基于无线传感器网络的精细农业智能节水灌溉系统(英）

在精细农业相关应用和理论研究基础上,自行设计用于监测农田水分含量和水层高度的无线传感器,构建农田水分无线传感器网络体系结构,设计基于水分无线传感器网络的智能节水灌溉控制系统,通过实时农田水分数据和农作物水分需求专家数据形成灌溉决策,由灌溉控制系统实施定量灌溉。实际应用表明,该系统体现出可行性和高效性,有利于精细农业的发展和水资源的可持续利用。     

无线传感器网络在农业中的应用

无线传感器网络集传感器技术、微机电系统（MEMS）技术、无线通信技术、嵌入式计算技术和分布式信息处理技术于一体，是多学科高度交叉的、知识高度集中的热点研究领域，因其广阔的应用前景而备受关注。该文综述了无线传感器网络的节点构成、体系结构、研究热点，以及在农业中的应用研究现状，针对性地提出在温室、节水灌溉、畜牧等农业领域应用无线传感器网络的方案与思路，为无线传感器网络在农业中的应用拓宽思路，争取早日将无线传感器网络投入到农业应用领域。     

无线传感器网络在农业中的应用

无线传感器网络集传感器技术、微机电系统(MEMS)技术、无线通信技术、嵌入式计算技术和分布式信息处理技术于一体,是多学科高度交叉的、知识高度集中的热点研究领域,因其广阔的应用前景而备受关注.该文综述了无线传感器网络的节点构成、体系结构、研究热点,以及在农业中的应用研究现状,针对性地提出在温室、节水灌溉、畜牧等农业领域应用无线传感器网络的方案与思路,为无线传感器网络在农业中的应用拓宽思路,争取早日将无线传感器网络投入到农业应用领域.     

基于无线传感器网络的农田自动节水灌溉系统

提出了一种基于无线传感器网络的农田自动节水灌溉的构建方案,详细介绍了传感器节点和灌溉控制器的设计。无线传感器网络实时采集、传输传感器数据,灌溉控制器控制灌溉管网,分区域实时灌溉并调节土壤湿度,实现精细农业所要求的时空差异性和水资源高效利用。     

无线传感器网络在农业生产中的应用

无线传感器网络是近年兴起的新兴技术。本文综述了无线传感器网络的节点构成、特点,以及当前在农业领域的应用,并提出了在农业领域应用的新思路。     

农田土壤含水率监测的无线传感器网络系统设计

为解决传统土壤含水率监测中所存在的监测区域面积小、采样率低等问题,设计和开发了基于无线传感器网络技术的土壤含水率监测系统,包括10个传感器节点,1个簇首和1个基站节点,可按任意时间间隔全自动地采集、处理、传输和存储地表以下4个不同土层土壤含水率变化状况;各类节点采用TinyOS操作系统,节点间通信遵循ZigBee协议;含水率测量采用EC-5传感器;太阳能供电模块的供电能力满足传感器节点及簇首的能耗需求;进行了数据包传输率试验,10个传感器节点中有7个的数据包正确传输率高于90%,1个节点的数据包正确传输率为89.2%,2个节点的传输率低于70%。造成2个节点数据包传输率较低的主要原因是太阳能供电电路制作,通过更换电路板解决了该问题。试验结果表明,系统能够实现稳定的数据传输,适合农田土壤含水率的实时监测。     

基于神经网络预测的无线传感器网络田间射频信号路径损耗

为解决应用无线传感器网络技术监测农田信息时无法快速预测射频信号路径损耗的问题,基于神经网络理论研究了田间路径损耗与其影响因素间的关系。试验中选取915和2 470 MHz 2个载波频率,在冬小麦的不同生长阶段测量射频信号在田间各影响因素作用下的路径损耗,建立和验证基于神经网络的射频信号田间路径损耗预测模型。所建立模型模拟值与实测值的相关系数为0.92,应用建立的神经网络预测田间射频信号路径损耗并与实测值对比,最大预测误差绝对值为4.186 dB,最大预测标准差为2.759 dB,预测准确度为94.2%。所建立的BP网络可以对田间射频信号路径损耗进行预测。     

基于ZigBee和PDA的农田信息无线传感器网络

为了实现农田信息的实时采集、处理与可视化,缩短数据采集和处理间的时差,开发了基于ZigBee和PDA的农田信息无线传感器网络。系统由集成ZigBee协调器的PDA和带传感器的路由节点组成。通过无线传感器网络,用户手持PDA可实时动态访问田间信息,并控制传感器的供电电源开关,以节省功耗。采集的田间信息包括土壤水分、土壤温度、土壤电导率、空气温湿度。其中土壤温度、空气温湿度传感器为数字式传感器,土壤水分、土壤电导率传感器为模拟传感器。节点通信距离试验表明,正常工作条件下,40 m距离的丢包率只有0.092,满     

农业环境信息无线传感器网络监测技术研究进展

无线传感器网络是实现农业环境变量信息多方位、网络化远程监测的主要技术手段。无线地上传感器网络应用研究集中在作物不同生长期内节点布设距离和高度以及作物高度等对无线电信号传输损失的影响,从而合理选择节点布设参数。无线地下传感器网络应用研究集中在气象环境、土壤类型、土壤含水率、土壤结构与成分、节点埋藏深度、节点距离、频率与功率范围、网络拓扑结构、路由算法、组网方式等对电磁波多路径传输的路径损失、误码率、最大传输距离、含水量测试误差等方面的影响。研究指出,300～500 MHz的频率更适合土壤无线地下传感器网络,其最大传输距离为5 m,传输距离将是系统大面积推广应用的主要限制因素。今后重点应研究433 MHz电磁波在不同土壤和空气多层介质中的传输特性、信道模型及路径损失,优化节点和网络技术参数,确定不同农业应用环境条件下传感器网络节点合理位置和最优的网络拓扑结构方案。     

无线传感器网络终端节点设计与实现

分析了无线传感器网络的发展情况,提出了一种适用于无线传感器网络的基于IEEE802.15.4协议的JN5139终端节点设计,对影响大田作物生长造成影响的诸多因素,如土壤温湿度、空气温湿度、光照强度、二氧化碳浓度、有害气体（二氧化硫）浓度等环境因子提取实时数据,并对这些数据进行存储、分析处理,以及转发。借助GPRS网络实现对数据的上传,并传入到Internet,通过TCP-IP传送到相关用户,及时了解所需信息,指导耕作方向。根据实际需求分析、设计、实现等方面叙述了开发过程,并通过实验测试数据,图片等形象手段体现作者的思路。     

基于ZigBee的精准农业模式研究

针对传统农业的局限性,探讨了传统农业生产模式转变为以信息网络为中心的精准农业的生产模式,阐述了ZigBee技术在精准农业中的应用,对系统的硬件进行了设计,并给出了软件流程。运用该系统可有效地降低成本,提高农作物产量。     

“精细农业”发展与工程技术创新

综述了目前国外“精细农业”实践的主要目标及其技术思想的内涵。着重围绕其主要支持技术发展,讨论了有关工程技术创新及推动我国开展试验研究的问题。针对目前国外对这一技术体系的研究与实践,主要集中在基于ＧＰＳ和ＧＩＳ技术应用的作物生产系统精细管理方面,提出用“精细农作”的译名来表达。进入２１世纪,基于知识和信息的“精细农作”技术思想,必将扩展到大农业经营的各个领域,推动农业生产的信息化与知识化,逐步形成一个基于农业生物科学、电子信息技术及工程装备为主导的“精细农业”技术体系,为建立优质、高效和可持续发展的农业系统服务。     

农业信息技术与精确农业的发展

介绍了美国精确农业发展现状及当前进行的主要工作，阐述精确农业就是信息农业的概念。着重介绍SSCM(根据田间具体情况作物管理系统)系统和YieldMap产量图在精确农业发展中的作用及GIS与精确农业的不可分关系。     

精细农业技术体系初探

从精细种植、精细养殖和精细加工三个分支全面展开精细农业的技术体系。主张先由决策支持系统（包含专家系统和数值模拟）入手,将研究的阶段性成果随时付诸实践逐步向精细种植体系的两头延伸,达到３Ｓ（ＧＰＳ、ＧＩＳ、ＲＳＳ）集成和智能控制农业机器的实现,最终完成整个体系。据国外经验,精细设施种植和养殖业的研发可先于大田精细种植,这样“先易后难”可望事半功倍。     

精确农业田间土壤空间变异与采样方式研究

以英国Hillsborough农业研究所附近的一块7.9 hm²的牧草地为研究区，采用地统计的半方差分析和克立格方法研究其空间变异性和空间插值。同时对研究田块的样点根据不同间距、不同形状进行删选，对不同布局状况下的结果进行统计比较，以获取满足一定精度下的最少采样个数和采样形状。研究结果表明，单纯利用样方统计，土壤有效钾需要65个采样点，大致为原始采样点的一半。而在考虑空间采样形状和空间插值效果，再采用最小显著性差异（LSD）进行比较，该田块土壤有效钾采样最好使用规则三角网布点（样点数为62个）。     

精确农业智能决策支持平台的设计与实现

系统基于Internet/Intranet技术,研究并集成了精确农业中的关键技术——地理信息系统(GIS)和专家系统(ES),可以为精确农业实践提供决策支持。通过访问该系统,用户不仅可以得到基于农田地块的地理信息,进行农田肥力分析;同时可进行有关品种、施肥、灌溉、病虫草害防治等方面专家智能决策。系统具有可靠、易维护、安全和易操作等性能     

对我国未来精准农业发展的思考

从保证国家粮食安全、解决资源环境问题的角度阐述了我国发展精准农业的重要性,分析了当前我国精准农业发展需要关注的6个问题,即突破精准农业关键技术瓶颈、降低精准农业技术应用的门槛、紧密与当地农业主导产业结合、采用因地制宜的技术应用模式、采取高效灵活的技术推广模式和制定精准农业技术标准。提出了今后我国精准农业发展战略的重点为构建具有自主知识产权的精准农业技术体系、具有中国特色的精准技术应用体系、学科交叉的精准农业人才体系。     

利用MapBasic划分精确农业田块网格方法的研究

精确农业要求对田块进行网格划分和命名,以便因地制宜地收集田间状态信息和实施变量投入。使用地理信息系统(GIS)软件MapInfoProfessional6.0及其二次开发语言MapBasic6.0,以学校的运动场为例,对全球定位系统(GPS)获取的原始卫星数据进行编程处理,探索了一种划分并命名田块网格的方法。应用结果表明,该方法可使全球定位系统和地理信息系统有机地衔接起来,实现精确农业田块的网格划分和命名工作     

基于GPS和GIS的精细农业信息处理系统研究

为了解决精细农业中空间信息的快速获取与分析处理问题,研究了一种用MapObjects实现GIS与GPS有机结合的信息处理系统,具有空间数据可视化分析处理,实时测定和显示动点轨迹,并具有计算面积等功能,能很好地与专家系统和决策支持系统等结合。为展开精细农业的研究,提供了一种新的信息处理方法和系统