物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
2024-01-25 09:56:59
admin
智慧農(nóng)業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用作用發(fā)揮，需結(jié)合利用其他技術(shù)，實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)信息的全面采集，助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和綠色農(nóng)業(yè)等的發(fā)展。從智慧農(nóng)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)支撐分析，主要結(jié)合應(yīng)用以下技術(shù)：①GPS。全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用是實現(xiàn)智能農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)，支持田間信息的實時化、快速化采集，增強田間操作定位的精確性。②GIS。利用地理信息系統(tǒng)能夠快速檢索農(nóng)田的各類參數(shù)，比如土壤、空氣等，掌握農(nóng)業(yè)狀況，進(jìn)而實施相應(yīng)的措施。此外，還能夠為農(nóng)機的精準(zhǔn)操作提供技術(shù)支持。③RS。利用農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)，實現(xiàn)對田地和土地或者農(nóng)作物等的全面觀測，使得管理者獲得更多的農(nóng)業(yè)信息，增加監(jiān)測預(yù)報的準(zhǔn)確性與精準(zhǔn)性，全面提高農(nóng)業(yè)管理水平。通過集成利用各類數(shù)據(jù)信息，深度挖掘數(shù)據(jù)信息的價值，全面提高智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展水平。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的控制提供了技術(shù)支持。農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的速度不斷加快，促使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式向著智能化方向轉(zhuǎn)變，涌現(xiàn)出各類智能機器人，比如田間墑情監(jiān)測機器人、作物苗情監(jiān)測機器人、病蟲害監(jiān)測機器人等。尤其是農(nóng)業(yè)傳感器和監(jiān)控攝像頭等的廣泛應(yīng)用，為作物生長管理、病蟲害防治等工作的開展提供了支持。目前，湖南長沙、安徽蕪湖、黑龍江建三江等都在積極完善農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)無人或者少人農(nóng)場，通過實現(xiàn)設(shè)施裝備以及機械等的遠(yuǎn)程控制，或者全程自動化控制，高質(zhì)量完成各類生產(chǎn)作業(yè)。實踐中，集中利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及智控軟件等，構(gòu)建高性能的農(nóng)業(yè)灌溉管理體系，可實現(xiàn)高效化管理。根據(jù)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的目標(biāo)，結(jié)合本地區(qū)的實際情況，積極推廣使用新產(chǎn)品和新技術(shù)，全面提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的智慧化水平，創(chuàng)造更多的效益。通過建設(shè)實時、動態(tài)的物聯(lián)網(wǎng)信息采集系統(tǒng)，實現(xiàn)快速、多維、多尺度的信息實時監(jiān)測，并在采集的數(shù)據(jù)與專業(yè)知識系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)農(nóng)牧業(yè)智能監(jiān)控、智能控制，突破了以往數(shù)據(jù)采集困難與智能化程度低等技術(shù)發(fā)展瓶頸，可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)精細(xì)化管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)設(shè)施方面的應(yīng)用主要是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立智能溫室，對溫室大棚進(jìn)行自動化、智能化管理，合理調(diào)整農(nóng)作物生長環(huán)境，能夠極大地提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)部署各類傳感器，如CO2傳感器、噪聲傳感器等，通過PLC系統(tǒng)控制單元進(jìn)行程序修改和運行監(jiān)控，再把數(shù)據(jù)信息顯示在LED屏上。將遠(yuǎn)程控制模塊、各類傳感器通過交換機組成一個局域網(wǎng)，將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)上傳到云平臺，用戶可以使用手機、電腦等設(shè)備訪問云平臺，實時了解監(jiān)測到的各種傳感器數(shù)據(jù)信息，如 CO2含量、噪聲強度、有害氣體濃度等信息。通過云平臺的策略設(shè)置，可以制定一些規(guī)則，如到達(dá)某個特定的閾值就閉某個設(shè)備。 在農(nóng)場的儲物倉內(nèi)需要檢測是否有火焰、是否有煙霧以及是否有盜賊進(jìn)入等，當(dāng)感應(yīng)到以上信息后，各種檢測數(shù)據(jù)會上傳到云平臺，觸發(fā)事先設(shè)定好的策略規(guī)則，進(jìn)行現(xiàn)場報警或者遠(yuǎn)程報警。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用主要包括：網(wǎng)絡(luò)鏈路系統(tǒng)、大棚種植自動化管理控制系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)和安防監(jiān)控子系統(tǒng)這4個主要系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)鏈路系統(tǒng)中安裝的設(shè)備有交換機、RS485設(shè)備（數(shù)字量）、路由器、中心網(wǎng)關(guān)、NEWPort、協(xié)調(diào)器。為了保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)暢通，一般采用網(wǎng)線連接，路由器WAN口接外網(wǎng)，路由器LAN1口與NEWPort串口服務(wù)器連接，路由器LAN2口與物聯(lián)網(wǎng)中心網(wǎng)關(guān)連接，路由器LAN3口與智能識別筒形網(wǎng)絡(luò)攝像機連接，路由器LAN4口與LoRa網(wǎng)關(guān)連接。NEWPort串口服務(wù)器既可以把TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)包解析為串口數(shù)據(jù)流，也可以將串口數(shù)據(jù)流打成TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)包，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，把現(xiàn)有的RS232接口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為IP端口的數(shù)據(jù)，這樣就能夠?qū)鹘y(tǒng)的串行數(shù)據(jù)送上流行的IP通道。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通過無線或者有線網(wǎng)絡(luò)連接外網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)中心網(wǎng)關(guān)通過USB口連接ZigBee協(xié)調(diào)器，485口連接ADAM-4150（數(shù)字量）與ADAM-4017（模擬量），通過地址來區(qū)分4150與4017設(shè)備。大棚種植自動化管理控制系統(tǒng)需要監(jiān)測大棚內(nèi)溫濕度（ZigBee）信息，最佳溫度為22℃~30℃，當(dāng)溫度超出最佳溫度范圍時，恒溫機啟動運行，否則恒溫機停止運轉(zhuǎn)。為保證大棚內(nèi)農(nóng)作物能進(jìn)行更多的光合作用，促進(jìn)生長，需要實時監(jiān)測大棚內(nèi)光照（ZigBee）數(shù)值，當(dāng)光照值不足100Lx時，會自動啟動大棚內(nèi)部照明燈提供照明服務(wù)。 該系統(tǒng)選取CC2530芯片的單片機進(jìn)行嵌入式開發(fā)，通過BasicRF點對點傳輸協(xié)議，利用IAR軟件進(jìn)行嵌入式程序開發(fā)，組建ZigBee網(wǎng)絡(luò)，最終匯聚到ZigBee協(xié)調(diào)器，由協(xié)調(diào)器連接物聯(lián)網(wǎng)中心網(wǎng)關(guān)對溫濕度、光照度等數(shù)據(jù)進(jìn)行上報，同時在物聯(lián)網(wǎng)云平臺中設(shè)置一定的閾值，可以自動化、智能化啟動和停止恒溫機、照明燈。環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)可以實時監(jiān)測活動場所內(nèi)的溫濕度（四輸入）情況、CO（四輸入）數(shù)值是否超標(biāo)、噪聲（四輸入）是否過大?；顒訄鏊鶅?nèi)安裝LED顯示屏，可以實時顯示監(jiān)測到的各種傳感數(shù)據(jù)信息，同時將監(jiān)測數(shù)據(jù)同步到云平臺上，并在應(yīng)用上實時顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。安防監(jiān)控子系統(tǒng)可以監(jiān)測儲物倉內(nèi)是否有火焰（ZigBee火焰?zhèn)鞲衅鳎?，是否有煙霧（RS485設(shè) -數(shù)字量），是否有人翻越闖入（紅外對射裝置）。當(dāng)感應(yīng)到有火或者煙、有人翻越闖入時，會亮起儲物倉外的報警燈（RS485設(shè)備-數(shù)字量），其中各種監(jiān)測數(shù)據(jù)需要同步到云平臺上，并在應(yīng)用上實時顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。通過建設(shè)實時、動態(tài)的物聯(lián)網(wǎng)信息采集系統(tǒng)，可以實現(xiàn)快速、多維、多尺度的信息實時監(jiān)測，實現(xiàn)農(nóng)牧業(yè)智能監(jiān)控、智能控制以及農(nóng)業(yè)的可視化、精細(xì)化管理。在智慧農(nóng)業(yè)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化控制、信息共享等功能，促進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，助推我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。
來源：周文武,宋巧玲,吳旭東.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機,2023,54(10):71-73.
