智能分区农业滴灌系统的研究——以丘陵山地为例

西南地区农业灌溉因复杂山地坡度和高差不同造成灌溉效率低下、水资源及劳动力浪费等问题,通过分析山地高差、坡度区别和滴灌压力、流量设计,实现了丘陵山地分区实时精准农业灌溉。为此,重点研究山地区域不同对应农业滴灌流量和压力参数不同的精准滴灌系统,优化太阳能低损耗、精准检测土壤含水率、远程控制,以及无线传感网络等核心技术与关键部件。试验结果表明:根据区域划分,实时监测土壤含水率高于或者低于土壤水分所需值时,系统能通过远程控制方式开启或者关闭滴灌电磁阀,同时通过GSM网络将采集到的数据信息以短消息的方式发送到终端,达到山地分区实时精准灌溉和监控的目的。该研究弥补了丘陵山地传统农业灌溉方式的不足,为我国精准农业技术的发展提供了参考。     

基于云计算平台的农田土壤墒情信息系统设计

土壤墒情是精细农业发展的关键,传统的土壤墒情监测手段落后,仅仅依靠手持设备进行人工采集,需要耗费大量的人力物力,且墒情信息获取缺乏实时性和全面性,对农田灌溉工作和农作物的生长造成了较大的影响。为此,引入了云计算技术,构建了基于云计算平台的农田土壤墒情信息系统,通过对土壤墒情信息系统的功能需求分析,完成了信息系统总体架构的设计,并对土壤墒情信息处理流程进行了优化分析。研究结果表明:基于云计算平台的农田土壤墒情信息系统能够保证墒情信息获取的实时性、有效性,同时墒情信息采集全面,数据共享及时,对实现精细农业具有主要意义。     

猕猴桃土壤墒情智能控制系统的设计

为提高猕猴桃种植生产效率,降低水肥资源浪费和提高光照利用率,设计了一种同时实现智能精准节水灌溉、光照自动补偿的实时监控系统。该系统以STC单片机为主控制器,搭建相应的外围电路,采用485型土壤温度、湿度、pH值及盐分四合一传感器实时检测土壤墒情,采用光电传感器实时监测环境光照强度,通过ESP8266物联网模块将土壤墒情和光照强度信号传输到手机远程控制APP(blinker APP),实现远程自动灌溉控制和智能光照补偿功能。为实现对猕猴桃生长的实时监控,系统搭载了视频监控功能。测试表明,该系统能实现自动光照补偿和自动灌溉等功能,控制性能较好,设备简单,价格低廉,具有一定的推广价值。     

基于物联网技术的江西丘陵地区土壤墒情监测

针对江西丘陵地区作物种植分布广、监测点多、布线和供电困难等特点,利用物联网技术,采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站,建立土壤墒情监测系统,远程在线采集代表性地块土壤墒情、气象信息,实现墒情（旱情）自动预报、灌溉用水量智能决策和远程灌溉设备自动控制等功能。      

作物生长信息数字化获取与解析技术研究取得新进展

<正>精准农业意在充分用好每一分田地,依靠全球定位、农田遥感监测、农田地理信息和智能化农机具等技术,根据不同土壤和作物特性,调节对作物的投入。我国当前面临农业资源匮乏、农田环境污染严重和国际农业市场竞争激烈等问题,实施精准农业示范和研究工作具有重要的战略意义。     

基于小型智能无人机低空遥感技术的农田信息采集的研究

随着现代农业的发展,精准掌握农田信息越来越重要。目前,传统的地面农田信息监测设备不能准确快速获取农田的空间信息、农田区域边界的划分以及农作物的生长状态等,部分采用遥感技术的无人机虽然可以获取农作物的倒伏状态,但是经常会出现数据判断错误的情况,导致将本来生长正常的农作物判断成伏地农作物。基于此,研究小组采用智能无人机低空遥感技术作为农田信息采集的核心,分析了智能无人机在农田中对农作物信息采集的简便性和快捷性,介绍了智能无人机在农田工作的操作步骤以及与相机数据采集通信的处理。研究结果表明:无人机遥感技术在农田面积检测和面积划分方面具有超高的精度,为农业科学化生产奠定了坚实的基础,推动我国更精细化、更智能化的现代农业的发展。     

农业干旱动态模拟技术研究与应用

农田水分在"土壤-作物-大气"连续系统内,通过降水、灌溉、土壤蒸发、作物蒸腾、下渗、地下水补给等形式进行着复杂的交换。本文从农田水量平衡原理出发,以农田表层为原型,根据气候条件和作物种植情况,建立农业干旱两层动态模拟模型,模拟农作物生长期农田水分循环过程及土壤墒情信息,为旱情预警预报提供信息。     

对日光温室远程监控APP的设计与开发

现有的温室远程监控系统虽然已经具备对温室中各项环境参数的监测与控制功能,但只能作为温室中环境信息的实时反馈而不能实现对农作物生长环境的综合管理,其科学性及智能化程度有待提高。而日光温室远程监控APP不仅实现了对日光温室环境信息的实时监控功能,还可以根据温室中种植的不同作物及其生长阶段及时为用户提供专家经验知识并帮助用户合理规划温室管理方案。该APP的开发不仅极大地降低了人力成本、时间成本及病虫害的概率,而且提高了农作物的品质与产量,提升了农产品的生产效率。     

基于大数据分析的温室智能监控平台研究

随着精细农业的发展,农作物生长指标和环境参数的监测十分关键。传统的人工采集分析方法存在严重滞后性,无法完成对农作物生长状况的实时监控,导致农业生产效率低下。为有效提升农作物生产质量和产量,基于大数据技术,完成了智能安全监控平台设计。通过对农业生产大棚进行需求分析,完成大棚智能安全监控平台系统架构的设计,并对数据管理服务器、Web服务器及客户端服务器分别进行优化设计;构建了大数据分析Hadoop服务器集群架构,完成了智能安全监控平台软件功能结构和数据库结构的设计。实践应用表明:基于大数据分析的智能安全监控平台能够实时监测农作物生长状态,实现农业生产设备的智能精确控制,且为农业生产提供十分准确的生产决策信息,提升了农业生产效益。     

便携式土地墒情监测系统设计

土地墒情对于农作物的出苗和生长有着十分重要的影响,关系到农田的抗旱和施肥,对最终实现高产、高效、优质农业具有重要意义。墒情监测是农业生产中不可或缺的基础性工作,是农情动态监测的重要内容之一。本文基于GPS/GSM设计了一种以C8051F340为核心控制器,以蓄电池为主,太阳能充电为辅的供电方式的便携式土地墒情监测系统。可随时随地检测土壤墒情并实时显示,并利用GPRS实现监测系统和中心服务器的数据传输。     

重庆市丘陵山区循环农业机械化模式应用实践

针对目前丘陵山区农业产业体系不完善，种植业、养殖业和农业机械化之间互联互通性差，融合程度较低，农产品生产附加值低等问题，开展了重庆市丘陵山区循环农业机械化模式应用研究。通过剖析重庆市丘陵山区两个典型的循环农业机械化应用模式，研究机械化在重庆丘陵山区循环农业产业发展中的支撑和保障作用，总结提炼重庆市丘陵山区循环农业机械化模式，为继续做好丘陵山区循环农业机械化提供技术和理论支撑。      

丘陵地区蓝莓园智能灌溉决策系统设计

针对丘陵地区蓝莓园灌溉过程中水资源浪费严重、劳动力严重短缺的问题,基于物联网技术,研究并设计了一套智能灌溉决策系统。系统包括信息采集模块、无线通信模块、智能决策模块和灌溉执行模块。信息采集模块通过布设的土壤水分传感器和小型气象站实时采集蓝莓园土壤墒情信息和环境信息（风速、降雨量、温度、湿度）;无线传输模块将信息采集模块采集到的数据实时发送到服务器端进行分析处理,并将智能决策模块的计算结果传送给灌溉执行模块;智能决策模块中,基于前期采集的历史数据使用彭曼公式和土壤水平衡公式建立灌溉决策模型,实现蒸腾量和灌溉量的计算以及实时监控与报警,该模型可根据实时获取的数据,确定是否需要灌溉及最优的灌溉量;灌溉执行模块根据接收到的灌溉信息及实际的灌溉速度计算灌溉时间,进行远程灌溉;以Visual Studio软件为平台,设计了系统上位机的监控界面,可实现土壤和环境参数的实时检测和存储、作物需水状况的分析管理以及实时预警和灌溉决策。试验结果表明,该智能灌溉决策系统可在无人干预的情况下,根据传感器采集的信息自行判断作物需水情况,当系统认为作物需要灌溉时自行驱动灌溉装置完成灌溉,从而实现蓝莓园的远程精确灌溉,节省了人力物力,有效提高了灌溉水的利用率。     

基于ZigBee技术的果蔬大棚土壤墒情管理系统

为进一步改善果蔬大棚的种植效率,以ZigBee通信传输技术为切入点,针对大棚土壤墒情管理系统展开研究。在果蔬大棚运行管理机理的基础上,以准确获取并有效辨识出果蔬大棚不同区块的土壤墒情状况为目标,建立ZigBee数据通信模型,进行数据采集处理与精准传输过程分析以及土壤墒情管理系统体系化设计,搭建平台进行土壤墒情管理系统作业状况监测。试验结果表明:基于ZigBee技术的土壤监测试验平台,土壤含水率监测值与实际仪器测得值之间的相对误差控制在5%以内,一致性较好;ZigBee技术应用后,系统的监测数据准确度可提高8.50%,土壤墒情的监测效率整体提高8.10%,满足土壤墒情监测要求,有利于农业大棚种植培养向精准化、智能化方向深度推进。     

农业物联网技术及其应用推广

要发展智慧农业，实现高产、优质、安全地可持续发展，必须借助科学的手段，充分利用信息化与智能化管理技术建立农业生产、加工和流通的规范化管理体系。该文以农业物联网技术为基础，分别介绍了农业物联网在车载式监控系统、基于CFD冷链车厢温度监控现代物流、设施农业、果园种植业和水产养殖方面的相关应用推广。应用效果表明:物联网技术可有效降低农业生产资源的消耗，并能够有效降低和合理应用水、肥和药。农业物联网技术对精细农业和智慧农业的实现具有重要的指导意义、显著的生态效益与经济效益及很大的应用推广价值。      

美国密西西比三角洲农业航空和精准农业技术研发现状、展望与启示

作物生产管理已经进入智慧农业阶段。智慧农业是由最先进的农业信息技术、智能装备以及大量的数据资源所驱动的先进农业科技理念。智慧农业继承了精准农业概念,把农业生产管理由机械化和信息化提高到高度自动化和智能化的农业生产管理。精准农业从上世纪八十年代的粗略监测发展到本世纪10年代的详细监测和控制。在精准农业的发展过程中,农业航空在作物保护和肥料施用方面起到了关键的作用。而在作物保护和肥料精准施用方面,基于全球导航产生的带有空间信息遥感数据配方图是至关重要的。随着现代化农业的发展,农业航空会因更有效的土壤和植物健康监测和更加快速的机电系统响应,在推进精准农业实际应用上显得越发重要。本文具体从美国最重要的农业地区之一密西西比三角洲出发,总体介绍了农业航空在精准农业向智慧农业迈进过程中的状况。重点介绍了美国农业部在密西西比三角洲地区在航空应用技术和低空遥感方面的研发工作;为发展新一代精准农业和智慧农业,进一步研发农业航空技术的问题、挑战和机会进行了讨论;最后提出了中国发展智慧农业建议。     

基于IoT技术的智能播种机控制功能设计

随着精细农业的发展,精密播种对农作物生产质量和产量的影响也越来越大。传统机械式播种机在播种过程中存在漏播、播种株距不均匀及作业工况不可视等诸多问题,严重影响了播种作业的质量和农作物产量。为解决这一难题,引入IoT物联网技术,通过智能传感、无线通信和自动控制等先进技术,对智能播种机的控制功能进行优化设计。在深入研究分析IoT物联网体系结构的基础上,完成了智能播种机控制功能需求分析,对智能播种机控制系统的总体方案进行研究,完成了播种机控制系统的硬件及软件运行流程优化设计。最后,对智能播种机的控制功能进行试验,结果表明:基于IoT技术的智能播种机具有稳定全面的自动控制功能,能够对播种机的运行参数进行精确控制,且可对播种机的运行工况进行远程监控,具有较大的推广价值。     

信息农机农艺技术融合的小麦智慧生产模式研究

为研究智慧农业发展模式与实现途径,本研究设计了小麦产前、产中和产后各生产阶段信息技术与农机农艺融合的基本框架,即产前利用精准导航和激光平地技术实现对土地精准规范化作业,利用空间插值技术和变量施肥技术实现精准化播种与施肥;产中利用物联网和图像处理技术开展营养诊断服务;产后运用传感器技术开展产量实时预测服务。完成并实现了普通农机装备的智能化改造和与农业生产相适应的播种收获装备的研发;研究了具有高效利用光热资源、提高产量和绿色发展的小麦生产优化种植模式;研发了与小麦产前品种播期播量选择和施肥推荐、产中苗情营养诊断、产后产量实时测报等相关系统,并在河南省进行了试验。试验结果表明,采用信息技术与农机农艺融合方案可使小麦增产18.4%,增加产投比16.7%和8.1%,表明信息技术与农机农艺融合的小麦智慧化生产模式是有效的、可行的。     

智能变量施肥技术初步试验研究

结合承担的精确农业变量施肥技术研究项目，提出了智能变量施肥技术体系和实现方法。利用美国MAPINFO公司MapInfo Proression 6．0地理系信息系统，采用MapBasic语言编程，建立了施肥地理信息与决策系统；利用89C52单片机实现智能变量施肥机控制系统。试验表明。研制的智能变量施肥机能够实现精确农业信息控制自动变量施肥作业，为精确农业的进一步试验研究提供技术依据。