基于物联网技术的智能农业种植系统设计

摘 要：为了解决我国现代化农业中存在的问题,根据当下物联网技术在各个领域的迅速发展并逐步应用,在此对物联网技术和智能农业的内涵分别进行了阐述,分析了物联网应用在智能农业的关键技术,提出物联网技术具体应用在农业种植系统中,并对基于物联网技术的智能农业种植系统进行构建,设计了管理平台的框架.期待智能农业中物联网技术的应用和发展,能够极大地推进现代农业的自动化、智能化水平,降低资源占有率,提高农产品的生产效率及产品的质量.

关 键 词：物联网；智能农业；传感器；无线传输；数据采集

中图分类号：TN91134文献标识码：A文章编号：1004373X（2013）24003802

DesignofagricultureintelligentplantingsystembasedonIOTtechnology

SONGYan

（DepartmentofMechanicalandElectronicEngineering,HenanRadioandTVUniversity,Zhengzhou450006,China）

Abstract：InordertosolvetheproblemsexistinginthemodernizationofagricultureinChina,theconnotationsofIOTtechnologyandintelligentagricultureareexpoundedinthispaperbecauseoftherapiddevelopmentandapplicationofIOTtechnologyinvariouields.ThekeytechnologiesofIOTappliedinintelligentagricultureareanalyzed.TheapplicationofIOTtechnologyinagriculturalmanagementsystemisproposed.TheagricultureintelligentplantingsystembasedonIOTtechnologywasconstructed.Theframeworkofitanagementplatformwasdesigned.ItisexpectedthattheapplicationanddevelopmentofIOTtechnologyinintelligentagriculturecangreatlypromotetheautomationandintelligentlevelsofmodernagriculture,reducetheshareofresources,andimprovetheproductionefficiencyandqualityofagriculturalproducts.

Keywords：IOT；intelligentagriculture；sensor；wirelesstranission；dataacquisition

农业是关系着国计民生的基础产业,我国传统农业在向现代农业发展过程中面临着确保农产品总量、调整农业产业结构、改善农产品品质和质量,改善生产效益低下、资源严重不足且利用率低、环境污染等问题而不能适应农业持续发展的需要.因此,关于智能农业技术的研究势在必行.物联网是以感知为目的的,实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络[1].物联网可以很好地应用到诸多领域,智能农业即是其中之一.本文旨在设计出基于物联网技术的智能农业种植系统,期待智能农业中物联网技术的应用和发展,能够极大地推进高现代农业的自动化、智能化水平,降低资源占有率,提高农产品的生产效率及产品的质量.

1物联网技术与智能农业

1.1智能农业产生背景

农业信息技术是我国现代农业科技的重要内容,大力推进“信息化与农业现代化融合”是我国现代农业发展方向.“智能农业”是指利用物联网技术,即通过相应的智能传感器监测实时农业种植环境状况[4],并将各个相应的数据通过数据采集设备,经过无线网络系统传送到信息控制中心,进而对农业种植环境进行调节,智能控制农作物健康生长所需环境如温度、湿度以及光照、土壤温度、含水量,及及时灌溉系统.实现农业种植综合生态信息的自动检测,对环境进行自动控制和智能化管理[2].

1.2物联网技术在智能农业中的主要应用

1.2.1物联网技术实现农业种植系统的智能化管理

通过在农业种子系统中安装相应的智能传感器设备和其他智能控制系统,实现对农作物种植环境中各个参数的实时监测,及时掌握农作物生长环境的一些参数,并根据参数变化适时调控如灌溉系统、温湿度控制系统等.通过采集、分析和控制空气温湿度、土壤温湿度、光照强度及CO2含量等来掌控农作物最佳的生长环境,将生物信息获取方法应用于无线传感器节点,为温室精准调控提供科学依据[3].

1.2.2物联网技术实现农产品质量安全有效监管

目前我国农产品市场面临最严峻的问题即是农产品质量安全问题,由此引发的毒食品事件层出不穷,究其根源,在于我国农产品从生产的粗放式管理,从生产、流通、产品交易过程中,市场监管不到位.而当前的农业物联网技术能够很好地解决这一问题,通过广泛采用电子标识、条形码、传感器网络、物联网中间件和网络平台技术等关键技术[5],实现农产品从生产、储运、交易信息的透明化和实时监控,从而实现农产品从农田到餐桌的全程可管可控,农产品质量安全有效地监管[4].2智能农业种植系统设计

2.1智能农业种植系统原理

物联网技术应用在智能农业种植系统控制中,原理如下：在农作物集中的种植区域安装智能传感器和相关的智能控制系统,对采集到的数据通过计算机分析,智能化地控制作物生长所需要的空气、温度、水份等,从而实现实现精准农业[6].

智能农业种植系统中的传感器实现种植环境的实时监测,采集相应的信息,确定种植环境中存在的问题,实时地启动相应的灌溉系统、保温系统、补充光照系统等,保证农作物有一个合适的生长环境,从而实现现代农业的自动化、智能化水平,降低资源占有率,提高农产品的生产效率及产品的质量[7].

2.2智能农业种植系统构建

基于物联网技术的智能农业种植系统由传感器、无线采集器、无线控制器、无线协调器、环境监控器5个部分组成,框图如图1所示.

图1基于物联网技术的智能农业种植系统示意图

基于物联网的智能农业种植系统包含以下几部分：

（1）种植环境监测：利用相应的传感器实现种植环境中的土壤湿度、空气温度湿度、光照及自动灌溉系统的实时监测；

（2）数据采集系统：通过传感器实时监测来的数据,采用ZigBee无线发射模式上传数据.ZigBee发送模块将传感器的数值传送到ZigBee协调器节点上[8].采样ZigBee无线通信方式具有部署灵活,扩展方便等优点；

（3）网络传输系统：采用无线传输系统,该系统将采集到的数据,通过无线网络传送到怎么写作器上,数据平台系统：该系统负责对采集的数据进行存储、信息处理和控制指令的下达,为用户提供分析和决策依据,用户可随时随地通过电脑和手机等终端进行查询[9]；

（4）信息系统控制：该系统主要由控制节点、继电器扩展模块和相应的机电执行器组成,通过继电器可以自由控制各种农业生产设备.

2.3智能农业种植系统管理平台的构建

智能农业种植系统管理平台如图2所示,分为传感信息采集、自动监控、人工干预、智能分析和远程控制5部分[10].

图2基于物联网技术的智能农业种植系统管理平台示意图

3结语

基于物联网技术的智能农业种植系统研究旨在提高现代农业的自动化、智能化水平,降低资源占有率,提高农产品的生产效率及产品的质量,为实现智能农业的自动检测、自动控制、智能化管理及农业物联网的普及提供一定的依据.