篇一：智能农业功能和应用技术
智能农业功能和应用技术
一、简述：
物联网农业智能控制系统，就是在园区现有设施的基础上，配上相应的控制设备、监控设备及软件，对作物生态环境实施监测和控制。系统能实时显示园区内各区块的土壤、环境和光照等数据，并能通过视频直接观看到作物生长情况。
二、系统组成：
整个物联网系统可分为三部分：一是信息采集系统。由节点传感器采集信息→节点无线传递信息→管理基站接收处理信息→软件显示具体直观数据界面组成。各种传感器能获取植物、土壤、环境等农业生态信息，并通过节点之间的数据多路通讯方式，将数据传输到管理基站接收点。二是智能控制系统。该系统主要有控制柜、电磁阀、农业设施电机、控制线及灌溉管网组成。通过园区信息采集数据及生产需要，通过集成软件的管理控制进行灌溉、通风、遮阴、湿帘等作业。三是智能视频监控系统。系统由监控摄像头、视屏传输网络、软件智能处理显示、英特网远程访问等部分组成。能实现全天候实时监控，智能识别报警、智能录像、远程访问等功能。
三、主要功能：
（1）监测功能：在农业园区内实现自动信息检测与控制，通过配备无线传感节点，太阳能供电系统、信息采集和信息路由设备、配备无线传感传输系统，每个基点配置无线传感节点，每个无线传感节点可
监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。信息收集、负责接收无线传感汇聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理，实现所有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处理以直观的图表和曲线的方式显示给用户，并根据种植作物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息。
（2）控制功能：物联网传感器节点被农业园区的每一个角落，各个传感器每一分钟采集一次数据，并通过一种低功耗自组网的短程无线通讯技术实现传感器数据的传输，所有数据汇集到中心节点，通过一个无线网关与互联网相连，利用手机或远程计算机可以实时掌握农作物现场的环境状态信息，专家系统根据环境参数诊断农作物的生长状况。经过汇总、分析后，在参数超标后，智能控制器会根据以上各类信息的反馈对农业园区进行自动灌溉、自动降温、自动卷模、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等自动控制。
（3）智能管理与系统决策软件功能：通过计算机对农业环境的温度、湿度、光照度、土壤水分、土壤温度、二氧化碳浓度等进行实时监测、图像视频监控、曲线显示、数据保存、数据处理等管理功能，同时根据监测的信息对环境进行控制，使植物生长在合适的环境当中。 系统具有多种界面显示、数据存储、数据打印、数据查询与统计、超限报警、用户管理等功能，系统随时可以将存储的数据导出到计算机上并存储为Excel格式，支持报表打印、历史曲线打印。通过输入查询时间，即可查询所需被测点对应时间内的数据记录和曲线记录。可统计某个时段内的温湿度平均值。当监测数值达到报警条件时，以改变相应数据颜色方式发出警报，根据不同的用户设置管理员、监测员等权限，具有实时数据查看，实时曲线、数据报表等多种数据显示方式。
传感器技术参数：
1. 环境温湿度传感器：环境温度范围：-30～70℃
精度：±0.2℃ 分辨率：0.01℃ 环境湿度范围0～100% 精度：±3%分辨率：0.1% 特性：选用瑞士进口高精度、低功耗智能化传感器探头，精度高、功耗低、体积小、可实现温湿度一体化测量。2. 百叶箱防护罩：特性："百叶箱防护罩"能使气流均匀平行流过传感头，遮蔽直射光以减少光照对温度的测量影响，同时，可防止冷凝水或雾喷系统从任何角度射来的水流的浸入。3. 光照强度传感器：光照强度范围0～200Klux精度：±5% 分辨率：0.1Klux特性：测量精度高，稳定性好，传输距离长，抗干扰能力强，体型小巧，安装方便，壳体结构设计合理，使用寿命长，密封性好。4. 土壤温度传感器：.土壤温测量度范围：-40～120℃精度：±0.2℃ 分辨率：0.01℃特性：外型美观、小巧，安装更换方便，耐腐蚀，适应于各类物质的温度测量，性能稳定，响应速度快，功耗低，抗干扰能力强，不锈钢结构设计，密封性好。5. 土壤水分传感器：.土壤湿度测量范围：0～100%精度：±2% 分辨率：0.1%特性：高稳定性，安装方便，维护操作简单，采用阻燃环氧树脂固化，完全防水，可长期埋伏土壤中使用，且不受腐蚀，钢针采用优质材料，可经受长期电解，不受土壤中的酸碱腐，测量精度高，性能可靠，受土壤含盐量影响较小，可适应各种土质。
可选配置：.
风速测量范围：0～30m/s精度：±0.5%
分辨率：0.1m/s.风向测量范围：16 方位（360°） 精度：±0.5% 分辨率：0.1%：.雨量测量范围：0..01mm～4mm/min 精度：≤±3% 分辨率：0.01mm.大气压力测量范围：50～110Kpa精度：±0.5kpa分辨率：0.1Kpa.二氧化碳测量范围：0～2000ppm精度：±3% 分辨率：0.1%.叶面温度测量范围：-30～80℃ 精度：0.2℃分辨率：0.01℃.叶面湿度测量范围：0～100%精度：±5% 分辨率：0.1%.水面蒸发测量范围：00～100mm 精度：≤±3% 分辨率：0.01mm.光合有效辐射范围：400～700nm灵 敏 度：10～50 μv/μmol2m-22s-1.总辐射光谱范围： 0.3～3.2μ 灵敏度： 7～14mv／kw.m-2 效益分析：
对于农业种植户而言，传感器网在农业中的应用摆脱了传统农业生产依赖天气，凭经验生产的方式，将使现代农业走上工厂化生产，精细化生产的道路，使农业产业工人足不出户即可接受农业专家的指导，农业产量与质量大大提高。对于运营商而言，物联网在农业生产的应用，有利于拓展无线城市的应用方向，有效地利用无线网络，一旦网络在农业中得到普及，运营商可以获得源源不断的收益。 对于当地政府而言，农产品产量与品质的提高，有利于塑造地方农业品牌，服务三农，惠及广大农民。同时为物联网在现代农业中的应用抢得先机，尽快提升产业升级。
篇二：智能农业 系统方案
****智能农业系统方案****智能系统有限公司2011年9月
目录
1. 项目综述 ........................................................................ 3
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5. 系统概述 .................................................................. 3 建设内容 .................................................................. 3 建设原则 .................................................................. 3 整体架构 .................................................................. 4 拓扑结构 .................................................................. 5
2. 智能农业管理系统概述 ............................................................. 6
2.1. 办公自动化子系统................................................................ 6
2.2. 计划管理子系统 ................................................................. 7
2.3. 生产管理子系统 ................................................................. 7 1.
1.1.1.
1.1.2.
1.1.3.
1.1.4.
2.
3. 智能监控系统 ................................................................ 8 视频监控 ............................................................ 9 环境监控 ............................................................ 9 预警信息 ........................................................... 13 远程调控 ........................................................... 15 种植养殖辅助系统 ........................................................... 17 仓储物流管理系统 ........................................................... 17
2.4. 销售管理子系统 ................................................................ 18
2.5. 农产品賴追溯子系统............................................................. 19
2.6. 知识库子系统 .................................................................. 19
2.7. 决策管理子系统 ................................................................ 20
2.8. 系统基础架构子系统............................................................. 21
2.8.1. ..................................................................................................................................................................................................................................认证授权功
能 .................................................................................. 22
2.8.1.1. 系统用户 ................................................................... 22
2.8.1.2. 人员管理功能 ............................................................... 22
2.8.1.3. 权限管理要求 ............................................................... 23
2.8.1.4. 单点认证 ................................................................... 23
2.8.1.5. 用户管理功能 ............................................................... 24
2.8.1.6. 系统扩廳能 ................................................................. 24 1?项目综述
1.1. 系统概述
****智能农业系统将完成现有系统及终端硬件设备的整合、扩充工作。通过对现有设备的改造，实现智能农业系统平台与现有系统及终端设备间的无缝连接，根据现有系统和终端设备的功能条件，实现综合管理、智能控制，达到降低运营成本、提高生产效率的目的。
1.2. 建设内容
智能农业系统平台具体包括以下建设内容：
(1) 建设智能农业系统，实现软件系统开发与部署。
(2) 实现监控采集终端的更新改造以及适配接入，对采集到的数据实现逻辑判断、转发、存数据
库等操作。
(3)
(4) 提供开放的平台和数据结构，为更好地接入其他应用提供数据支撑。 建立智能农业知识库，为农产品生产提供必要支撑。
(5) 提供农作物生产过程历史数据，控制农产品生产过程。提高农产品的产量和质量。
(6)
(7)
(8) 建立智能农业决策系统，为农场生产、销售提供决策平台。 实现对现有系统的接入调试、数据处理及监控管理。 提供统一的平台支撑中间件，方便各类现有系统接入。
1.3. 建设原则
智能农业系统平台建设遵循以下原则：
(1) 可靠性。系统稳定、可靠的运行是系统具有实用性的前提。要求系统具有高稳定性，当系统出现故障和突发事件时，具有保障正常运行的措施。
(2) 易用性。系统应尽可能的减少系统维护人员的工作量。经过短期培训后，一般工作人员可掌握系统使用方法，这是为系统在使用过程中的实际需要考虑的。系统交付使用以后，应该便于各种日常维护工作，能够方便地进行软件的重新配置、系统的智能预警监测、硬件备品备件的更换和软件系统的升级。
(3) 扩展性。扩展能力是智能农业系统平台最重要的原则之一，作为各种应用的基础服务平台，应具备充分、灵活的适应能力、可扩展能力，并充分考虑接口的标准化、协议的标准化。
(4)
管
理 可管理性。系统应具备完整的统计、分析、授权和预警等功能。 /
标
准
体
系
信息安全体系
资源层 ----------- - 办公信息综合
农业生产信息
人力资源信息 农资信息
产品:
综合信息
农业专家经验,
业 务 库 1.4. 整体架构
移动行业网关
远程访问终端 1.5. 拓扑结构
0 防火墙 农业信息化 管理平台
WEB服务器
便携终端服务器 数据库 服务器
交换机 0 防火墙 各种服务系统
多6
监控办公终端
移动行业网关接入设备
照明
设备
通风设备
温湿度检测设备
摄像
头
各种终端设备y
I
采集设备
1. 各种终端设备、
涵盖了所能涉及的所有终端设备，如照明设备、通风设备、监控摄像头、环境采集设备等。通过各自专业子系统与智能农业系统平台进行通讯，实现数据上传和下发命令。
2. 各种服务系统
针对不同应用部署的各个子系统，包括现有的0A办公系统、视频监控系统、财务管理系统，以及今后陆续建设的仓储物流管理系统、人员管理系统等，各系统主要完成与该底层设备的数据通讯，并把采集到的数据上传到智能农业系统平台进行相关处理。
3. 智能农业系统平台
对各个子系统和终端设备上传的数据信息进行整合分析，对处理后的数据进行展示，并根据数据及相关设备的控制设定值来进行自动化控制功能。
2.智能农业管理系统概述
计划管理
_________________________ J
^z物流仓储计划k
生产管理
销售管理
篇三：智能农业在农业生产中的作用与发展前景
智能农业在农业生产中的作用与发展前景
摘 要：智能农业是20世纪80年代中期开始的，利用最新技术，通过改变利率和混合领域内的需求以提高化肥应用。目前，这一概念已经适应于各种领域，作物和国家。这一措施使其在不同的种植制度，地区和国家中有很大差别，但它是逐步实施或被世界各地评价的。目前我国关于智能农业的研究应用还处于起步阶段，智能农业技术的引进和应用会给我国农业发展带来新的机遇,为我国推广、应用和发展现代化农业起着示范和推动作用。其最重要的价值和意义就在于能够实现农业的科学化、标准化、定量化、高效化。可以说，智能农业将会成为农业史上一场伟大的革新。
关键字：智能农业技术、遥感系统、地理信息系统、全球定位系统、 技术变革
智能农业是当今世界农业发展的新潮流,托普物联网指出智能农业是以信息为基础,利用传感器及现代先进的监测技术,完整、准确、及时的了解土地和作物的详细数据,结合精确时空统计分析,及时迅速的做出决策的一种农业管理系统。智能农业是当今世界农业最富有吸引力的前沿课题之一,代表了21 世纪全球农业发展的方向,是农业的一场革命,是面向21 世纪农业的新技术,对我国农业生产产生了深远影响。
一、智能农业的定义与技术基础
智能农业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。
（一） 智能农业主要依靠3s（GPS、GIS、RS）技术来开展各项操作
1. 全球定位系统(GPS)
GPS 是利用地球上空的通讯卫星、地面上的接收系统和用户设备等组成的高精度、全天候、全球性的精确定位系统。GPS 是智能农业的基础,主要用于实时、快速地进行田间信息的采集和田间操作的精确定位,在智能农业中发挥了重要作用,为农田信息定位,指挥农机行走和农机作业,同时对周边环境进行不定期监测定位,为农业专家系统提供有益的空间信息。
2. 地理信息系统(GIS)
是基于计算机、数据库技术的数据管理技术。人们使用的地形图、专业图和文字表示的各种地理要素,储存在计算机内,通过计算机及数据库管理软件,可以对有关内容进行快速查询、评估、分析、更新、修改、存档、传输等。通过GIS 可快速检索各点的土壤、空气等农业状况,再据此采取措施,有针对性的运用精准农机进行操作。
3.遥感系统(RS)
由传感器、载体和指挥系统等3 部分组成。农业遥感技术是现代航空技术、计算机技术等相结合的产物,是人类从空间对地球进行观察的手段。RS 对各种物体如土地、河流水系、农作物等进行观测,使人们快速获得相关农业信息,其准确性比人工预报大大提高。
智能农业系统构造图
（二） 智能农业的实施过程主要分为三步
1、信息获取
包括农田地理要素、环境信息、作物信息几大方面的获取。
2.分析决策
主要包括GIS管理、变量施肥灌溉喷药、产量数据处理等一系列的操作过程。
3.变量实施
主要分为变量施肥、变量喷药、智能测产等几个步骤。
二、智能农业在中国的应用研究进展
我国农业发展历史悠久,经历了原始农业、传统农业、石油农业等阶段。近年来,我国农业吸取“石油农业”的教训,正向知识高度密集型的现代农业发展,相继出现了“有机农业”、“生态农业”、“持续农业”、“智能农业”等替代型现代农业,而智能农业的出现也为现代农业的发展指明了方向。我国“智能农业”技术的应用较发达国家要落后20 年以上,甚至有些地方还是一片空白。近年来,信息技术飞速发展,其在农业上的应用也得以重视。
目前,我国北京、上海等地已开展了智能农业的研究应用,例如,在京郊小汤山智能农业基地,由北京师范大学遥感与地理信息系统研究中心、中国科学院地理科学与资源研究所热红外遥感实验
室以及北京市农林科学院联合实施的大型定量遥感联合试验和北京农业信息技术研究中心,根据国家973 项目与智能农业示范项目的总体要求,在小麦病害的高光谱遥感检测和预测预报试验等方面,都取得了大量试验数据。但目前我国关于智能农业的研究应用还处于起步阶段。
三、智能农业在中国农业生产中的作用
我国是一个农业大国,自然条件十分复杂,自然灾害频繁,由于种种原因,目前农业生产技术仍然处于相对传统、经验型的水平上,与世界发达国家相比,较为粗放、浪费大、效率低,还没有充分挖掘土地资源和其他自然资源的潜力实施精投入,存在成本高及破坏生态环境等问题。因此“智能农业”技术的引进和应用会给我国农业发展带来新的机遇,为我国推广、应用和发展现代化农业起着示范和推动作用 。
智能农业相对于传统农业的一个最大特点,就是通过高科技投入和管理,获取资源的最大节约和农业产出的最佳效益,其最重要的价值和意义就在于能够实现农业的科学化、标准化、定量化、高效化。
（一） 加速提升农业科技水平
我国农业的整体科技水平较低,与世界发达国家还存在较大差距,如传统的灌溉、施肥技术和农药、除草剂的大量施用,不但造成生产成本的提高和资金的浪费,而且直接危害人畜健康,污染农产品、环境和水质。因此需要利用能够根据作物生长需求、田间杂草及病虫害分布情况,实现精确喷灌、施肥及定点喷药,减少成本和环境污染的自动控制机械与技术。例如用于除草的喷药机械要求较高的控制精度,能够利用计算机视觉技术进行杂草识别,进而控制喷药的地点与用量。智能农业是以高科技带动的农业科技创新技术体系,对于加速提升我国农业科技水平,促进我国农业现代化进程具有十分重要的意义。
（二） 进一步增强农产品竞争力,实现高效农业
智能农业是质量效益型农业,以优质高效为目标,追求以最少的投入实现优质、高产、高效。我国化肥利用率相当低,仅为30 %～40 %,且氮、磷、钾肥施用比例不合理,中、微量元素缺乏的情况没有得到及时纠正,氮肥损失率高达70 %～80 %,浪费十分严重,肥料的增产效益未能充分发挥,养分管理和施肥技术方面的研究基础更是薄弱。实施智能农业,可在作物田块内,依据特定小区的作物生长潜力投入不同水平的管理(变量播种、施肥、喷药等) ,提高化肥、农药的有效利用率,降低农用成本和作物中有毒物质的残留量,从而提高作物的产量和品质,增强农产品的竞争力,实现高效农业。
（三）有效地保护环境,实现农业可持续发展
从我国近几十年的农业发展来看,环境保护与农业发展间存在着一定的矛盾,且日益严重。目前
中国农村化肥、农药、除草剂、农膜的大量使用已经造成了严重的面污染,例如过量的化学氮不__仅形成大气污染源,且同过量的磷向水体淋溶,形成水体富营养化。实施智能农业可以减少因农业化学物质滥用造成的环境污染,是保持农业可持续发展的有效途径。
（四）有利于促进农民生产观念转变、生产技术和素质的提高
智能农业使农业劳动力的就业结构发生变化,从事密集型农业生产的劳动力逐渐减少,农民的知识结构也将从根本上得到改变,这是突破千百年来形成的传统耕作观念的关键之一。我国农民几千年来在小块土地上经过密集型劳动生产的投入和丰富生产管理经验的积累而形成的“传统精耕细作”技术,也可以在小块农田内达到很好的经济产量,只是没有现代科学方法的定量研究和现代工程手段的支持来形成大规模的生产力。现代农业技术与电子信息技术的发展,使定量获取这些影响作物生长因素及最终收成的空间差异信息、实施基于知识和现代科技的分布式调控、达到田区内资源潜力的均衡利用和获取尽可能高的经济产量成为可能。智能农业技术可显著提高耕地的生产潜力,节约良种、化肥农药、能源和劳力的投入,并获得良好的经济效益。
（五）有利于促进研究开发高新技术在农业领域的应用
智能农业的关键技术是实现采集地块作物收获量分布状况,生成小区产量分布图；根据田间作物生长条件的差别,以及田间土壤类型、水分、肥力、实测的产量分布图、作物栽培模型等,并综合专家知识决定如何操作处理地块内小区间的条件差别,对地块小区产量分布图进行分析,定义需要进行特殊处理的区域,分析形成决策方案,生成决策图；根据地块决策图生成控制指令,对变量作业机械进行调节与控制。农业机械的精确定位与变量作业,需要空间信息技术的支持,由于GPS、GIS、RS 与其他传感控制技术的发展,使变量机械的设计成为可能。如带有谷物产量传感器的联合收割机能绘制产量分布图,带有GPS 与测量谷物产量传感器的联合收割机能绘制小区产量分布图,这些产量分布图反映了地块小区的差异；用于除草的自动监控喷药机械,能够利用计算机视觉技术进行杂草识别、进而控制喷药的地点与用量；用于灭虫的喷药机械,需要相对定位,可以利用带GPS 数据采集器绘制地块的病虫害分布图,作为喷药的依据;变量施肥播种机具,能根据土壤肥力的不同,自动调节施肥量,同时也能根据土壤水分、土壤温度的不同,自动调节播种深度。
四、智能农业的发展前景
智能农业已成为合理利用农业资源、提高农作物产量和品质、降低生产成本、改善生态环境及
农业可持续发展的前沿性农业科学研究热点之一。目前,我国农业仍处于由传统农业向现代农业转变的过程中,与国外智能农业条件比较,还存在诸多不利因素。例如地形复杂,机械化和集约化水平不高,信息技术及其装备薄弱,农民素质不高等；此外,实施智能农业,前期的仪器、设备、装置等的成本投入相对过高,也影响了智能农业在我国的发展。因此,我国发展智能农业必须分步推行,从应用较为成熟、投资较小的阶段性成果开始,逐步配套提高精准程度。为此在技术上,可先发展3S集成技术,开发应用软件,再研制智能控制的装备和农机具,在技术实施过程中,可先进行人工采集信息,常规机械操作,逐步过渡到半自动化、自动化作业；在推广上,应先在受自然条件影响小、时空差异不大和工业化程度较高的设施农业生产中应用,在大规模的农场和农业高新技术综合开发试验区实践,然后才向有条件的农村和农户渗透。这样,既可使我国的智能农业与国际接轨,又符合我国的国情,逐步形成自身特点。
五、结束语
智能农业目前已经形成一种高新技术与农业生产相结合的产业,被认为是农业可持续发展的重要途径。虽然我国信息化建设的基础设施还比较薄弱,但从未来农业发展趋势看,中国也需要利用信息技术改造传统农业,促进中国农业的现代化和信息化。因此,依据目前我国农业的现状,在充分了解国际智能农业发展的理论基础和技术原则上,结合我国的具体情况,研究发展适合我国情况的智能农业技术体系,将成为今后我国农业发展的重要方向。
参考文献
[1]刁承军、胡伟，关于智能农业发展的探讨[J ]. 农机市场,2003(8) :16
[2]刘爱民、封志明、徐丽明.，现代智能农业及我国智能农业的发展方向 [J ]. 中国农业大学学报,2000 ,5(2) :20 - 25.
[3]薄晓鸥，具有中国特色的智能农业初探[J ]. 科技情报开发与经济,2001 ,11(2) :50- 60.
《智能农业》
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