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從技術到案例,解析《農業物聯網》

目前,大數據已經滲入到各行各業。以大數據為指導的生產服務、工作生活和衣食住行的數字化場景比比皆是。

Google大數據分析智能應用每天為其帶來2300萬美元的收入。mountsinai醫院利用數千名患者的數據與病毒的變異過程做交叉比對可以預測病毒如何傳播并進行預防傳播。機器人快遞打包分揀、掃地,最常見的就是智能手環監測我們的健康狀況,進行預警…

物聯網已被廣泛應用于智能城市、智能醫療、智能家居、智能物流和智慧農業等領域。智慧農業是指運用遙感遙測、GPS、傳感器、計算機網絡、自動控制及專家輔助決策系統等技術,實現土壤、光照、溫濕度、通風、病蟲害等檢測,并且實現土壤改良、自動灌溉、自動施肥給藥、自動耕作、自動采收、自動加工及儲藏。未來農業發展方向必將是精細化、遠程化、虛擬化和智能化??梢娹r業物聯網,是智慧農業發展的基礎和核心。農業物聯網系統是運用計算機、通訊、云計算等先進技術,結合傳感器,建立數據模型,專家系統等指導農業種植及精準灌溉,實現農場管理智能化、精細化,達到“降本增效”的目的。

農業物聯網系統主要由四個層面構成,即感知層、傳輸層、應用層和操作層。

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感知層

智能感知層由各種物聯網設備傳感器組成,它是整個農業物聯網系統的基礎,通過各種土壤類傳感器、氣象站和視頻攝像系統等實現監測??蓪崟r獲取農作物生長的環境信息,包含空氣的溫濕度、風向風速、降雨量、光照和CO2,以及土壤的溫度、濕度、EC、水勢、PH,葉面的溫度、濕度等,還可以實時監測農作物生長狀況。

傳輸層

傳輸層主要負責信息的傳輸,上傳下達,是整個農業物聯網系統的通訊中心,也是核心之一,通過無線技術傳輸感知層所獲取的各種信息,也將操作指令發布下去,與應用層、感知層緊密聯系在一起。由于物聯網傳輸的介質不一樣,無線傳輸方式主要有:2G/3G/4G/GPRS/WiFi/藍牙/ Sub-1GHZ,2G/3G/4G 嚴重依賴于網絡,WiFi/藍牙適合低功耗、傳輸距離短,Sub-1GHZ適合應用于不便于布線布網的戶外農作物種植場。

應用層

應用層包含數據存儲分析、生產任務執行和展現操作系統,主要負責數據分析與應用,是整個農業物聯網系統的信息終端,可以遠程了解、處理和分析感知層獲取的農作物生長環境的各種信息,進行精準灌溉、灌肥指導,以數據為基礎建立專家系統輔助農業生產管理、作物追蹤朔源和病蟲害遠程監測和農田作物生長環境視頻監控等系統,和感知層、傳輸層共同搭建起作物整個生長環境的遠程智能管理監測系統,并通過操作層(APP、Web、Wap平臺)以數據、圖片、視頻等形式展現出來,這就是農業物聯網系統。

操作層

操作層主要負責生產任務執行,屬于應用層里面的一部分,當收到灌溉、灌肥指導等指令后,就要立即去執行,打開水泵和閥門,根據作物生長所需灌溉水和肥的時間、量。操作層由智能灌溉軟件和自動化灌溉設備系統組成,包含中央控制器—水泵控制器—通訊中心(4G或局域無線網)—順禾云平臺(應用層)—遠程操作端(手機/電腦/IPad)—地內無線控制器—電磁閥。

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融合了感知層、傳輸層、應用層和操作層的農業物聯網解決方案的農田種植并不多見,下面以海南順禾節水科技打造得國內首個柑橘農業物聯網為案例進行說明。

農業物聯網,感知層

感知層中被大量應用的就是物聯網傳感器技術,柑橘研究所通過氣象站、土壤類傳感器、葉面傳感器、視頻傳感器等設備獲取柑橘生長環境的實時土壤墑情和氣象數據等,傳輸層負責接收、存儲,通過無線通訊技術上傳這些數據到應用層讀取出這些數據,以便柑橘種植者可以第一時間了解柑橘生長生態因子信息,提前做好相關準備,再借助應用層的數據分析,做出最佳種植和灌溉決策。

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除了上述提到的傳感器外,農業物聯網傳感器還包括土壤水勢、土壤水分、土壤PH、土壤鈣、納等離子檢測傳感器,水位、水壓、水流傳感器,電流、電壓傳感器,光學影像傳感器等,這方面產品、數據采集及應用技術,順禾節水科技是行業的代表性企業。

農業物聯網,傳輸層

常用的物聯網無線傳輸方法包括2G/3G/4G/GPRS/WIFI/藍牙/Sub-1GHZ通信技術。

從技術效果上看,WiFi擁有寬帶高、傳輸速度快等優點主要用于電腦、智能手機等的通信;藍牙通信技術擁有功耗低,傳輸速率快等優點主要于醫療物聯網的短距離無線通訊技術;2G/3G/4G嚴重依賴于網絡,適用于有網絡有電的地方;Sub-1GHZ具有傳輸距離遠、低功耗、體積小、穩定性高、穿透能力等特點整體連接可靠性的獨特性能適合于大田種植地。

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以柑橘農業物聯網系統為例。順禾節水將田間無線采集控制技術整合入柑橘農業物聯網系統里面,為種植者提供遠程操作和監控服務,一人便可管理幾百畝的農場,有利于提升農場管理,實現精細化管理,達到“降本增效”的目的。

農業物聯網,應用層

基于農業物聯網技術的應用,農業越來越像數字化、智能化、精細化方向發展,也就是我們說的智能、智慧農業。

智慧農業是農業物聯網技術在農業種植上的綜合應用,它以農業物聯網技術構建出各種數據應用服務,集遠程(手機/ipad/電腦)智能操控、灌肥灌水指導、病蟲害診斷、農場管理、農場環境實時展示、農場生產種植決策、作物追蹤朔源等為一體。

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應用層的數據分析應用,我們可以知道作物生長期間什么時候需要水和肥,在這個生長期間對水肥需求量是多少?根據作物生長需求規律對水肥藥指導精準灌溉;監測的作物數據和作物大數據中心比對,專家查看分析指導作物生產種植和提前預防病蟲害,提高和加強對作物的管理。若計劃今晚灌溉,但是氣象數據顯示今晚要下雨,可以暫停灌溉避免作物積水和浪費水資源;通過溫度數據可以判定,溫度高了我們需要灌溉降溫等,這就需要把相關的發指令給操作層。

農業物聯網,操作層

操作層與應用層緊密相連,屬于應用層的一部分,應用層經過數據分析后發送有關灌溉的指令,這就需要操作層來執行灌溉這個行為,灌溉模式可以設置成自動灌溉、手動灌溉、定時灌溉、按條件灌溉等,可以遠程(手機/電腦/ipad)可以本地(中央控制系統)操作,遠程就是說不管你身在何方,只要有網絡的地方拿出手機就可以進行相關的灌溉操作。

柑橘的操作層是由以下主要自動化灌溉系統設備組成:

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簡單來說,農業物聯網是一個包含系統和設備的平臺,通過農業物聯網可對農業生產實施專業指導,提升農場、農業種植、農業灌溉等綜合管理水平,從而實現農業生產的專業化、精細化、科學化,慢慢地向智慧農業發展靠齊,從以往的“靠經驗”轉換為以數據為科學指導進行種植,從“靠天”到“知天”這是中國農業發展的進步,也是未來農業發展的方向。

海南順禾節水科技有限公司是一家集科研、生產、設計、施工為一體綜合性農田灌溉企業,主要致力于農場灌溉自動化、智能化、水肥一體化、農業物聯網等相關設備的研發與生產??梢詾椴煌霓r場提供專業、有效的技術解決方案。技術交流:138-7615-0980