物联网智能农业研究.pdf

基于物联网的智能农业系统应用 1 研究的背景和意义  1.1 传统农业面临的问题 我国人口占世界总人口的 22%，耕地面积只占世界耕地面积的 7%。随着经济的飞速发展,人民生活水平不断提高，资源短缺、环 境恶化与人口剧增的矛盾却越来越突出。特别是我国加入世贸组织 后,国外价格低廉的优质农副产品源源不断地流入我国,这对我国的 农产品市场构成极大威胁。因此,如何提高我国农产品的质量和生产 效率,如何对大面积土地的规模化耕种实施信息技术指导下科学的 精确管理,是一个既前沿又当务之急的科研课题。而现实情况是，粗 放的管理与滥用化肥，其低效益与环境污染令人惊叹。 传统农业生产的物质技术手段落后，主要是依靠人力、畜力和各 种手工工具以及一些简单机械。在现实中主要存在的问题是： (1)农业科技含量、装备水平相对滞后， (2)农业生产存在污染和浪费，据农业、水利部门测算，我国每 年农业所消耗化肥、农药和水资源量都在飞速增长，数据惊人，农 业的污染问题困扰着不少乡村，不少农民群众饮水安全受到影响。 (3)农业产出少、农民收入低 (4)农产品的品种少 依靠和使用着这些落后的生产工具和生产技术维持着简单再生 产，农业生产率低下，农业的产量增长缓慢，农业得不到很好的发展， 这从而又反过来阻碍了农业技术的进步以及生产工具的创新。于是， 传统农业的自身发展陷入恶性循环之中。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、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， 显得非常必要与重要。 1.2 精确农业发展现状 精确农业(Precision Agriculture ) 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。 精确农业由十个系统组成，即全球定位系统、农田信息采集系 统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能 化农机具系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统和培训 系统。其核心是建立一个完善的农田地理信息系统（GIS ），可以说 是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。精确农业并不过 分强调高产，而主要强调效益。它将农业带入数字和信息时代，是 21 世纪农业的重要发展方向。 精确农业主要内涵包括精确土壤测试技术、精确种子工程、精确 平衡施肥技术、精确播种、精确灌溉技术、作物动态监测技术、精确 收获等。 与传统农业相比，精确农业主要有以下特点： 1 合理施用化肥，降低生产成本，减少环境污染 精确农业采用因土、因作物、因时全面平衡施肥，彻底扭转传统 农业中因经验施肥而造成的三多三少（化肥多，有机肥少；N 肥多， P、K 肥少；三要素肥多，微量元素少），N、P、K 比例失调的状况， 因此有明显的经济和环境效益。 2 减少和节约水资源 目前传统农业因大水漫灌和沟渠渗漏对灌溉水的利用率只有40% 左右，精确农业可由作物动态监控技术定时定量供给水分，可通过滴 灌微灌等一系列新型灌溉技术，使水的消耗量减少到最低程度，并能 获取尽可能高的产量。 3 节本增效，省工省时，优质高产 精确农业采用精确播种，精确收获技术，并将精确种子工程与精 确播种技术有机地结合起来，使农业低耗、优质、高效成为现实。在 一般情况下，精确播种比传统播种增产18%～30%，省工2～3 个小时。 4 使农作物的物质营养得到合理利用，保证了农产品的产量和质量 精确农业通过采用先进的现代化高新技术，对农作物的生产过程 进行动态监测和控制，并根据其结果采用相应的措施。 与有线数据传输智能农业相比，基于无线传感网的精确农业物联网系 统具有以下优点： 1 对于移动测量或距离很远的野外测量,采用无线方式可以很好的实 现并节省大量的费用。目前的无线网络可以把分布在数千米范围内不 同位置的通信设备连在一起,实现相互通信和网络资源