物联网技术在智慧农业中的应用

2024-01-25 09:56:59 admin

智慧农业中物联网技术的应用作用发挥，需结合利用其他技术，实现对各类数据信息的全面采集，助力农业生产和绿色农业等的发展。从智慧农业的物联网+技术支撑分析，主要结合应用以下技术：①GPS。全球定位系统的应用是实现智能农业的基础，支持田间信息的实时化、快速化采集，增强田间操作定位的精确性。②GIS。利用地理信息系统能够快速检索农田的各类参数，比如土壤、空气等，掌握农业状况，进而实施相应的措施。此外，还能够为农机的精准操作提供技术支持。③RS。利用农业遥感技术，实现对田地和土地或者农作物等的全面观测，使得管理者获得更多的农业信息，增加监测预报的准确性与精准性，全面提高农业管理水平。通过集成利用各类数据信息，深度挖掘数据信息的价值，全面提高智慧农业的发展水平。

随着信息技术的快速发展和应用，为农业生产各个环节的控制提供了技术支持。农业数字化转型的速度不断加快，促使传统农业模式向着智能化方向转变，涌现出各类智能机器人，比如田间墒情监测机器人、作物苗情监测机器人、病虫害监测机器人等。尤其是农业传感器和监控摄像头等的广泛应用，为作物生长管理、病虫害防治等工作的开展提供了支持。目前，湖南长沙、安徽芜湖、黑龙江建三江等都在积极完善农村网络基础设施，建设无人或者少人农场，通过实现设施装备以及机械等的远程控制，或者全程自动化控制，高质量完成各类生产作业。实践中，集中利用物联网、大数据以及智控软件等，构建高性能的农业灌溉管理体系，可实现高效化管理。根据智慧农业发展的目标，结合本地区的实际情况，积极推广使用新产品和新技术，全面提高农业生产管理的智慧化水平，创造更多的效益。

通过建设实时、动态的物联网信息采集系统，实现快速、多维、多尺度的信息实时监测，并在采集的数据与专业知识系统的基础上，实现农牧业智能监控、智能控制，突破了以往数据采集困难与智能化程度低等技术发展瓶颈，可以实现农业精细化管理。

物联网技术在农业设施方面的应用主要是在农业生产中，利用物联网技术建立智能温室，对温室大棚进行自动化、智能化管理，合理调整农作物生长环境，能够极大地提高农产品质量和产量。

利用物联网技术部署各类传感器，如CO2传感器、噪声传感器等，通过PLC系统控制单元进行程序修改和运行监控，再把数据信息显示在LED屏上。将远程控制模块、各类传感器通过交换机组成一个局域网，将监测到的数据通过物联网网关上传到云平台，用户可以使用手机、电脑等设备访问云平台，实时了解监测到的各种传感器数据信息，如 CO2含量、噪声强度、有害气体浓度等信息。通过云平台的策略设置，可以制定一些规则，如到达某个特定的阈值就闭某个设备。    

在农场的储物仓内需要检测是否有火焰、是否有烟雾以及是否有盗贼进入等，当感应到以上信息后，各种检测数据会上传到云平台，触发事先设定好的策略规则，进行现场报警或者远程报警。

物联网技术在智慧农业中的应用主要包括：网络链路系统、大棚种植自动化管理控制系统、环境监测子系统和安防监控子系统这4个主要系统。

在网络链路系统中安装的设备有交换机、RS485设备（数字量）、路由器、中心网关、NEWPort、协调器。

为了保证网络的稳畅通，一般采用网线连接，路由器WAN口接外网，路由器LAN1口与NEWPort串口服务器连接，路由器LAN2口与物联网中心网关连接，路由器LAN3口与智能识别筒形网络摄像机连接，路由器LAN4口与LoRa网关连接。NEWPort串口服务器既可以把TCP/IP协议的数据包解析为串口数据流，也可以将串口数据流打成TCP/IP协议的数据包，从而实现数据的网络传输，把现有的RS232接口的数据转化为IP端口的数据，这样就能够将传统的串行数据送上流行的IP通道。

物联网网关通过无线或者有线网络连接外网，物联网中心网关通过USB口连接ZigBee协调器，485口连接ADAM-4150（数字量）与ADAM-4017（模拟量），通过地址来区分4150与4017设备。

大棚种植自动化管理控制系统需要监测大棚内温湿度（ZigBee）信息，最佳温度为22℃~30℃，当温度超出最佳温度范围时，恒温机启动运行，否则恒温机停止运转。为保证大棚内农作物能进行更多的光合作用，促进生长，需要实时监测大棚内光照（ZigBee）数值，当光照值不足100Lx时，会自动启动大棚内部照明灯提供照明服务。    

该系统选取CC2530芯片的单片机进行嵌入式开发，通过BasicRF点对点传输协议，利用IAR软件进行嵌入式程序开发，组建ZigBee网络，最终汇聚到ZigBee协调器，由协调器连接物联网中心网关对温湿度、光照度等数据进行上报，同时在物联网云平台中设置一定的阈值，可以自动化、智能化启动和停止恒温机、照明灯。

环境监测子系统可以实时监测活动场所内的温湿度（四输入）情况、CO（四输入）数值是否超标、噪声（四输入）是否过大。活动场所内安装LED显示屏，可以实时显示监测到的各种传感数据信息，同时将监测数据同步到云平台上，并在应用上实时显示相应的数据。

安防监控子系统可以监测储物仓内是否有火焰（ZigBee火焰传感器），是否有烟雾（RS485设 -数字量），是否有人翻越闯入（红外对射装置）。当感应到有火或者烟、有人翻越闯入时，会亮起储物仓外的报警灯（RS485设备-数字量），其中各种监测数据需要同步到云平台上，并在应用上实时显示相应的数据。

通过建设实时、动态的物联网信息采集系统，可以实现快速、多维、多尺度的信息实时监测，实现农牧业智能监控、智能控制以及农业的可视化、精细化管理。在智慧农业中应用物联网技术，实现农业生产的自动化控制、信息共享等功能，促进传统农业转型升级，助推我国农业的现代化发展。    

来源：周文武,宋巧玲,吴旭东.物联网技术在智慧农业中的应用[J].南方农机,2023,54(10):71-73.