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农业物联网应用

一、概述

我国农业正处于传统农业向现代农业转型时期,全面实践这一新技术体系的转变,网络信息化技术发挥独特而重要的作用。以欧美为代表的发达国家,在农业信息网络建设、农业信息技术开发、农业信息资源利用等方面,全方位推进农业网络信息化的步伐,利用“5S”技术(GPSRSGISESDSS)、环境监测系统、气象与病虫害监测预警系统等,对农作物进行精细化管理和调控,有力地促进农业整体水平的提高。

 

物联网(The Internet of Things)概念于1999年提出,是将所有物品通过各种信息传感设备,如射频识别装置、基于光声电磁的传感器、3S技术、激光扫描器等各类装置与互联网结合起来,实现数据采集、融合、处理,并通过操作终端,实现智能化识别和管理。

物联网技术在农业中的应用,既能改变粗放的农业经营管理方式,也能提高动植物疫情疫病防控能力,确保农产品质量安全,引领现代农业发展。

 

二、农业信息化概念

数字农业(Digital Agriculture)是指使用3S(或5S)技术、计算机和自动化、通信和网络数字化技术、实现对农业生产、决策管理、经营流通等领域进行数字化设计、可视化表达和智能化控制等,使农业按照科学规律实现可持续发展。

 

目前互联网正处在从IPv4IPV6过渡的时期,同时在中国移动通信网络正在实现从2.5GGPRS/CDMA)向3G转变。这给未来农业物联网的发展标准化提供一个平台和发展空间。

 

无线传感网络也是近年来发展的一个崭新的技术,它综合了传感技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信的方式形成一个多跳的自组织的系统,其目的是协作感知采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,它能够灵活地实时监测网络分布区域内的各种数据,并对这些数据进行处理,获得详尽而准确的信息传给用户。

 

 

三、农业物联网的体系构架

 

  

四、农业物联网一些具体应用

中国科学院研制应用于各类农业环境监测和诊断的网络化技术和产品,可针对大规模的农业园区、实施农业和野外农田,离散部署无线传感节点,组建无线传感网络,对作物声场黄静、农业气象要素如空气温湿度、土壤适度、光照强度等进行动态实时采集,并通过GPRS/CDMA/3G移动通信网络实时传输至远程中心服务器,结合对应的诊断知识模型对数据解析处理,以达到分布式监控、集中式管理。已经在全国小麦生态类型区实施。

手机短信技术应用于农业专家服务领域,可实现信息的双向交互,根据农民需要的把定制信息发往农民的固定、移动信息接受终端。构建短信技术的农业专家服务平台。PDA由于具有体积小、便于携带、具备无线通信能力和可以二次开发等特点得到了广泛的推广,美国研制的用于精准农业的PDA GPS系统在PDA上均安装了GPS接收系统,通过GPS系统可把各地的土壤测试值传送给集中管理系统,对土壤肥沃状况和地理信息进行处理,从而能够对各地区的土壤肥沃状况及分布进行精确定位。PDA的应用,与全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统内、农田地理信息系统、智能化农机具系统、环境监测系统、网络化管理系统和培训系统相结合则更具有广阔的前景。

 

五、物联网农业应用中存在的问题

1)技术标准问题

世界各国存在不同的标准。中国信息技术标准化技术委员会于2006年成立了无线传感器网络标准项目组。20099月,传感器网络标准工作组正式成立了PG1(国际标准化)PG2(标准体系与系统架构)PG3(通信与信息交互)PG4(协同信息处理)PG5(标识)PG6(安全)PG7(接口)PG8(电力行业应用调研)8个专项组,开展具体的国家标准的制定工作。
2)安全问题

信息采集频繁,其数据安全也必须重点考虑。
3)协议问题
物联网是互联网的延伸,在物联网核心层面是基于TCP/IP,但在接入层面,协议类别五花八门,GPRS/CDMA、短信、传感器、有线等多种通道,物联网需要一个统一的协议栈。

4IP地址问题

每个物品都需要在物联网中被寻址,就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址,IPv4资源即将耗尽,那就需要IPv6来支撑。IPv4IPv6过渡是一个漫长的过程,因此物联网一旦使用IPv6地址,就必然会存在与IPv4的兼容性问题。
 
5)终端问题。

物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能,且不同行业需求千差万别,如何满足终端产品的多样化需求,对运营商来说是一大挑战。

 

六、农业物联网关键技术优点

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共享。

2)无线传输技术较不易受到地域和人为因素的影响。无线传输中广域网的远程传输主要依靠大型基站及卫星通信,抗干扰能力强,稳定性比有线通信更强。虽然在恶劣气候和极特殊地貌中传输能力可能降低,但属于极少数个例。

3)无线通信的接入方式灵活。在无线信号覆盖的范围内,可以使用不同种类的通信设备进行无缝接入,例如手持掌上电脑PDA、无线终端设备、车载终端设备、手机、无线上网笔记本、远端服务器等。