物联网技术的精细农业解决方案.docVIP

基于物联网技术的精细农业解决方案 北京中能普瑞技术有限公司  北京中能普瑞技术有限公司 基于物联网技术的精细农业解决方案 一、现代农业发展的趋势 国际农业的发展经历了原始农业、传统农业和现代农业三个主要 发展阶段。本世纪以来，农业的发展在取得成就的同时，带来了严重 的环境问题。对此，人们提出了一系列的替代农业对策，如回归型农 业、生态农业、有机农业、综合农业等发展模式。自 90 年代以来， 随着全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、变 量处理设备（VRT）和决策支持系统（DSS）等技术的发展，精细农业 作为基于信息高科技的集约化农业问世了，并成为农业可持续发展的 热门领域。精细农业的核心是指实时地获取地块中每个小区土壤、农 作物的信息，诊断作物的长势和产量在空间上差异的原因，并按每一 个小区做出决策，准确地在每一个小区上进行灌溉、施肥、喷药，以 达到最大限度地提高水、肥和杀虫剂的利用效率，增加产量，减少环 境的污染的目的。 近几年来，美国、欧洲一些技术先进的农场在精细农业方面已经 进入中等规模的实施阶段。国外精细农业的实践表明：精细农业不仅 具有重要的经济效益，而且其获取的详细耕作信息有助于解决许多未 知问题。精细农业的根本效益体现在降低作物的生产成本和过量施用 农化产品的污染风险。精细农业研究的革命性的意义是提出了一 种经营现代农业的新技术思想并付诸于实践，发展前景已在国际上具 有广泛的共识。 1  北京中能普瑞技术有限公司 图 1 以色列的现代农业 同时，为提高农业生产的效益并增强农作物的抗灾能力，设施农 业 (又称工厂化农业)已成为一种新兴的农业产业。设施农业是借助温 室及其配套装置来调节和控制作物生产环境条件的新农业生产方式， 是农业摆脱自然制约的有效手段，是对常规农业的革命性发展，是高 产、高效、优质和技术密集型的农业。近年来，国外如以色列、荷兰 等国在设施农业中研究和生产方面已达到很高水平。我国近年来，塑 料大棚和日光温室为主体的设施农业正迅速发展，但与国外相比，普 遍存在科技含量低、劳动强度大、生产水平和效益低下。因此，迫切 需要技术改进，以提高我国设施农业的整体水平。 要实现高水平的设施农业，实现我国农业向精细化、集约化方向 发展，利用科技进步，特别是重视信息技术在农业领域的应用至关重 要。2009 年 8 月 7 日下午，国务院总理温家宝在无锡考察时指出， 物联网是新世纪影响人类发展的重要技术之一，并提出了感知中国 2  北京中能普瑞技术有限公司 的发展设想。实现物联网技术在农业领域中的应用是改善我国农业生 产手段、提高农业生产效率和生产水平的有益尝试。 二、环境对作物生长的影响 植物只有在一定的环境范围内才能够生长。环境对生长的影响是 综合的，它既可以通过影响光合、呼吸、蒸腾等代谢过程，也可以通 过影响有机物的合成和运输等代谢过程来影响植物的生长，还可以直 接影响土温、气温，通过影响水肥的吸收和输导来影响植物的生长。 (1) 温度和湿度：作物的生长与温度和湿度有密切关系，塑料大棚的 控制参数中，温度与湿度检测、控制是主要参数之一。 (2) 土壤干燥度：作物生长需要水份，在设施农业中如何灌水，做到 既不影响作物生长又不浪费水资源是至关重要的问题。土壤干燥度的 检测，需要用干燥度传感器。目前较广泛采用的干燥度传感器是由负 压传感器与陶瓷过滤管组成的。 (3) CO 2：农作物生长发育离不开光合作用，而光合作用又与 CO 2 有 关，所以控制 CO 2 的浓度，有利于作物的生长发育。 (4) 光照度：设施农业中，采用栽培管理自动化系统其光源完全为人 工光，而不用太阳光，采用光传感器来检测和控制光照强度，使作物 可以得到均匀一致的光照。 (5) 土壤养分：土壤养分依赖于施肥，合理施肥不仅可以提高作物产 量，而且可以避免过施肥而造成不必要的损失。土壤养分的测定包括 3  北京中能普瑞技术有限公司 土壤有机质、pH 值、氮、磷、钾以及交换性钙和镁的检测。土壤养 分测定，广泛采用离子、生物传感器。 相关资料表明，在可自动控制室内的温度、湿度、灌溉、通风、 二 氧 化 碳 浓 度 和 光 照 的 温 室 中 ， 每 平 方 米 温 室 一 季 可 产 番 30kg~50kg，黄瓜 40kg，相当于露地栽培产量 10 倍以上。其他各类 作物在这种环境下的产量也将得到明显的提升。 图 2 不同耕作环境单位产量比较 对于温室葡萄生产过程中环境条件调控的好坏直接影响着温室 葡萄栽培的成败。因此，环境调控成为生产中的关键技术。如何科学、