当前,我国农业现代化进程明显加快,但也面临着资源、环境与市场的多重约束,保障粮食安全、食品安全、生态安全的压力依然存在,确保农民稳定增收的任务越来越重,提高农业物联网理论及应用水平,促进农业生产方式转变、农民增收有重要意义。
物联网被世界公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。它是以感知为前提,实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。
农业物联网,作为整个物联网发展中非常重要的一部分,它将农业带入数字和信息时代,是21世纪农业的重要发展方向。国家也相当重视,有些先锋企业已经有了比较成熟的产品。
传统的农业,浇水、施肥、打药,农民全凭经验、靠感觉。如今,有了农业物联网,看到的却是另一番景象:瓜果蔬菜该不该浇水?施肥、打药,怎样保持精确的浓度?温度、湿度、光照、二氧化碳浓度,如何实行按需供给?一系列作物在不同生长周期曾被"模糊"处理的问题,都有信息化智能监控系统实时定量"精确"把关,农民只需按个开关,做个选择,或是完全听"指令",就能种好菜、养好花。
农业物联网技术就是通过全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统和培训系统,其核心是建立一个完善的农田地理信息系统(GIS),可以说是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。通过物联网、大数据、人工智能技术等高新技术的深度应用,利用在田间部署的摄像机、传感器、采集器等物联网设备,在农业生产现场搭建“物联网” 监控网络,实现对农业生产现场气候环境,土壤状况,作物长势,病虫害情况的实时监测;并根据预设规则,对现场各种农业设施设备进行远程自动化控制,实现农业生产环节的海量数据采集与精准控制执行。例如农业物联网控制系统:农技师现在只要坐在办公室里,笔记本或者电脑的页面停留在几片蔬菜叶子上,用鼠标一点点拉近,可以很清晰地看到叶片上趴着几只小蚜虫。这样农技师通过物联网的远程监控系统发现了"敌情",可以立即给棚里的农业工人提了个醒。早点做防护措施。
虽然物联网对于农业发展所带来的好处显而易见,但在使用上还未形成刚性需求。但也存在两个发展瓶颈,难题一:农业物联网属于高技术、高市场化的产业,需要财政投入大量资金支持,对于技术的要求也高;难题二:许多看似简单一气呵成的操作,实际上离不开专业人才的培养。我国农民自身文化素质还不够高,需要加大对农民的科技文化培训,提高其文化素养,培养懂科技、懂电脑、懂市场、懂管理的知识型人才。
作为一个新兴事物,农业物联网正处在边试验边示范的阶段,有着广阔的应用前景。对于传统农业来说,物联网的成本过高,在没有见到效益之前,让农民提前投资难度较大,所以对于这一新事物,很多农民,甚至一些农业干部、政府部门还需要一个接受的过程,迫切需要转变观念。在加大政府扶持、建立补贴制度的同时,应尽快建立适应农业发展需求的商业模式,由市场引导、向市场要钱,是推动物联网发展的有效方法。
物联网在农业领域的应用包括农业环境监测、气象监测、温室控制、节水灌溉、产品安全与溯源、设备智能诊断管理等方面,是对设施农业、农田作物、野外台站、 工厂化养殖等的进一步升级。
智能农业通过实时采集大棚内土壤温湿度、空气温湿度、光照强度、CO2浓度、露点温度、以及叶面湿度等环境参数,自动开启或者 关闭指定设备。可以根据用户需求,随时进行处理,为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。
土壤PH值传感器和土壤温湿度传感器
应用农业环境监控物联网,可针对大规模农业园区、设施农业和野外农田,离散部署无线传感器节点,组建无线传感器网络,对作物生长环境、农业气象要素进行动 态实时采集,并通过GPRS/CDMA/3G移动通信网络实时传输至远程中心服务器,中心服务器接收存储数据,结合对应的诊断知识模型对数据解析处理,以 达到分布式监测,集中式管理。
光照传感器
农业领域实现物联网一方面是物联网技术逐渐成熟的标志,另一方面也是农业未来发展前景的需要。
因为农业生产正在进入精细农业阶段,精确农业 (Precision Agriculture ) 是当今世界农业发展的新潮流,是由信息技术支持的根据空间变异,定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统。
实时监测功能
该系统通过传感设备实时采集温室(大棚)内的空气温度,空气湿度,二氧化碳,光照,土壤水分,土壤温度,棚外温度与风速等数据。将数据通过移动数据网络传输给服务管理平台,服务管理平台对数据进行处理。
远程控制技术
针对条件较好的大棚,安装有电动卷门,排风机,电动灌溉系统等机电设备,可实现远程控制功能。农户可通过手机或电脑登陆系统,控制温室内的水阀,排风机,卷帘机的开关。也可控制好控制逻辑,系统会根据内外情况自动开启或者关闭卷帘门,水阀,风机等大棚电机设备。
查询功能
农户使用手机或电脑登陆系统后,可根据查询温室(大棚)内的各项环境参数,历史温湿度指数,历史机电操作记录,历史照片等信息;登陆系统后,还可以查询当地的农业政策,市场行情,供求信息,专家通告等,实现有针对性的综合信息服务。
警告功能
警告功能需要预先设置适合条件下的上限值和下限值,设定值可以根据农作物种类,生长周期和季节的变化进行修改。当某个数据超出限值时,系统立即将警告信息发送给相信的农户,提示农户及时采取措施。