物联网技术在农业的应用研究3篇

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物联网技术在农业的应用篇1

物联网技术是新一代信息技术的重要组成，对人类发展有重要意义。我国作为一个农业大国，疆域辽阔，而气候复杂、自然灾害频发，要保障农业的健康发展、提高其现代化水平，就要积极引入物联网技术，并对该技术的应用增加了解、完善应用措施。

1基于互联网技术的现代农业节水灌溉实现的结构体系

1.1节水灌溉系统网络构架

实现现代农业的节水灌溉，就要对农业数据和灌溉进行精准的分析和控制，因此在该网络构架基于传感器、通信技术和控制等为基础的监测系统，要具备监测信息采集、数据传输和处理等几项功能。

1.2监测信息采集及控制终端

监测信息采集及控制终端，也就是网络感知进而控制层，主要对土壤中的水分进行数据量化，实时监测该区域内土壤水分情况，传感信息节点会分布在监测区的各个角落，保证信息采集的完整性和科学性。同时，节点对采集到的信息进行初步处理，再使用其它节点完成到汇聚节点的传输工作。之后，信息会被传送到网关，最后是监控中心。在感知土壤水分信息中使用的传感器，主要有频域型和时域型2种，前者使用的是电磁脉冲原理，操作简单、安全、快速、准确，并且具备自动化、宽量程等优点。

1.3数据传输层

数据传输层的任务就是将汇聚节点传来的信息，通过无线通信技术传达至网关，这一过程需要保证路由协议和网络安全协议的安全性、合理性和有效性，能够保证信息传输的安全可靠。与工业应用相比，农业物联网技术运用会受到气候、农作物生长环境、作物生长状况等多方因素影响，但农业对其时效性要求较低，容许存在一定的时间偏差。从实际应用经验和发展需求来讲，ZigBee技术由于带宽较宽、传输快，而且兼容性能和抗干扰性能好，在未来农业物联网技术发展中将成为传输层的重要媒介。

1.4数据终端处理层分析

数据终端处理层也是控制终端，监测中心在处理完收集到的数据后，会将其传送到监控平台。用户根据接收到的土壤水分信息和灌溉决策开启命令，而控制终端则会将数据存入数据库中，便于人们提取数据了解土壤湿度参数等问题。同时，设计可实现界面编程，可以使用户在使用过程中读取数据简化，能够更直观完成操作。

2物联网构架系统其它要点分析

2.1系统供电策略的实现

在基于物联网技术的节水灌溉系统中，其重要部分就是利用信息节点实现，对电池更换需求量大，因此在建设该网络系统的过程中，要考虑到供电节能策略，比如使用太阳能电池板，既能保证系统用电需求，同时还能起到良好的节能效果。而在系统中使用能耗较低的无线通信模块、动态电压调节技术和动态功率管理技术都可以减少系统对电能的消耗，实现节能目标。

2.2系统管理分析

物联网系统的构建和运行过程中，都需要对其内部数据进行科学管理，不仅要定义其中的数据表结构，还要做好数据维护工作。此外，系统管理中对系统运行的维护同样不可或缺，用户的账号、权限、信息等都需要保证安全性和完整性。值得注意的是，不要忽略对待定领域的知识管理，也要保证其规范性。

2.3信息查询、分析功能

在系统功能中，信息的查询、收集和数据分析，是需要切实保障的。搜索信息可以采用点位查找、空间查找等不同的方法，并用图表等形式将结果表达出来;在系统中，数据收集工作是根据各个地点进行的，可以精准整理经纬度信息，监控计算机则在接收到数据之后，由中心计算机进行精确的地点布设。

3结束语

在现代农业节水灌溉中，物联网技术的应用可以搭建起一个有效、合理的系统框架，在搭建过程中要注意各个层次功能的实现，未来将实现软件和服务结合、大数据和连接的应用等，要不断发展系统构架，同时做好维护工作。

作者:包万才 单位:甘肃亚盛亚美特节水有限公司

物联网技术在农业的应用篇2

物联网技术的诞生,为很多的行业带来了便利。举例来说,物联网已经普遍应用于军事国防中,城市管理中,家庭医疗中,电子商务中,智能交通中,环境监测中等等。物联网的广泛利用主要是因其具有智能感知的特点,识别的特点,普适计算的特点,网络的融合应用特点,它被定性为信息产业的第三次浪潮。农业生产中也看到了物联网的优势,也开始利用起物联网的作用来加大农业的发展力度。利用物联网技术,可以对农业生产中的节水灌溉领域得到有效的管理,利用物联网技术的信息平台,可以与外界进行有效的信息沟通,从而得到更先进的节水灌溉模式。把传统的灌溉方式转变成先进的方式,进一步提高了农业生产率。

1物联网研究

物联网技术的诞生为很多行业带来了便利,它被应用于很多行业中,可以达到很多预期想要的结果。那何为物联网,它的含义就是把传感器镶嵌在电网中,铁路中,桥梁中,隧道中,公路中,建筑中,供水系统中等等物体内,利用物联网的特点与互联网进行整合工作,从而达到社会和物理系统的有效融合。在物联网广阔的网络中,强大的计算机群被应用于网络中,可以对工作人员,机械设备还有一些基础性的设施进行有效的把控。物联网技术想要达到物与物之间的有效沟通,就需要对物体上的信息内容进行有效的监测和采集作业,再把信息传输到终端。对于信息的感知环节,可以利用的方法有两种:第一种是利用了RFID射频技术,此技术需要把标签贴在感知对象上,从而进行信息的采集工作,然后把采集到的信息再传输到RFID系统中的信息管理内。第二种方法是可以把传感器的节点放置在需要采集信息的位置和物理内,再利用具有传感能力和处理信号能力的无线节点,把数据传输到网关,然后再利用各种通信设备传输到监控中心。

2用于节水灌溉的物联网技术对其结构进行的研究

2.1内部结构

物联网技术应用于农业灌溉环节中,主要利用的是物联网技术的监测系统,此系统是基于传感器的作用,控制系统的作用,嵌入式的计算机作用,通信技术的作用共同运行的系统。此系统经过研究可以划分为三个网络层:监测信息网络,采集网络和控制网络。也可以理解为网络的感知层,控制层,监测数据的传输层,数据的终端处理层。

2.2对网络感知和控制层的研究

植物的健康生长离不开水分和营养物质,而水分的来源主要来自于土壤中存在的水分,营养物质也是来自于土壤中存在的营养成分,两者是缺一不可的。而这两个生长条件,经过科学研究,是可以通过人为进行调控的,所以,对于土壤的水分进行监测的环节是农业生产中必不可少的一项内容。对于农业节水灌溉决策来说,也是拥有着非常重大的意义。监测环节所要利用的就是物联网技术,物联网技术中的网络感知特点,还有控制层的特点,可以利用数据进行土壤水量的量化工作。土壤的各个节点都设置了监测设施,每一个节点都可以实时的反应出控制区内的信息,从而达到监测土壤水分的目的。对于采集回来的信息可以在节点内进行处理,然后通过其他节点传输到汇聚节点,随后利用无线通信技术把采集到的信息传输到网关。再利用数据传输线或者是Internet技术把信息传输到控制中心,控制心中对传回来的信息进行分析处理,再把做出的决策传输回去,从而控制灌溉设备。物联网技术中所要利用的感知传感器类型有两种,一种是FDR类型,一种是TDR类型。这两个类型可以被叫做频域类型和时域类型。而普遍使用的是FDR类型。此类型是一种反射仪,它是被用于测量土壤水分的仪器,它所利用的原理是电磁脉冲的原理,探测电磁波在介质中的传播频率来得知土壤的表观性的介电数,根据这个介电数得到土壤的含水量。此类型的优势在于,它可以更方便安全的,准确快速的探知含水量,还可以定点连续,达到自动化,宽量程以及少标定的监测,依据这些优势,此类型是最好利用的类型。目前,此类型的传感器有很多种,例如:NHSF48土壤水分传感器,NH148土壤温湿盐分一体性的传感器,NHSF50土壤水分传感器,NHCS650NHCS655土壤水分温度电导率传感器,Hydra土壤温度水分盐分传感器等。在选择微处理器环节时,可以选取CC2530。它所拥有的优势是:材料成本低下,可以设立强大的网络节点,它还利用了RF收发器的良好性能,还有很多强大的功能合为一体,最重要的是,它还拥有着不同的运行方式,特别适用于低功耗要求的系统中。它还拥有着转换时间短,可以保障低能消耗的工作方式。CC2530F256的优势在于,可以提供非常强大的,具有完整性的解决方案。CC2530F64可以提供非常强大的,具有完整性的远程控制方案。在农业生产中的节水灌溉环节,可以利用继电器来控制灌溉设备的通电环节和断电环节,还可以利用电磁阀进行管道水的控制,达到流通和关闭的目的。

2.3数据的传输层研究

数据的传输层对于物联网技术来说,是非常重要的一个环节,它必须把采集到的数据进行有效的传输,才能达到物联网技术的传输能力。传输层的工作过程是:把汇聚点传输过来的数据,利用无线通信技术传输到网关,再利用合理的有效的路由协议,把数据能够更安全更可靠的传输到监控中心。农业生产中利用物联网技术与工业利用物联网技术具有很大的差异性,农作物的生长环境特别复杂,环境也会影响无线通信的传输,随着农作物的生长状态不断变化,也会对无线传输产生影响。农业生产所需要得到的信息不需要时效性,如果传输过程中有延持时,对农业生产来说,也不会有太大的影响。农业生产中所利用的物联网的通信技术有:ZigBee通信技术、WiFi通信网络、GPRS通信和蓝牙通信等。其中的ZigBee通信技术,它的功用非常有效,它具有功耗低下,数据可靠传输,容量大以及兼容性和安全性好的特点,还具有成本低的优势。此通信技术已经被应用于工业方面,家庭自动化方面,农业自动化领域。此技术也广泛应用于农业生产中,它可以有效的使节点的信息达到有效的传输,从而进一步达到想要达到的目标。WiFi通信网络所利用的是网络资源,它的优势是可以使无线网络所要通信的距离延长,而且还覆盖了更为广阔的面积,而且使用成本低下,其兼容性也很强,传输的速度快等优势,此技术已经在国内很多领域被广泛利用。GPRS通信技术,它的工作模式是分组数据的承载,它具有的优势是可以实时在线,高速传输,快速登录等等,它主要被广泛应用于手持式的设备之中,也广泛应用于农业物联网中。它没有距离的要求,却需要交付通信的费用。蓝牙通信技术是在短距离内进行的无线通信,拥有蓝牙功能的设备之间都可以利用蓝牙进行有效连接,传输速度也比较快,主要是此技术不会受到外界的干扰,所利用的频谱在各个国家都不会被限制。所以,把蓝牙通信技术应用于农业物联网中,会有很好的效果。这四种方式是物联网技术中经常利用的通信方式,它们各有各的优势和特点,还可以根据他们的特点应用于不同的场景中。另外,还可以把这四种方式进行有效的整合,可以达到更高效的传输目的。如果从发展的角度和实际利用的角度来看,ZigBee通信技术更有利于农业物联网系统的传输质量,因为它拥有较宽的带宽,其传输的速度较快,兼容能力也很高,还有很强的抗干扰能力,可以说它是农业物联网系统中最重要的介质,也是研究人员重点研究内容之一。

2.4数据的终端处理

数据的终端处理也叫控制终端,此环节的工作是监测中心把收集到的数据进行有效的处理,再把数据内容传输到监控平台内。然后,用户会根据这些传输回来的内容制定有效的决策,从而确定是否开启灌溉设备。另外,还可以通过采集到的数据了解农作物的土壤参数,而且还可以把数据存储到数据库中,方便以后的调取。

3未来发展趋势

3.1软件和服务为中心

未来智能化的农业节水灌溉主要是以软件和服务为重点核心内容,农民只需要通过数据的传输而获得决策内容,不需要拥有技术。另外,用户还不需要利用硬件来维持系统的完整性,利用物联网技术就可以得到数据。

3.2大数据连接

采集到的数据如果没有数据连接,那么采集到的数据都不能被有效利用,存在了信息孤岛现象。物联网技术的利用可以使数据进行连接和共享,从而避免孤岛化的现象发生。

3.3利用关联进行决策转变

农业生产中的节水灌溉,利用的是蒸发蒸腾量的决策内容,它的决策来自于关联关系数据,从而最终得到水信息的预测。此环节的有效利用有利于水资源的优化配置,还可以达到抗旱减灾的提前防范要求,从而避免了损失的发生。

结束语

综上所述,物联网技术为农业生产中的节水灌溉环节带来了优势,因此研究人员要加大对物联网技术的研究,从而开发出更多的技术,进一步促进农业生产的快速发展。

作者:侯健 单位:黑龙江省虎林市八五六农场水务局

物联网技术在农业的应用篇3

在农业灌溉中，对水资源进行管理极其重要。随着科技的不断发展，需要摒弃传统的管理方法，将粗放式逐步改为集成式，并大力推广自动化技术的应用。众所周知，我国是农业大国，但是在灌溉方面，我国的自动化技术仍然处于落后状态。因此，为了使我国的农业得到高效发展，要进行动态管理，通过使用传感器等对农作物的生长情况进行实时监测。另外，由于我国的水资源匮乏，为了提高水资源的利用率，在对农作物进行灌溉时，可以充分利用雨水等进行供水，还可以使用喷灌、滴灌技术，在满足农作物生长需求的同时，减少对水资源的浪费。

1物联网特征

1.1互连性

物联网中最关键的核心部分是互联网，物联网技术就是把无线、有线网络和互联网结合起来，并将所需的信息及时通过网络传输出去。对于收集到的信息通过感知层的传感器传输到传输层，一般来说，所收集的信息数据都是比较庞大的，这样就变成了海量信息，因此，在传输的时候，要想确认数据的科学性和时效性，物联网就必须适应各种网络协议。

1.2感知性

物联网技术是各种感知技术的广泛应用，因此物联网离不开传感设备，物联网的感知层包括大量的多种类型的传感器，全球定位系统（GPS）、射频识别（RFID）、激光扫描器、红外感应器等信息传播设备，类似于人体的各个器官，同时发挥着不同的作用，是物联网技术的重要组成部分。

1.3智能性

物联网不仅具备智能处理的能力，可以智能控制物体，还可以对传感器与计算机进行连接。物联网结合了智能控制技术和传感器技术，同时还运用各种先进技术扩大了物联网的应用范围，如模糊识别技术和云计算技术等。物联网可以在传感器采集的大量信息中进行分析和处理，识别出对生产生活有用的数据，从而适应用户的各种需求，同时发现新的应用模式，并在新的领域进行应用。

2我国农业物联网发展现状

随着科学技术的快速发展，为农业方面应用物联网技术创造了条件。现阶段，越来越多的国家开始在农业方面应用物联网技术，而且在农业发展的各个方面都取得了较大成绩，为新兴农产品及产业做出了较大贡献。2014年初，马凯副总理在全国物联网电视电话会议上指出要牢牢抓住物联网发展的良好时机，促进物联网的健康发展，切实提高物联网体系的竞争水平。物联网发展到现阶段已从最初的概念阶段过渡到应用阶段，我国的各个有关部门也出台了有关农业物联网的发展策略，加快农业物联网的建设水平，促进我国农业的健康、可持续发展。

3物联网技术在节水灌溉中的应用

3.1系统网络构架

被系统网络构架控制的对象为多个区域农田的灌溉设备，系统是由监控室、无线通讯网络、农用通讯设备的采集装置和设置于水泵边的执行机构控制系统组成。自动灌溉是由监控系统来实现的，主要是在灌溉水出口设置控制系统和信号收发装置及传感器反射信息。灌溉开始时，无线网络会将灌溉信息传送到远程的监控室，监控系统会随之打开灌溉调节阀进行供水灌溉工作且提示相应的报警信息，当预定的灌溉水量达到设定值时，调节阀会自动关闭。现场的环境变化由农用通讯设备利用传感器进行检测，数据传向服务器送到使用GPRS无线网络。控制信号输出的方式是远程监控室的PC机利用服务器分析和计算采集到的数据，在实时决策后发出控制指示，对执行机构予以控制。

3.2无线传感器网络

在节水的过程中，可以运用无线传感技术。无线传感技术主要是运用ZigBee自组网技术。ZigBee自组网技术是一种庞杂度低、功能消耗低、数据重复率低、成本低、具有较高的可信度、容量较大的网络双向无线通讯技术。主要由使用层、网络层、控制层和物理层组成。有线传输网络存在着高成本、网络布线复杂、出现问题时维护繁琐、灵活性较差、扩展性不强等问题，而ZigBee无线传感网络系统无此弊端。ZigBee无线传感网络系统在农业领域中主要负责控制蔬菜大棚的室内温度、空气的湿度、土壤的酸碱度。

3.3系统供电策略

在农业节水灌溉中物联网系统是利用无线电磁阀和无线传感信息节点来实现监控网中最关键的部分，由于该系统分布广泛，更换电池的频率很高，所以，在建设网络系统时，应该选用太阳能电池板，并选用适合的节能措施。在节能方面一般有两种方式：使用能耗低的无线通信模块；选择动态电压调节技术和功率管理技术。举例来说，在农田灌溉后，关闭这一区域的电磁阀电源和传感器，就可以达到节能目的。

3.4系统功能特点

3.4.1系统管理

物联网系统主要功能是对系统内部数据进行管理，同时对数据表的结构进行定义，并对其进行维护。同时物联网技术还可以维护系统的正常运行，保护用户的账号、权限、文件、信息的完整。物联网系统还可以对待定领域的知识进行规范化的管理。

3.4.2调控喷灌机

将土壤的墒情等数据收集起来，同时将灌溉的计划非常科学地制定出来，在调控喷灌机的时候利用GPRS网络远程，从而使灌溉实现全自动化。

3.4.3关于查询和收集及搜索性能

利用不同的方法进行搜索信息，然后将结果利用图表和其他的不同形式表达出来。搜索的方法主要有点位查找、空间查找、逻辑形式结合的形式。

3.4.4收集数据自动确定

终端的数据收集工作主要是根据不同的地点自动进行，通过把精准的经纬度数据收集好发送到进行监控行为的计算机，中心计算机将标示数据收集单元精确的定位布设地点。3.4.5数据分析功能针对不同属性进行不同区段的分析，结果以专题图形式提供，可供打印输出。

4结语

在政府对农业物联网技术的大力支持下，通过科研单位深入研究，已获得了不错的效果。然而作为新生现代信息技术的物联网，尚未在农业领域中得到广泛的应用，还处在初级阶段，有许多不足之处。所以，对于出现的问题要积极解决，促进其在农业领域应用，使其达到产业化、标准化、规模化，使农业物联网的重要作用得到充分发挥。人们的生活质量与农业息息相关，国家的发展水平也受其直接影响，农业物联网的广泛应用，将对我国农业有很好的促进作用。

参考文献：

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作者:王晓燕 单位:张家口市水文水资源勘测局