基于物聯網技術的智能農業種植系統設計

摘 要： 為了解決我國現代化農業中存在的問題，根據當下物聯網技術在各個領域的迅速發展并逐步應用，在此對物聯網技術和智能農業的內涵分別進行了闡述，分析了物聯網應用在智能農業的關鍵技術，提出物聯網技術具體應用在農業種植系統中，并對基于物聯網技術的智能農業種植系統進行構建，設計了管理平臺的框架。期待智能農業中物聯網技術的應用和發展，能夠極大地推進現代農業的自動化、智能化水平，降低資源占有率，提高農產品的生產效率及產品的質量。

關鍵詞： 物聯網； 智能農業； 傳感器； 無線傳輸； 數據采集

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）24?0038?02

Design of agriculture intelligent planting system based on IOT technology

SONG Yan

（Department of Mechanical and Electronic Engineering， Henan Radio and TV University， Zhengzhou 450006， China）

Abstract： In order to solve the problems existing in the modernization of agriculture in China， the connotations of IOT technology and intelligent agriculture are expounded in this paper because of the rapid development and application of IOT technology in various fields. The key technologies of IOT applied in intelligent agriculture are analyzed. The application of IOT technology in agricultural management system is proposed. The agriculture intelligent planting system based on IOT technology was constructed. The framework of its management platform was designed. It is expected that the application and development of IOT technology in intelligent agriculture can greatly promote the automation and intelligent levels of modern agriculture， reduce the share of resources， and improve the production efficiency and quality of agricultural products.

Keywords： IOT； intelligent agriculture； sensor； wireless transmission； data acquisition

農業是關系著國計民生的基礎產業，我國傳統農業在向現代農業發展過程中面臨著確保農產品總量、調整農業產業結構、改善農產品品質和質量，改善生產效益低下、資源嚴重不足且利用率低、環境污染等問題而不能適應農業持續發展的需要。因此，關于智能農業技術的研究勢在必行。物聯網是以感知為目的的，實現人與人、人與物、物與物全面互聯的網絡[1]。物聯網可以很好地應用到諸多領域，智能農業即是其中之一。 本文旨在設計出基于物聯網技術的智能農業種植系統，期待智能農業中物聯網技術的應用和發展，能夠極大地推進高現代農業的自動化、智能化水平，降低資源占有率，提高農產品的生產效率及產品的質量。

1 物聯網技術與智能農業

1.1 智能農業產生背景

農業信息技術是我國現代農業科技的重要內容，大力推進“信息化與農業現代化融合” 是我國現代農業發展方向。“智能農業”是指利用物聯網技術，即通過相應的智能傳感器監測實時農業種植環境狀況[4]，并將各個相應的數據通過數據采集設備，經過無線網絡系統傳送到信息控制中心，進而對農業種植環境進行調節，智能控制農作物健康生長所需環境如溫度、濕度以及光照、土壤溫度、含水量，及及時灌溉系統。實現農業種植綜合生態信息的自動檢測，對環境進行自動控制和智能化管理[2]。

1.2 物聯網技術在智能農業中的主要應用

1.2.1 物聯網技術實現農業種植系統的智能化管理

通過在農業種子系統中安裝相應的智能傳感器設備和其他智能控制系統，實現對農作物種植環境中各個參數的實時監測，及時掌握農作物生長環境的一些參數，并根據參數變化適時調控如灌溉系統、溫濕度控制系統等。通過采集、分析和控制空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強度及CO2含量等來掌控農作物最佳的生長環境，將生物信息獲取方法應用于無線傳感器節點，為溫室精準調控提供科學依據[3]。

1.2.2 物聯網技術實現農產品質量安全有效監管

目前我國農產品市場面臨最嚴峻的問題即是農產品質量安全問題，由此引發的毒食品事件層出不窮，究其根源，在于我國農產品從生產的粗放式管理，從生產、流通、產品交易過程中，市場監管不到位。而當前的農業物聯網技術能夠很好地解決這一問題，通過廣泛采用電子標識、條形碼、傳感器網絡、物聯網中間件和網絡平臺技術等關鍵技術[5]，實現農產品從生產、儲運、交易信息的透明化和實時監控，從而實現農產品從農田到餐桌的全程可管可控，農產品質量安全有效地監管[4]。

2 智能農業種植系統設計

2.1 智能農業種植系統原理

物聯網技術應用在智能農業種植系統控制中，原理如下：在農作物集中的種植區域安裝智能傳感器和相關的智能控制系統，對采集到的數據通過計算機分析，智能化地控制作物生長所需要的空氣、溫度、水份等，從而實現實現精準農業[6]。

智能農業種植系統中的傳感器實現種植環境的實時監測，采集相應的信息，確定種植環境中存在的問題，實時地啟動相應的灌溉系統、保溫系統、補充光照系統等，保證農作物有一個合適的生長環境，從而實現現代農業的自動化、智能化水平，降低資源占有率，提高農產品的生產效率及產品的質量[7]。

2.2 智能農業種植系統構建

基于物聯網技術的智能農業種植系統由傳感器、無線采集器、無線控制器、無線協調器、環境監控器5個部分組成，框圖如圖1所示。

圖1 基于物聯網技術的智能農業種植系統示意圖

基于物聯網的智能農業種植系統包含以下幾部分：

（1）種植環境監測：利用相應的傳感器實現種植環境中的土壤濕度、空氣溫度濕度、光照及自動灌溉系統的實時監測；

（2）數據采集系統：通過傳感器實時監測來的數據，采用ZigBee 無線發射模式上傳數據。ZigBee 發送模塊將傳感器的數值傳送到ZigBee 協調器節點上[8]。采樣ZigBee 無線通信方式具有部署靈活，擴展方便等優點；

（3）網絡傳輸系統：采用無線傳輸系統，該系統將采集到的數據，通過無線網絡傳送到服務器上，數據平臺系統：該系統負責對采集的數據進行存儲、信息處理和控制指令的下達，為用戶提供分析和決策依據，用戶可隨時隨地通過電腦和手機等終端進行查詢[9]；

（4）信息系統控制：該系統主要由控制節點、繼電器擴展模塊和相應的機電執行器組成，通過繼電器可以自由控制各種農業生產設備。

2.3 智能農業種植系統管理平臺的構建

智能農業種植系統管理平臺如圖2所示，分為傳感信息采集、自動監控、人工干預、智能分析和遠程控制5部分[10]。

圖2 基于物聯網技術的智能農業種植系統管理平臺示意圖

3 結 語

基于物聯網技術的智能農業種植系統研究旨在提高現代農業的自動化、智能化水平，降低資源占有率，提高農產品的生產效率及產品的質量，為實現智能農業的自動檢測、自動控制、智能化管理及農業物聯網的普及提供一定的依據。

參考文獻

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（下轉第42頁）

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