三江学院电气及其自动化 三 江 学 院本科生毕业设计（论文）题 目 物联网在智能农业中的应用 电气及其自动化工程院（系） 电气及其自动化 专业学生姓名 学号 指导教师 职称 讲师 起讫日期 2015.3.17-2015.6.22 设计地点 图书馆 物联网在智能农业中的应用摘要物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“TheInternetofthings”。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。人类历史进入新的时期，农业生产也随着人类文明的发展而有了巨大的飞跃。从生产工具、生产方式的不断更新中，我们的农作物产量不断提升。刀耕火种的日子一去不复返，人们的生活水平也有了很大的提升。高科技可以促进农业发展方式的转变，智能管理可以实现各类农业资源的高效利用，也可以实现改善环境这一可持续发展目标；以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益。关键词：物联网精确农业农业应用引言4物联网基本定义：4现代智能农业的定义：41研究背景和意义61.1研究的背景61.2智能精确农业实例介绍61.3研究的现实意义72研究目标82.1无线网络监控平台82.2农业灌溉控制系统93农业应用中各类传感器简介93.1各类传感器产生背景93.2各类传感器简介104精准农业的数字化管理系统114.1物联网感应的智能农业灌溉系统115在农业中的应用135.1在农产品储运中的应用135.2农业自动化节水灌溉145.3农产品质量安全的应用145.4智能农业在应用领域的未来155.4.1.智慧农业应用系统应用更加广泛155.4.2.数据处理系统更加精准化、智能化155.5智能精确农业的特点15结束语16参考文献17致谢19引言物联网基本定义：物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“TheInternetofthings”。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络1。现代智能农业的定义：“精确农业”（PrecisionAgriculture），指的是利用全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、连续数据采集传感器（CDS）、遥感（RS）、变率处理设备（VRT）和决策支持系统（DSS）等现代高新技术，获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间及时间差异性信息，分析影响小区产量差异的原因，并采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区域对待，按需实施定位调控的“处方农业”；它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，其基本涵义是根据作物生长的土壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益2。1研究背景和意义1.1研究的背景传统的农业生产灌溉，施肥和农药，农民依靠人工计算，凭经验和感觉。和物联网的应用，如浇水时间，水果和蔬菜的化肥，农药，怎样保持精确的浓度，如何实现根据需要提供一系列不同生长期的作物已经“模糊”问题，智能信息监控系统，实时定量精度把关，农民只需按下一个开关，做个选择，或听指令”，你可以很好的食物，养花。从传统农业到现代农业，农业信息化的发展经历了4个过程计算机农业，数字农业，精准农业、智慧农业。1.2智能精确农业实例介绍2002，英特尔在俄勒冈率先推出了世界上第一个无线的葡萄园的建立。传感器节点分布在葡萄园的每一个角落，每一分钟检测土壤温度，湿度或区域中的有害物质的数量以确保葡萄能健康成长。研究人员发现，在葡萄园的气候的微妙变化，可以极大地影响葡萄酒的品质。通过对数据的记录和相关分析，可以准确的掌握葡萄酒和葡萄生长过程中的一天，温度，湿度的纹理，确切的关系。这是精准农业的一个典型例子，智能农业。2008弩，发达的作物监测系统基于无线传感器网络，基于太阳能供电，可以监测土壤温度、湿度和空气温度，通过互联网浏览器为客户提供健康的植物，实时数据的长度，已经在大众在美国的应用。加利福尼亚camalie葡萄园占地4.4英亩（1英亩= 6.07亩）地区部署了20个智能节点，土壤的温度和湿度的监测网络，监测地下酒窖温度变化形成的，管理者可以通过浏览远程网络和数据管理，在网络监控管理中的应用，葡萄园的经济效益显著提高。随着2004 2T生产相比，年产量2005 2007年年，达到4T，8T和5t，也提高了酒的质量，节约灌溉用水。由日本富士通富士通农场管理系统，农产品质量安全的全生命周期控制为重点，推动农业生产设施，智能化的牲畜和智能水产养殖，实现设施农业管理，农业远程监控与维护，水产养殖专业在生产全过程的智能化。无锡阳山镇专门开发的桃源种植技术的网络监控系统，实现高科技桃子，叹，叹为观止。该镇有25亩桃种植示范基地网络，由22个传感器和三个微型气象站监测系统作为智慧的桃农”。的成本，增加经济效益的绿色农业种植模式的有效压缩，实现高产，优质农作物的目标。1.3研究的现实意义中国目前的农业资源匮乏，耕地污染严重，同时加入了WTO农产品市场竞争激烈，因此在我国实施精准农业示范和研究工作具有重要的战略意义。在由国家计委和北京市政府批准实施小汤山，北京昌平区小汤山现代科技示范园在精准农业示范项目，项目承担单位北京农业信息技术研究中心及合作单位率先尝试大规模、高水平的探讨。 2研究目标2.1无线网络监控平台监控系统的总体发展方向是数字化，智能化，自动化和网络。网络监控系统的主要趋势，大大简化和改进了方法和信息传输的速度。随着网络技术和计算机技术的发展和市场应用环境的逐步成熟，网络视频监控系统已成为监控系统的发展方向。有线网络视频监控系统需要考虑电缆布局的合理性，如特殊的地理环境，工作内容，开放的环境中，电缆的铺设要花费大量的人力和材料或无法布线。无线网络视频监控系统不需要路由，网络是灵活的，并具有远程监控，具有良好的可扩展性，可管理，易与其他系统的集成。2.2农业灌溉控制系统农业灌溉控制系统采用因地制宜的原则，根据不同地区、不同作物的不同需求，不同的灌溉设施，并利用计算机和采集控制器，对农田灌溉的监测和管理传感器等先进技术，保证及时有效的满足作物生长需要的水分以达到节水灌溉和节水灌溉自动化。yj-nyx农业灌溉控制系统主要由中心主控系统（主机，控制柜），电磁阀，一个土壤水分传感器（土壤水分测量的绝对值），气象观测站（可测量温度，湿度，风速，风向，降水）设备。操作人员可以坐在控制室，进行综合分析气象数据和土壤湿度数据的采集，采用手动或自动灌溉，整个社区的家。同时，它可以数据查询系统和打印系统，效益保持记录，查询，打印的气象数据，土壤水分，灌溉，灌溉整个灌区，灌溉历史数据。该系统是由多个控制单元，其中每一个是由控制单元管理。使用有线或无线GPRS网络，由中央计算机统一管理。室外空气温度和湿度传感器的结果输入到计算机并灌溉参数设置在这里，和统计的灌溉，并通过专用软件在计算机存储，显示数据和图表。同时，特殊的操作可以手动执行。通过互联网获取天气信息，对灌溉实施的可预见性。3农业应用中各类传感器简介3.1各类传感器产生背景当今世界在各项技术方面都有先驱者，传感器领域也是科学发展十分重要的分支。在十五期间，国家863计划数字农业重大专项实现了农田信息采集技术的突破，推出了一批成本低、高性能的土壤水分和作物营养信息采集技术产品，基本解决了数字农业信息快速获取技术瓶颈问题。开展了农田水分、养分、作物长势、冠层生理与生态因子、品质、产量和虫害草害等信息采集关键技术研究，开发了具有自主知识产权的新型土壤水分传感器，研制了土壤和作物养分信息快速采集方法与新型配套仪器设备;在虫害与杂草动态监测系统的研究方面取得了重大进展，开发了基于称重传感器的高精度智能测产系统，解决了智能测产与谷物品质监测系统的精度难题;使我国农业信息快速获取迈出了新的步伐3。3.2各类传感器简介为了适应现代化温室和工厂化栽培调节与环境控制(控制温度、湿度、光照、喷灌量、通风等)，以培育各种秧苗，栽培各种果蔬和作物。在这个过程中，需要温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器、离子传感器、生物传感器、CO2传感器等检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。在粮食储藏的水果和蔬菜，传感器也发挥着巨大的作用，冰箱的冷藏温度传感器参数实时地根据实现自动控制和保持温度的相对稳定的价值。气调库相比，冷藏贮藏保鲜，更先进的方法，除了温度之外，气调库的相对湿度（RH），O2浓度，CO2浓度，乙烯（C2H4）浓度和相应的控制指标。气调库内的温度传感器，湿度传感器控制采集系统，氧气浓度传感器，二氧化碳浓度传感器和其它物理参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为参与自动控制参数的自动控制，确保有一个合适的存储环境，达到最佳的保鲜效果。在作物的生长过程中还可以利用形状传感器、颜色传感器、重量传感器等来监测物的外形、颜色、大小等，用来确定物的成熟程度,以便适时采摘和收获；可以利用二氧化碳传感器进行植物生长的人工环境的监控，以促进光合作用的进行4。例如,塑料大棚蔬菜种植环境的监测等；可以利用超声波传感器、音量和音频传感器等进行灭鼠、灭虫等；可