目不胜枚举。其中,长春农博园、慈溪海通时代农场、山东兰陵(苍山)农业物联网示范园、江西凤凰沟物联网生态餐厅等项目更是被广大用户所熟知,成为众人津津乐道的农业物联网成功案例。 紧跟时代,助力农业,托普人在追求自身“农业梦”的同时,也一直都在帮助别人实现他们心中的农业梦想。相信通过大家的不懈努力,托普农业物联网技术必将惠及更多的农业人。
物联网在农业中的应用 农业具有对象多样,地域广阔,偏僻分散,远离都市社区,通信条件落后等特点,因此在多数情况下,农业数据信息的获取非常困难,随着电子技术,无线网络催生了物联网技术的发展,把物联网关键技术应用搭建在一个农业物联网智能化监控系统具有广阔的应用前景。 民以食为天,近年来,食品质量安全问题频发,农产品质量安全已经成为社会各界关注的焦点。农产品生产企业,流通企业,加工企业质量管理信息系统的缺失,是产生农产品质量安全问题的根本原因之一。因此,基于物联网搭建农产品供应链质量管理信息系统,能提高生态农业园内部的管理效率,加强农业生产,加工,运输到销售等全流程数据共享与透明管理,实现农产品全流程可追溯,对提高农产品的品牌建设进而增加农产品附加值,保证农产品质量安全具有十分重大的意义。 此外,农业生产过程中,避免不了天气因素的影响,如何做到恶劣天气的预警机制,从而做到提前防范进而减少损失?农业生产过程中,农产品生产者和市场需求之间的信息不对称,容易引发使农产品滞销,或人为的炒作,政府有关部门时候花很大力气去帮助促销或平抑也于事无补,如何规避这一信息不对称问题?农业生产过程中,大都凭经验生产,缺少专家指导,在遇到病虫害,天气因素,土壤生态变化等环境参数改变时如何应对?如何在这个时候引入专家指导?农业生产过程中如何配合国家政策的宏观调控和满足市场需求等? 物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第3 次浪潮。近年来,随着智能农业、精准农业的发展,智能感知芯片、移动嵌入式系统等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽,通过使用无线传感器网络可以有效降低人力消耗和对农田环境的影响,获取精确的作物环境和作物信息,从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备,足不出户就可以监测到农田信息,实现科学监测、科学种植,促进了现代农业发展方式的转变。笔者将物联网应用于农业,农业物联网技术的应用可以更好地控制农作物的生长环境,使之能够更好地适应作物的生长,提高农作物的产量和品质,有利于实现农作物的高产稳产,提高土地的产出率,提高农业抗御自然灾害的能力。农业物联网技术的推广应用,也是农业现代化水平的一个重要标志。农业物联网的快速发展,将会为中国农业发展与世界同步提供一个国际领先的全新的平台,也必将为传统产业改造升级起到巨大的推动作用。 1.何为物联网
在科学发展史上,个人计算机(PC)和国际互联网(Internet)无疑是20世纪最重要的科学发明和技术创新之一,其对人类社会的巨大贡献和产生的影响,几乎很少有其他能与之媲美。前者产生于上个世纪的60年代,而后者的普及应用则仅仅开始于上个世纪90年代,在近20年的时间里,网络信息技术的发展日新月异,并以惊人的速度渗透到各个角落,进 入21世纪,网络信息技术更是以前所未有的速度发展,“IPv6”、“Cloud Computing”、“M2M”、“网格技术”、“WSN”、“移动互联网”等新技术不断推出力,因此欧美等发达国家纷纷投入研究,“物联网”已经成为未来高科技领域国际竞争的热点。 我国农业正处于传统农业向现代农业的转型时期,全面实践这一新技术体系的转变,网络信息化技术将发挥独特而重要的作用,也为现代农业发展提供了前所未有的机遇。充分利用智能化信息管理技术发展现代化农业,同样成为当今各个发达国家农业发展的热点之一。以欧美为代表的世界发达国家,在农业信息网络建设、农业信息技术开发、农业信息资源利 用等方面,全方位推进农业网络信息化的步伐,利用“5S”技(GPS、RS、GIS、ES、DSS)、环境监测系统、气象与病虫害监测预警系统等,对农作物生产进生产规模小、时空变异大、量化与规模化程度差、稳定性和可控程度低等行业性弱点。网络信息技术在农业领域的普及和应用,使“电脑上也能把地种”的愿望变为可能,使“运筹帷幄决胜千里”的管理调控理 念梦想成真。2009年8月,温家宝总理提出建立中国传感信息中心的战略设想,物联网再度成为热点,也为发展“农业物联网”或“物联网农业”提供了契机和动力,农业网络信息化建设似乎又迎来了新的春天。 本文试图对网络信息技术和物联网的发展做简要回顾,并针对其在农业中的应用现状和未来进行分析和展望。 1基于互联网的现代信息技术的发展 众所周知,互联网(Internet)可以说是上个世纪美苏二个超级大国冷战的产物。1969年美国国防部为了研制抗核打击的计算机网络系统,提出“ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network)”计划。1983年,ARPA和美国国防部通信局研制成功了用于异构网络的TCP/IP协议,此后随着该协议的不
基于物联网的智慧农业发展与应用 顿文涛1, 赵玉成2,袁帅3,马斌强1,朱伟1,李勉1,袁超1,赵仲麟1(1.河南农业大学,河南郑州450002;2.河南省农业机械试验鉴定站,河南郑州450008; 3.四川农业大学机电学院,四川雅安625014) 摘要:本文研究并论述了智慧农业的概念、特点和架构,结合物联网技术,分析了基于物联网的智慧农业在国内外的研究情况与典型应用,事实表明,物联网技术在智慧农业领域具有良好的发展前景。关键词:物联网;传感器;无线传感器网络;智慧农业;应用中图分类号:S126 文献标识码:A 文章编码:1672-6251(2014)12-0009-04 The Development and Application of Wisdom Agriculture Based on the Internet of Things DUN Wentao 1, ZHAO Yucheng 2,YUAN Shuai 3,MA Binqiang 1,ZHU Wei 1,LI Mian 1,YUAN Chao 1,ZHAO Zhonglin 1 (1.Henan Agricultural University,Henan Zhengzhou 450002; 2.Henan Agricultural Mechanical Test Appraisal Station,Henan Zhengzhou 450008; 3.College of Mechanical and Electrical Engineering,Sichuan Agriculture University,Sichuan Ya ′an 625014) Abstract:This paper studies and discussed the concept and characteristics and architecture of wisdom agriculture,and analyzed the domestic and overseas research situation and typical applications of wisdom agriculture based on the Internet of Things technology.The fact showed that Internet of things technology had bright development prospects in the field of wisdom agriculture.Key words:Internet of Things;sensor;wireless sensor network;wisdom agriculture;application 基金项目:国家自然科学基金项目(编号:31100067);河南农业大学博士科研启动项目(编号:30200345)。 作者简介:顿文涛(1980-),男,工程师,研究方向:计算机网络安全、传感器技术。通信作者:赵仲麟,男,副教授,研究方向:化学生物学、蛋白质工程、信息技术。收稿日期:2014-11-04 农业网络信息 AGRICULTURE NETWORK INFORMATION ·农业信息化· 2014年第12期 在传统农业中,灌溉、施肥、喷药,农民全凭经验和感觉。而如今,在智慧农业中,农作物浇水、施肥、打药时间,农作物的空气温度、空气湿度、酸碱度、光照、二氧化碳浓度、土壤水分,做到按需供给,一系列作物在不同生长周期的问题,都有信息化、智能化监控系统实时定量“精确”把关。智能农业、精准农业的发展,智能感知芯片、移动嵌入式系统、无线通信技术等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽,作用显著,具体表现为:在监控农作物灌溉情况、土壤空气变更、畜禽的环境状况以及大面积的地表检测,收集温度、湿度、风力、大气、降雨量,有关土地的湿度、氮浓缩量、土壤污染和土壤 pH 值等方面实现科学监测、科学种植,帮助农民抗灾、减灾[1]。 在智慧农业中,可运用物联网的温度传感器、湿 度传感器、PH 值传感器、光照传感器、CO 2传感器等设备,检测环境中的温度、相对湿度、PH 值、光照强度、土壤养分、CO 2浓度等参数,通过各种仪器仪表实时显示或作为变量参与到自动控制中,保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。采用物联网,特别是无线传感器网络来获得作物生长的最佳条件,可以为智慧农业提供科学依据,达到增产增收、改善品质、调节生长周期及提高经济效益的目的。 1智慧农业 智慧农业是农业生产的高级阶段,是集新兴的互 联网、移动通信网、云计算和物联网技术为一体,依托部署在农业生产现场的各种传感器节点(环境温湿度传感器、土壤水分传感器、二氧化碳浓度传感器、光照强度传感器等)和无线传感器网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、
物联网在农业方面的应用 摘要:物联网是将各种信息传感设备, 如无线射频识别( RFID) 装置、外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络作为一种最能体现新一代信息技术的网络模型, 物联网必将在不远的将来展示出强大的生命力, 让所有的物品都与网络连接在一起, 从多个方面改变我们的工作和生活。农业作为关系着国计民生的基础产业,其信息化、智慧化的程度尤为重要。物联网技术在农业生产和科研中的引入与应用,将是现代农业依托新型信息化应用上迈出的一大步,可以改变粗放的农业经营管理方式,提高动植物疫情疫病防控能力,确保农产品质量安全,从而引领现代农业的发展。 关键词:物联网、农业、应用、建议。 Abstrate:Things will all kinds of information network is sensing equipment, such as radio frequency identification (RFID) device, and outside sensors, global positioning system, laser scanner wait for a variety of devices and the Internet combine a huge network formed as a kind of can best embody the new generation of information technology network model, the thing networking will show in the near future the powerful vitality, let all the items are joined together with network from several respects, change our work and life. Agriculture as the foundation industry in relation to the people's livelihood, the informationization, the degree of wisdom is especially important. Content networking technology in agricultural production and research, the introduction and application of modern agriculture will be made on the application of informatization of new leap forward, can change the extensive agricultural management mode, improving animal or plant epidemic disease prevention and control ability, ensure the quality and safety of agricultural products, leading the development of modern agriculture. Keywords:The Internet of Thellongs、Agriculture、Apply、Suggestion 引言: 物联网被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮,受到各国政府、企业和学术界的重视。面对当前的国际形势,迫切需要着眼于我国国情,早一点谋划未来,制定我国的物联网发展战略,突破大规模产业化瓶颈,深入到国民经济和社会生活的各个方面,切实解决国计民生的重大问题。物联网将带动我国相关领域科技水平的提升,保障经济安全甚至国家安全,推动信息产业新的发展浪潮,培育新的经济增长点,促进经济结构调整和转型升级,增强我国的可持续发展能力和国际竞争力。 1999 年美国麻省理工学院(MIT)首次提出物联网的概念,国际电信联盟(ITU)在2005 年的年度报告中对此概念的涵义进行了扩展。通过对物联网的跟踪研究,我国提出的物联网定义是:对物体具有全面感知能力,对信息具有可靠传送和智能处理能力的连接物体与物体的信息网络。全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的特征。“全面感知”是指利用射频识别(RFID)、二维码、GPS、摄像头、传感器、传感器网络等感知、捕获、测量的技术手段随时随地对物体进行信息采集和获取;“可靠传送”是指通过
物联网技术在现代农业中的应用研究 市场经济体制的不断改革,为物联网技术的应用范围的扩大创造了有利的条件。在此形势影响下,充分发挥物联网技术的优势,有利于加快现代农业的发展速度,促进我国经济社会的快速发展。结合现阶段物联网技术的整体发展现状,可知它在实际的应用中取得了良好的作用效果,最大限度了满足了相关行业的生产要求,因此,深入理解物联网技术的相关理念,根据现代农业的发展要求合理地运用物联网技术,有利于扩大现代农业的产业规模,提高现代农业的生产效率。基于此,将对物联网技术在现代农业中的应用进行必要地研究,以便为现代农业发展目标的实现提供必要的参考信息。 标签:物联网技术;现代农业;发展目标;生产效率;参考信息 doi:10.19311/https://www.wendangku.net/doc/062687453.html,ki.16723198.2016.25.018 作为世界信息科技产业的重要产物,物联网技术的有效使用,有利于加快现代农业的发展速度,增强其中存在问题的实际处理效果。现代农业高度信息化、智能化生产目标的实现,依赖于可靠的物联网技术。因此,相关的农业管理部门应结合现代农业实际的生产要求,在相关的农业生产活动开展中引入物联网技术,将会为各项生产计划的顺利实施提供重要的技术保障。物联网技术作用下的现代农业,将会逐渐地改变传统农业粗狂式的发展模式,在增强各种农产品质量可靠性的同时也将提高农业信息的传递效率。 1物联网技术的组成 1.1可靠的传感网技术 作为物联网技术的重要组成部分,传感网技术在实际的应用中取得了良好的作用效果,为物联网技术实际应用范围的扩大打下了坚实的基础。所谓的传感网技术主要是指在性能可靠的数据处理模块、通信单元及一定数量传感器的支持下,通过无线网络的方式应用于实际生产活动的技术。这种无线网络中的节点距离段,通信过程中主要采用了Multi—hop的方式对各种信号进行及时地传送。结合传感网络的实际作用,可以对不同区域、不同位置的物体进行实时地监测,减少了相关生产活动中可能存在的安全隐患。像温度变化、污染源的来源及影响范围分析等。 传感单元、通信单元、数据处理模块单元、电源单元等按照一定的方式组成了传感网络,并结合实际生产活动的具体需要,有着丰富的处理单元。其中,网络中的电源单元主要是为系统运行提供必要的动力,确保了系统的稳定运行;传感单元使用中能够通过感知单元的作用,及时地获取各种外部信息,通过转化机制得到的数字信号,满足了生产活动的具体要求;数据处理单元主要是对各种信息进行实时地处理,增强了不同节点之间的协调性。通信单元的存在,实现了传感器之间的正常通信。传感网技术中的结合所有节点的实际需求,通过配置多个
中国食品安全溯源现状 当前我国主要参与食品质量安全追溯体系建设的部门有国家食品药品监督管理局、农业部、工信部、商务部和国家质量监督检验检疫总局。我国幅员辽阔,各地域经济和发展水平及消费者对可追溯性产品的支持程度差异明显,因此在推行食品安全追溯体系进程中不能同步推进。 各参与食品质量安全追溯体系建设的部门都已建立了各自具有代表性的食品追溯体系,不同地区政府也已建立的有地域特色的食品追溯平台,但大都需要进一步整合与完善,而且相当一部分区域内仅有少数大型食品企业自己构建内部食品追溯系统。全国开展的食品可追溯系统已覆盖大部分行业,可追溯系统的试点在乳品、水果、蔬菜、畜禽产品和水产品等多个产业展开,而且着重建设了肉菜、婴幼儿奶粉和白酒的可追溯系统。 国家层面食品安全可追溯体系建设现状 在食品安全可追溯体系的构建和实施进程中,国家和各大部委相继出台了食品安全立法体系,如《中华人民共和国农产品质量安全法》、《中华人民共和国食品安全法》、《中华人民共和国标准化法》等,同时制定相关标准,建立面向不同行业的溯源系统并在各地试点实施。中国物品编码中心在全国建立涵盖肉蔬水果、加工食品、水产品及地方特色食品等多个领域产品的质量安全追溯应用示范基地以推进“中国条码推进工程”,如在山东试点的“蔬菜质量安全可溯源系统”,陕西试点的“牛肉质量与跟踪系统”,上海试点的“上海超市农产品查询系统”等。 农业部自2004年实施“城市农产品质量安全监管系统试点工作”,开展了
农产品质量安全追溯体系试点建设,试点探索建立种植业、农垦、动物标识及疫病、水产品四个专业追溯体系。国家食品药品监督管理局自2004年起联合八个部门以肉类作为食品安全信用体系建设试点行业,建设肉类食品追溯制度和系统。,农业部自2006年起在四川、重庆、北京和上海四省市进行试点标识溯源工作。之后又在全国八个省市开展种植业产品质量可追溯制度建设试点,建立“农业部种植业产品质量追溯系统”。2008年以来,农业部建立农垦系统质量安全可追溯系统,涵盖米面、水果、茶叶、畜肉、禽肉、蛋类、水产品等七类农产品,建立“农垦农产品质量追溯展示平台”。此后又建立了“动物标识及疫病可追溯体系”和“水产品质量安全追溯网”。商务部、财政部自2010年以来至2014年底,在58个城市开展肉菜流通追溯体系建设试点开展肉类蔬菜流通追溯体系建设,建成以中央、省、市三级平台为主体、全国互连互通、协调运作的追溯管理网络,将来会逐步扩大到中药材、酒类、奶制品、水果以及水产品等品种。
物联网在智慧农业中的应用 摘要 人类历史进入新的时期,农业生产也随着人类文明的发展而有了巨大的飞跃。从生产工具、生产方式的不断更新中,我们的农作物产量不断提升。刀耕火种的日子一去不复返,人们的生活水平也有了很大的提升。 进入21世纪以后,科学技术的发展也带动着农业技术的革命。农业生产与现代网络联姻,将农业和因特网技术联系在一起,创新了生产方式,也催生了现代的智能精确农业。本文试着将所学的物联网技术用于现代农业,名为“精确农业”的高科技农业工程,即利用卫星、遥感、计算机和自动控制等高新技术于农业生产,以提高产量,降低能耗。这项国际先进的农田耕作技术成熟后将向全国推广,以解决我国地少人多的农业发展瓶颈、减少污染和浪费,走农业持续发展的道路。 高科技可以促进农业发展方式的转变,智能管理可以实现各类农业资源的高效利用,也可以实现改善环境这一可持续发展目标;不但可以最大限度的提高农村农业现实生产力,而且是实现优质、高产出、低能耗和环保的可持续发展型农业的高效途径。 关键词:精确农业; 物联网; 智能农业 目录 引言 (3) 1 研究背景和意义 (3) 1.1研究的背景 (3) 1.2 智能精确农业实例介绍 (4) 1.3 研究的现实意义 (5)
2 研究目标 (5) 2.1 无线网络监控平台 (5) 2.2 农业灌溉控制系统 (6) 2.3 农业大棚信息系统 (6) 3 农业应用中各类传感器简介 (7) 3.1 各类传感器产生背景 (7) 3.2 各类传感器简介 (8) 4 研究内容 (9) 4.1 精确农业物联网监测平台 (9) 4.2 精准农业的数字化管理系统 (10) 4.3 物联网感应的智能农业灌溉系统 (10) 5 在农业中的应用 (12) 5.1 典型应用之智能农业大棚 (12) 5.1.1温室信息环境采集 (12) 5.1.2无线传感器网络自动灌溉系统 (13) 5.1.3 系统功能特点 (14) 5.2 智能农业在应用领域的未来 (14) 5.3 智能精确农业的特点 (15) 结束语 (16) 参考文献 (16) 致谢 (17)
物联网可以成功满足不断增长的人口需求。物联网具有影响我们所生活的世界的能力;先进行业,互联汽车和智慧城市都是物联网方程式的组成部分。但是,将物联网等技术应用于农业可能会产生最大的影响。到2050年,全球人口将达到96亿。因此,要养活这么多人口,农业必须采用物联网。面对极端气候条件和气候变化加剧以及集约化耕作方式对环境的影响等挑战,必须满足对更多食物的需求。基于物联网技术的智能农业将使种植者和农民减少浪费并提高生产率,从肥料的使用量到农用车辆的行驶次数。那么,什么是智慧农业?智慧农业是一项资本密集型高科技系统,可为人民提供清洁,可持续的粮食种植。它是现代ICT(信息和通信技术)在农业中的应用。在基于IoT的智能农业中,构建了一个用于借助传感器(光,湿度,温度,土壤湿度等)监视作物田地并使灌溉系统自动化的系统。农民可以从任何地方监视田间情况。与传统方法相比,基于物联网的智能农业效率很高。 基于物联网的智能农业的应用不仅针对常规的大型农业活动,而且还可以成为提升有机农业,家庭农业(复杂或狭小空间,特别是牛和/或文化)等农业其他增长或共同趋势的新杠杆,保存特定或高质量的品种等),并增强高度透明的农业。在环境问题方面,基于物联网的智能农业可以带来巨大的好处,包括更高效地用水或优化投入和处理。现在,让我们讨论正在彻底改变农业的基于物联网的智能农业的主要应用。 精耕 精确农业也被称为精确农业,可以说是在饲养牲畜和种植农作物时可以使农业实践更加受控和准确的任何事物。在这种农场管理方法中,关键组件是使用IT和各种项目,例如传感器,控制系统,机器人技术,自动驾驶车辆,自动化硬件,可变速率技术等等。制造商采用高速互联网,移动设备以及可靠,低成本的卫星(用于图像和定位)的访问是表征精确农业趋势的几项关键技术。精准农业是物联网在农业领域最著名的应用之一,全球许多组织都在利用这种技术。CropMetrics是一家精准农业组织,致力于超现代农艺解决方案,同时专门从事精准灌溉的管理。CropMetrics的产品和服务包括VRI优化,土壤湿度探针,虚拟优化器PRO 等。VRI(可变速率灌溉)优化可最大限度地利用地形或土壤变化性提高灌溉作物田的收益,提高产量并提高用水效率。土壤水分探测技术可为季节本地农业提供全面的支持,并提出优化用水效率的建议。虚拟优化器PRO将各种水管理技术组合到一个中央,基于云的强大位置中,为顾问和种植者设计,以通过简化的界面利用精确灌溉的优势。 农业无人机 技术随着时间的推移而发生了变化,而农业无人机就是一个很好的例子。如今,农业已成为整合无人机的主要产业之一。无人机被用于农业中,以增强各种农业实践。地面和空中无人机在农业中的使用方式包括作物健康评估,灌溉,作物监测,作物喷洒,种植以及土壤和田间分析。使用无人机的主要好处包括作物健康成像,集成的GIS映射,易用性,节省时间以及提高产量的潜力。通过基于实时数据收集和处理的策略和计划,无人机技术将为农业产业带来高科技改造。PrecisionHawk是一个使用无人机通过一系列传感器收集有价值的数据的组织,这些传感器用于成像,制图和调查农业用地。这些无人机执行飞行中的监视和观察。农民输入要调查的田地的详细信息,然后选择高度或地面分辨率。从无人机数据中,我们可以得出有关植物健康指数,植物计数和产量预测,植物高度测量,冠层覆盖图,田间水域标测,侦察报告,储备量测量,叶绿素测量,小麦中氮含量,排水图,杂草压力测绘等。无人机在飞行过程中收集多光谱,热和视觉图像,然后降落在起飞的相同位置。 畜牧监测 大型农场主可以利用无线物联网应用程序收集有关牲畜的位置,健康状况和健康状况的数据。这些信息有助于他们识别患病的动物,以便将它们与畜群分开,从而防止疾病传播。由于牧场主可以在基于物联网的传感器的帮助下找到他们的牲畜,这也降低了劳动力成本。北美JMB是一个为牛生产者提供牛监控解决方案的组织。解决方案之一是帮助养牛者观察已
三江学院 本科生毕业设计(论 文) 题目物联网在智能农业中的应用 电气及其自动化工程院(系)电气及其自动化专业 学生姓名学号 指导教师职称讲师 起讫日期2015.3.17-2015.6.22 设计地点图书馆
物联网在智能农业中的应用 摘要 物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“The Internet of things”。顾名思义,物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物体与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。人类历史进入新的时期,农业生产也随着人类文明的发展而有了巨大的飞跃。从生产工具、生产方式的不断更新中,我们的农作物产量不断提升。刀耕火种的日子一去不复返,人们的生活水平也有了很大的提升。高科技可以促进农业发展方式的转变,智能管理可以实现各类农业资源的高效利用,也可以实现改善环境这一可持续发展目标;以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入,并改善环境,高效地利用各类农业资源,取得经济效益和环境效益。 关键词:物联网精确农业农业应用
引言 (4) 物联网基本定义: (4) 现代智能农业的定义: (4) 1研究背景和意义 (6) 1.1研究的背景 (6) 1.2智能精确农业实例介绍 (6) 1.3研究的现实意义 (7) 2研究目标 (8) 2.1无线网络监控平台 (8) 2.2农业灌溉控制系统 (9) 3农业应用中各类传感器简介 (9) 3.1各类传感器产生背景 (9) 3.2各类传感器简介 (10) 4精准农业的数字化管理系统 (11) 4.1物联网感应的智能农业灌溉系统 (11) 5在农业中的应用 (13) 5.1在农产品储运中的应用 (13) 5.2农业自动化节水灌溉 (14) 5.3农产品质量安全的应用 (14) 5.4智能农业在应用领域的未来 (15) 5.4.1.智慧农业应用系统应用更加广泛 (15) 5.4.2.数据处理系统更加精准化、智能化 (15) 5.5智能精确农业的特点 (15) 结束语 (16) 参考文献 (17) 致谢 (20)