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      淺談物聯(lián)網(wǎng)技術在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的應用

      2011-12-20 03:49:24孫二瑞
      城市建設理論研究 2011年23期
      關鍵詞:農(nóng)作物聯(lián)網(wǎng)傳感器

      孫二瑞

      摘要 隨著科技水平的不斷提高,以物聯(lián)網(wǎng)為代表的計算機網(wǎng)絡給人們的生產(chǎn)、生活帶來了巨大的變化?;ヂ?lián)網(wǎng)使得電腦相互連接,而當前興起的物聯(lián)網(wǎng)正在將物體與物體聯(lián)系起來。 目前,物聯(lián)網(wǎng)已滲透到現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)、運輸和銷售的各個環(huán)節(jié),不斷提高其效率,對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化做出了巨大的貢獻。本文通過分析物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中的應用,提出了一些改進的方法與建議。

      關鍵詞 物聯(lián)網(wǎng)RFID傳感器農(nóng)業(yè)

      物聯(lián)網(wǎng),顧名思義就是指物體與物體相連, 它是將所有物品通過各種信息傳感設備,如RFID(俗稱電子標簽),傳感器,3G技術和激光掃描器等各類設備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來, 實現(xiàn)信息的采集,融合,處理,并通過終端顯示,管理和智能化控制等。

      1、物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的應用

      1.1農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督檢測

      當前,我國的食品安全事故頻發(fā), 其中很重要的一個原因就是缺乏對食品的監(jiān)管,物聯(lián)網(wǎng)給食品監(jiān)管提供了一個有效的工具。如給生豬帶上RFID的芯片,監(jiān)控生豬的整個生命過程,從出生、生長到屠宰、銷售。尤其是在生豬的生長過程中,可以檢測其生長環(huán)境和體溫等數(shù)據(jù),而在生豬屠宰后,消費者可以根據(jù)追溯碼查詢到生豬來源和檢疫等信息。

      1.2智能化農(nóng)作物培育控制

      通過在大田或者大棚內(nèi)安裝無線傳感器和其他智能控制系統(tǒng),可以對農(nóng)產(chǎn)品的生長環(huán)境進行監(jiān)測,及時掌控周圍環(huán)境參數(shù),根據(jù)參數(shù)的變化調(diào)節(jié)灌溉、保溫等系統(tǒng),確保農(nóng)作物良好的生長環(huán)境,以提高產(chǎn)量和質(zhì)量。

      通過采集、分析和控制土壤的濕度、土壤成分、PH值以及空氣的溫度、濕度、CO2、光照強度等獲得農(nóng)作物生長的最佳條件, 將信息通過RFID無線控制器傳送到3G移動通信網(wǎng),然后再輸送到監(jiān)管中心處理器,監(jiān)管中心處理器對不符合的設定數(shù)據(jù)發(fā)出人機界面報警提示,人機界面發(fā)送控制指令給監(jiān)管中心處理器打開閥門或增暖開關,從而適度調(diào)節(jié)。

      1.3科學研究和森林防火應用

      物聯(lián)網(wǎng)除了對農(nóng)作物的培育和農(nóng)作物生長信息的監(jiān)測提供信息外,還對畜牧的養(yǎng)殖進行監(jiān)測,如對畜牧家禽和水產(chǎn)的生活習性的監(jiān)測。除此之外,物聯(lián)網(wǎng)還可以對森林火災提供警報,并將相關的數(shù)據(jù)傳送至控制中心,從而定位具體位置,對火災進行有效控制。

      1.4實際應用舉例:

      1.4.1 黑龍江建立基于物聯(lián)感知的大田種植土壤、大氣參數(shù)實時在線測量系統(tǒng)

      在大田里插上“檢測棒”,形成矩陣,每個檢測棒上從底部向上分別安裝土壤溫度濕度傳感器(插入地面部分),電池和太陽能逆變器(露出地表), 空氣溫度、濕度和光照傳感器(比農(nóng)作物稍高部分)以及太陽能和RFID無線控制器(最頂上部分)。 每個節(jié)點將搜集的信息通過3G移動通信網(wǎng)發(fā)送到控制中心,這樣控制中心就可以監(jiān)控上百公頃的稻田地。解決方案如下圖:

      1.4.2 太湖水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控中心

      長江中下游尤其是魚米之鄉(xiāng)的江浙水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)非常發(fā)達,近年來由于水體污染的影響,水質(zhì)的惡化、藍藻泛濫、水體缺氧等給養(yǎng)殖業(yè)帶來無法估量的損失。針對傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測方法的不足,如布線困難、難以實現(xiàn)在線實時監(jiān)測、多點采集不方便等問題,建議架建基于RFID的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng),創(chuàng)造性地利用物聯(lián)網(wǎng)技術建立水產(chǎn)養(yǎng)殖的自動化管理體系。該系統(tǒng)以無線傳感器模塊為數(shù)據(jù)采集終端,嵌入式Web服務器為數(shù)據(jù)處理和匯聚中心,提供人機界面,實現(xiàn)多點查詢,并利用專家系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進行分析,給出有效的水產(chǎn)養(yǎng)殖的決策方法。

      1.3.3蘇州基于物聯(lián)感知的現(xiàn)代養(yǎng)殖

      隨著養(yǎng)殖物的生長,池塘中的相對密度增大,同時水體殘餌、排泄物、水草老葉等腐爛,消耗了大量氧氣,產(chǎn)生硫化氫等有毒氣體,導致氨氮累積增多,PH值下降,極易造成浮頭泛池。本項目中的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)主要為:溶解氧含量,水溫及PH值。數(shù)據(jù)采集模塊如下圖所示。

      水質(zhì)數(shù)據(jù)采集模塊由RFID標簽、天線、太陽能光板、浮板、模擬量輸入模塊(A/D模塊)、傳感器以及執(zhí)行件組成。選擇傳感器的基本標準是易用、精度高、靈敏度高和價格便宜?;谶@個因素,溫度傳感器使用DALLAS 公司的 DS18B20,其具有耐磨耐碰、體積小、使用方便等特點,適用于各種數(shù)字測溫和控制領域。pH 傳感器使用 PC1R1A 通用型 pH 探頭,Pt1000 溫度補償。溶氧傳感器使用 OxyMax W COS 61 溶解氧測量探頭,其實用性好,維護量小,大量用于養(yǎng)殖水質(zhì)氧含測量及調(diào)節(jié),執(zhí)行件為氣泵,功率為0.75 kW。

      物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化中的應用瓶頸

      隨著科技的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應用越來越廣泛,但在實際的應用中還存在一些問題。一是,一批關鍵農(nóng)業(yè)感知技術和新的農(nóng)作物培育問題期待科技突破。二是,物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中朝著微小型、可靠性和成本低的方向發(fā)展,但目前物聯(lián)網(wǎng)所使用的傳感器和RFID芯片都是國外產(chǎn)的,價格比較昂貴,開發(fā)成本高;再加上國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本都是傳統(tǒng)作業(yè)模式,導致其在農(nóng)業(yè)發(fā)展缺少資金方面的支持。三是,農(nóng)業(yè)專用傳感器,網(wǎng)絡互聯(lián)技術和智能處理的技術不統(tǒng)一,無參考標準,導致各家各樣,開發(fā)周期長。

      參考文獻:

      [1] 吳仲城,徐珍玉.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術及其在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)中應用[J]. 中國科技投資. 2010(10);

      [2] 尹立莉,胡偉成. 發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)問題淺析[J]. 經(jīng)濟研究導刊. 2010(23);

      [3] 文黎明,龍亞蘭.物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應用[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技. 2010(15);

      [4] 陳明,王鎖柱.物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展[J]. 計算機教育. 2010(12);

      [5] 張寧.基于EPC的農(nóng)業(yè)智能信息化應用研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學. 2010(11) ;

      [6] 李一,陳火峰.關于物聯(lián)網(wǎng)的研究思考[J]. 價值工程. 2010(08);

      [7] 甘志祥.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中問題的初析[J]. 中國科技信息. 2010(05);

      注:文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。

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