智能农业系统

时间：2017-02-14 06:05:07 来源：免费论文网

篇一：智能农业的工作原理和作用

中国农业物联网领航者——托普农业物联网

智能农业的工作原理和作用

智能农业系统工作原理

智能农业通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。托普物联网指出可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。智能农业还包括智能粮库系统，该系统通过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机的连接进行实时观察，记录现场情况以保证量粮库的温湿度平衡。

智能农业简介

托普物联网认为智能农业是指在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式，就是农业先进设施与露地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。它集科研、生产、加工、销售于一体，实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产；它集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科，以现代化农业设施为依托，科技含量高，产品附加值高，土地产出率高和劳动生产率高，是我国农业新技术革命的跨世纪工程。

智能农业实施过程

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。

智能农业技术支撑

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。

篇二：基于物联网的智能农业系统设计及实现

题目：

基于物联网的智能农业系统设计及实现系别：专业：学号：姓名：指导老师：

年月日

前言

物联网被认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。物联网以感知为前提，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。在物体上植入各种微型芯片，用这些传感器获取物理世界的各种信息，再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网路交互传递，从而实现对世界的感知。物联网在农业上的应用将会使农业生产方式产生重大变革，会急速促进我国农业生产问题上面临的种种问题。

摘要

物联网作为信息产业的第三次浪潮,在农业中的应用将会解决一系列科学技术问题,例如分布在广域空间的信息获取,高效可靠的信息传输以及面向不同应用的智能决策等,将是实现传统农业向现代农业转变的助推器和加速器。农业生产过程中,温度、湿度、光照强度、C02浓度、水分以及其他养分等多种自然因素共同影响农作物的生长,传统农业的管理方式远远没有达到精细化管理的标准,只能算是粗放式管理,在这种管理方式下,通过人的感知能力管理上述环境参数,无法达到准确性要求,要实现现代农业的智能化管理,建立一个实用、可靠、可长期监测的农业环境监测系统是非常必要的。因此,本文设计了基于物联网的智能农业监测系统,该系统能够准确实时的获取农作物生长的环境信息并对这些信息进行远程监测。论文首先详细阐述物联网和农业物联网的内涵和体系结构、农业物联网的关键技术和未来发展。介绍了数据融合的相关概念,并提出了KDF算法用于系统对感知数据的处理。KDF算法是基于卡尔曼滤波的数据融合算法,能够达到减少冗余信息、降低能量消耗以及消除干扰使获得的感知数据更加准确的目的。其次,论文给出了系统的总体设计,并根据设计要求,以MSP430F5438微处理器、射频模块CC2520、射频放大前端CC2591以及SHT10温湿度传感器等环境感知传感器为核心,构建了传感器硬件节点。传感器节点的软件以Z-Stack协议栈为基础,成功的实现了无线Mesh网络的组建和数据的可靠传输。最后,论文介绍了上位机监测软件,上位机监测软件基于B/S架构,使用JSP语言在MyEclipse环境下开发,具有良好的人机交互前台界面；后台采用MySQL数据库,完成环境参数数据和其他有用信息的存储；将整个系统通过Tomcat服务器在线发布,系统便可以接入到Internet中,形成“底层(传感器)—Internet网络—远程监控”的结构,使连入互联网的计算机均可以访问。对系统从功能实现角度来开展的实验结果显示,该系统可以正常稳定的工作,无线传感器节点可以正常构建无线Mesh网络,可以进行数据可靠传输,系统通过Tomcat服务器在线发布,用户可以在任何—台与Internet相连的PC机上登录本系统进行数据查询和系统管理,实现远程监测的功能,并且本系统采用的节能机制达到了很好的节能效果,且采集数据的精度符合要求。

关键词：农业物联网；无线传感器网络；数据融合； B/S架构

ABSTRACT

The Internet of things as the third wave of information industry, its application in agriculture will solve the problem of a series of science and technology, such as distributed in wide area space information acquisition, high efficient and reliable information transmission, and geared to the needs of different applications of intelligent decision-making, etc., will is a booster to the transformation of traditional agriculture to modern agriculture and the accelerator. Agricultural production process, the temperature, humidity, light intensity, concentration of our fleet, moisture, and other nutrients such as the growth of the crops, the common effect of natural factors of traditional agricultural management way far not reached the standard of fine management, can be extensive management, in this kind of management mode, through people awareness of management environment of these parameters, cannot meet the accuracy requirements, in order to realize intelligent management of modern agriculture, to establish a practical, reliable, long-term monitoring of agricultural environment monitoring system is very necessary. Therefore, this article designed the agriculture intelligent monitoring system based on Internet of things, the system can accurately in real time for the growth of the crops and environmental information for remote monitoring of the information. Paper first elaborated the connotation of Internet of things and Internet of things of agriculture and architecture, the key technology of Internet of things of agriculture and the development in the future. Introduces the related concepts of data fusion, and proposed the KDF algorithm for system processing of sensory data. KDF algorithm is the data fusion algorithm based on kalman filter, can achieve reduce the redundant information and reduce energy consumption, and eliminate the interference to make a more accurate perception of the data obtained. Secondly, the paper gives the overall design of the system, and according to the design requirements, with MSP430F5438 microprocessor CC2520, rf module, rf amplifier front-end CC2591 and SHT10 such as temperature and humidity environment perception as the core, to build a sensor node hardware. Sensor node software based on the Z - Stack protocol Stack, successful implementation of the wireless Mesh network form and reliable transmission of data. Finally, the paper introduces the PC monitoring software, PC monitoring software based on B/S structure, using JSP language under the environment of MyEclipse development, has a good human-computer interaction interface at the front desk; The background using the MySQL database, complete environmental parameter data and other useful information storage; The entire online system by the Tomcat server, the system will be able to access to the Internet, the formation of "the underlying (sensor), the Internet network, remote monitoring of the structure, make the computer are connected to the Internet can access. The system from the perspective of functions in order to develop the experimental results show that the system can be normal and stable work, wireless sensor nodes can be normal to build wireless Mesh network, can undertake data reliable transmission, online system by the Tomcat server, the user can in any PC - units are connected to the Internet login this system for data query and management, realize the function of remote monitoring, and this system adopts the mechanism of energy saving achieved good energy saving effect, and data accuracy meets the requirements.

Keywords: Agricultural Internet of things; Wireless sensor network (WSN); Data fusion; B/S architecture

前言 ....................................................................................................................................................... I 摘要 ..................................................................................................................................................... II ABSTRACT ....................................................................................................................................... III 目录 ................................................................................................................................................. II

第一章概述 ........................................................................................................................................ 1

1.1目的和意义 ............................................................................................................................... 3

1.2制作开发环境 ........................................................................................................................... 3

1.3物联网架构图 ........................................................................................................................... 4

第二章传感层 .................................................................................................................................... 6

2.1传感层设计 ................................................................................................................................ 6

2.2传感器节点设计 ........................................................................................................................ 6

2.3 网关节点设计............................................................................................................................ 6

第三章传输层 .................................................................................................................................... 7

3.1传输层系统设计 ........................................................................................................................ 7

3.2目标设计 .................................................................................................................................... 7

第四章应用层 .................................................................................................................................... 8

................................................................................................................................. 8

4.2传感节点的主程序设计 ......................................................................................................... 8

......................................................................................................... 8

结束语 .................................................................................................................................................. 9

致谢 .................................................................................................................................................... 10

参考文献 ............................................................................................................................................ 11

篇三：智慧农业物联网系统建设方案

智慧农业物联网系统建设方案

一、项目概述：

园区拥有拥有温室设施栽培、大田蔬菜种植基地、水产养殖基地蔬种植基，配备有完善的温室、灌溉、增氧设施基础。本系统主要内容是在园区内完成农业物联网温室环境信息、大田环境信息、养殖水体信息监测；温室、大田、养殖可视化监控；温室设施及灌溉自动化控制、水产养殖增氧的实施建设。根据系统建设要求，本次系统建设利用光纤网络通讯方式扩展前端农业物联网系统建设范围和功能、构建农业物联网专用的视频图像传输与自动化控制专属网络，配合农业物联网环境信息采集设备系统形成一套符合现代化智能农业物联网展示与应用需求，具有切合实际用户需求、功能全面、技术领先的综合农业物联网应用系统。

二、建设内容：

2.1、系统构成项目在连栋温室内架设1套环境信息采集器，大田架设2套环境信息采集器，水产养殖架设1套信息采集器，利用传感器采集环境温度、湿度、土壤含水量、土壤温度、光照强度、水体溶解氧、水体PH、作物生长与水产养殖所必须的环境因子的数据，通过无线网络传输到农业物联网生产管控平台，进行数据的存储、分析比对系统设定的数据阀值，将反馈控制命令通过无线通讯方式传输至农业物联网智能控制柜，自动控制温室卷帘、通风、喷滴灌、水产增氧机设备，使环境遇水体保持在适宜作物与水产生长的条件下。

视频系统是利用在连栋温室安装的高清数字摄像机，通过光纤网络传输方式对作物生长状况、设备运行状态、员工工作场景全方位视频采集和监控；农场管理者可以应用农业物联网生产管控平台根据系统显示的作物生长情况与水产环境信息远程对农场温室设施、肥水灌溉与水产增氧实现自动化的控制，同时可远程对生产进行指导管理。集中体现农业种植的集约化、科技化、现代化。

病虫害预防系统是农场主利用身边的手机等移动终端图像上传农业物联网平台病虫害防治系统，经系统分类由专家诊断后传回病虫害诊断信息与具体防治措施。

2.2无线网信息采集系统建设农业环境信息的采集和农业设施的智能化、自动化，是设施农业有别于传统农业的核心技术之一。农业物联网智能控制的基础首先要通过传感器进行环境参数的采集，传感器的选择对于获取数据的准确性和功能性非常关键。同时农业生产应用中特殊的高温、高湿度和培养液的高腐蚀性对于传感器的功能性要求很高，既需要能长期耐高温、耐高湿、耐腐蚀的传感器。

根据本项目农业物联网实际建设需求，温室架设二套环境信息采集器，采集器放置在温室中间与温室边缘；大田内架设两套环境信息采集器，根据实际应用需求环境信息采集器采集5种环境参数：空气温度、2、空气湿度、3土壤水分、4土壤温度、5光照强度。水产养殖区架设1台环境信息采集器采集参数为：1水体溶解氧、2、水体PH

2.3实时视频监控系统建设农场视屏采集系统配套有1个高清数字球型摄像机和6台枪型摄像机。均采用网络数字摄像机，区别于传统模拟摄像机，清晰度更高，兼容Internet传输协议，可通过网络传输图像信息，同时可以与中央服务器主机组成局域网，在农业物联网生产管控中显示。

视屏系统通过铺设光纤方式实现图像传输，沿园区道路铺设8芯单模光纤，在温室、大田、水产区分别架设小分纤柜，采用分纤方式在每个温室内留有一芯的光纤，剩余5芯光纤预留备用。分纤后采用单芯光纤或尾纤进入每个点，点内架设光纤收发器、交换机、最终通过网线方式连接到摄像头。摄像头分布：温室大棚2台枪机；大田1台枪机1台球机；水产养殖区2台枪机。

通过可视化监控系统可直观的观测连栋温室与水产养殖区设备运行状况与动植物生长情况，配合物联网信息采集系统上传的数据对设备进行及时准确的操作管理。园区办公室接入互联网之后，在任何地方只要能连接网络就可以通过网页访问方式实时看到园区测试点的实时图像信息，配合信息采集与智能化管理系统对试验点设施进行远程科学化管理。系统监控画面如下图所示：

（2）定时生产控制根据设定的作物生长规律与水产养殖管理经验，在特定的时间对农业设施设备与水产增氧机进行特定时段的开启关闭定时操作。

（3）远程或手动控制农业物联网生产管控平台可以设置成手动模式，在这种模式下，管理者可远程通过互联网对园区所有可控设备进行人工管理，以便处理应用过程中的复杂情况。

2.5病虫害信息采集预警系统病虫信息采集预警系统软件是植保工程的基础设施，是构筑整个病虫害监测预警和控制体系的基础通信平台，能够全面提高病虫害的监测和控制系统信息化工作水平。系统满足病虫害调查数据信息的系统化采集、统计、分析、发布，实现信息资源共享的需要。园区管理者可将农作物生长与病害状况的图片信息录入病虫害信息采集预警系统，通过系统的分类汇总，结合数据库与专家会诊对病虫害种类进行判断给出准确的判断由系统回传预防与防治办法。系统保证园区农作物的生产安全，降低病虫害大面积发生概率，合理进行病虫害防治工作。

2.6拼接屏系统建设：

系统采用3*3的共九块46寸液晶显示拼接屏建设而成。屏幕采用墙挂式支架，借用原有办公室墙面采用铝合金与角件搭建，屏幕建成后进行包边处理。系统配置有拼接屏矩阵，可对物联网平台图像信息进行图像接入与分块处理。同时系统采用三星拼接屏采用的是工业级设计，满足各种环境长时间高清显示，支持365(天)×24(小时)不间断工作，最大限度的保障了各种环境对其持久稳定工作的需求。

2.5农业物联网生产管控平台软件建设

针对本项目多点分布的情况本项目结合园区实际应用需求将物联网生产管控平台集成两部分：

1、基地平台：基地平台针对的是农场的实际生产管理者。基地平台在实验中心架设一台物联网平台服务器，对农业物联网信息采集系统采集的信息进行分析处理为智能控制决策提供依据，构建完整控制、展示、远程访问平台。农场管理者可通过农业物联网生产管控平台实时直观的看到温室、水产养殖区实时数据与图像信息，也可通过平台软件对测试点设施进行科学合理的控制，本平台注重的是实际生产应用。

2、管理展示平台：管理展示平台应用对象为管理者与参观展示人群。平台配有GIS地图功能，可将园区生产基地的基地平台整合到GIS平台中，在平台中可显示生产基地地理位置信息、基地生产温室环境信息、配合视屏图像管理。让管理者与参观者对园区的生产基地拥有直观生动的了解。本平台可作为园区的宣传通道，传达公司农业生产管理的现代化、智能化、集约化管理理念，提升公司科技含量与知名度。

2.4物联网自动控制系统建设本项目采用分布式布点统一控制模式实现园区内的自动化控制，在水产养殖区域架设一台农业物联网控制柜，控制柜拥有24路控制点，将温室大棚与大田灌溉控制都集中到水产区进行统一的控制，温室大棚区控制遮阳、通风、灌溉，大田区控制水泵及电磁阀进行灌溉，水产区控制增氧机。智能控制设备通讯接入光纤局域网络，根据物联网信息采集系统信息经过物联网生产管控平台处理决策后，控制信号通过光纤网络方式传输至智能控制柜达到实时监测自动控制目的。系统控制模式分为三种：

（1）自动控制自动控制系统根据信息采集系统上传的数据通过生产管控平台专家系统对环境参数的分析结果，可以对肥水灌溉、设施操作水产增氧进行智能控制。比如系统判定土壤湿度小于作物事宜生长湿度度，系统会对电磁阀设备进行开启操作实现提高土壤湿度的目的，当温度恢复到植物生长正常土壤湿度则关闭电磁阀。对水产养殖进行预警阀值设置，当溶解氧含量低于预警值时自动开启增氧机

环境信息采集器通过无线自组网方式接力传输环境信息，相互间通讯距离可达1公里。环境信息采集器兼容市电及太阳能供电两种供电模式，当光照充足或者园区内断电时采用太阳能供电保证设备正常不间断运行。环境采集器信息经过接力传输后最终汇聚到农场管理办公室的无线接收器中接入农业物联网平台，并通过农业物联网生产管控平台实时显示环境信息。

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