物联网在设施农业中的应用研究

为了实现设施农业的自动化管理,提高工作效率、降低劳动成本,开展了物联网在设施农业中的应用研究。采用物联网技术研发了基于物联网的设施农业监控系统,对生产过程中的温湿度、太阳光照等生产参数进行实时采集监控。该系统运用传感器进行感知、利用RFID、Zigbee和GPRS组成的三层网络架构实现数据传输,服务器端则采用RIA-CBX软件架构实现监测数据的接收和处理,可以短信接收数据以及通过短信触发控制。该系统已经在辽宁省几个试验点进行了测试,通过对系统的测试数据的时延、流量等性能的评估,验证了系统的可靠性和准确性。基于物联网的设施农业监控系统自动监测设施农业综合环境信息,实现了对设施农业的自动控制和智能化管理,为科学预测和科学种植提供了依据。     

物联网发展趋势与农业应用展望

简要回顾了互联网（Internet）等现代网络信息技术的发展,介绍了物联网（the Internet of the Things）发展概况,并结合物联网农业初步应用案例分析,阐述了其发展趋势和应用前景。     

探讨基于云计算的设施农业云系统设计

讨论了云计算以及设施农业的发展和特点,从理论上提出了建立设施农业云系统（FACS）来解决农业研究问题,并从总体架构、关键技术等方面进行了详细的论述。以农业研究协同化为例,描述了FACS在解决该类问题时的过程。     

设施大棚生产物联网应用系统研究与开发

设施大棚生产物联网应用系统是将物联网技术应用到设施大棚生产当中,通过传感设备、传输设备和管理服务平台共同组成一套设施大棚的＂物联网＂,农户可以实时得到大棚内外各项指标的准确数据,也可以借助物联网技术实现对大棚的远程控制以及专家远程诊断,从而充分解决上述问题,对指导设施大棚生产有重要意义。     

物联网技术在智能农业中的应用

在我国整个经济体系中,农业生产占据重要位置,扮演着不可或缺的角色.在经济结构不断优化和调整的背景下,我国必须加强农业产业结构的优化,满足时代发展需求.因此,要将物联网技术与农业体系有效结合,建立智能农业系统,有效整合和智能分析农业经营中产生的各种信息,促进农业智能化.基于此,结合实践,对物联网技术在智能农业中的应用进行...     

物联网在农业生产与食品安全中的应用

在我国农业生产流通中,生产效率和食品安全是必须考虑的两个重要问题,物联网可以很好地解决这些问题,但是物联网在农业上广泛应用也面临着一些实际困难。     

设施农业能源互联网智能预警理论：评述与展望

农业信息化与电气化是现代农业发展的必由之路,建设能源驱动的现代设施农业成为防范农业气象灾害的一种有效途径。然而,农业环境监控系统与供能系统的运行和管理相互割裂,无法应对温室停电、农电负荷过载等连锁风险。因此,该文将农业科学、信息科学与电力科学相关理论融合,考虑设施农业环境、农作物和能源系统状态,从系统科学的角度出发研究人工智能在农业工程和电力工程交叉学科的应用,对基于多源数据融合的设施农业能源互联网智能预警理论进行评述与展望。该研究可为保障设施农业的安全生产,推动智慧农业技术与农业智能装备的升级和发展,实现农业园区的信息化和电气化提供参考。     

设施园艺工程集成模式构建方法

设施园艺在中国农业现代化进程中的作用日益显著,投资与规模增长很快,但在宏观与微观层面的问题也愈加突出,通过构建科学、完整、系统的工程集成模式来指导和支撑设施园艺发展已经成为转变产业发展方式的关键途径。该研究将模式建立转化为复杂系统与组织构建的过程,利用系统学的理论、工具和方法,以政府、经营组织、种植者为应用主体,通过整体与还原相结合、自组织与他组织相配合的方式,获得在构建技术、组织、产业3种模式的基础上耦合形成适用于不同层次设施园艺工程集成模式的系统方法,并初步提出了模式的评价体系。该研究成果为设施园艺工程集成模式的构建打下了方法论的基础,可以有效地指导相关研究工作的开展和中国设施园艺的产业发展。不仅对设施农业其他领域有较高的借鉴价值,也为现代农业产业工程体系的建立提供理论支撑。     

物联网技术在农业生产中的应用与发展

针对农业物联网技术的国内外发展现状进行了简要概述,对贵州省农业物联网发展情况进行了介绍,通过对农业互联网技术应用案例进行分析,进一步增进农技工作者、农业生产企业了解物联网技术在促进农业提质增效过程中的应用和实施效果情况.     

农业复杂大系统的智能控制与农业物联网关系探讨

基于复杂大系统智能控制理念,研究农业大系统的控制智能问题是一个富有挑战意义的课题。依据大系统控制理论以及智能控制的定义构造以农业复杂大系统智能控制为核心的智能农业系统架构,并对智能农业的内涵进行了阐述,指出了智能农业应该是以农业大系统智能控制为核心的闭环系统。同时按照网络结构体系论述了物联网的基本含义,首次对智能农业与农业物联网的关系进行了论述,指出了农业物联网在智能农业大系统中的位置和作用,探讨了与智能农业大系统的接口问题。     

基于窄带物联网的养殖塘水质监测系统研制

为了促进水产养殖信息化的发展,更加准确、便捷地对水产养殖塘进行监测,该文研发了一种基于窄带物联网(narrow band Internet of Things,NB-IoT)技术的养殖塘水质监测系统,实现了对多传感器节点信息(温度、pH值、溶解氧等环境参数)的远程采集和数据存储功能,以及对养殖塘的智能控制和集中管理。系统利用STM32L151C8单片机和传感器终端实时采集温度、pH值、溶解氧等水质信息,通过NB-IoT技术实现数据汇总和远距离传输至IoT电信云平台,Keil工具实现NB无线通信模组数据格式的设计以及数据的发送,Java用于开发访问云平台、控制底层设备和本地数据处理的后台监测应用,其既能够发送HTTP请求对云平台数据进行监测,也可以向底层控制模块下发命令,控制增氧机等设备的启动和关闭。试验结果表明:该系统可实时获取温度、pH值、溶解氧等水质参数信息,温度控制精度保持在?0.12℃,平均相对误差为0.15%,溶解氧控制精度保持在?0.55mg/L以内,平均相对误差为2.48%,pH值控制精度保持在?0.09,平均相对误差为0.21%。系统整体运行稳定,数据传输实时、准确,能够满足实际生产需要,为进一步水质调节和水产养殖生产管理提供了有力的数据和技术支持。     

基于物联网的温室大棚环境监控系统设计方法

目前农业物联网通信协议尚不统一。为了更好地封装和传输农业信息,提出一种适用于农业物联网的通信协议AGCP（agricultural greenhouses communication protocol）。利用AGCP协议结合物联网架构完成了基于物联网架构的农业大棚监控系统的设计,重点完成了感知层中协调器和节点终端的信息采集以及设备控制的软硬件设计,并详细设计了光照控制模块、温度控制模块和灌溉控制模块,最后进行了系统测试和分析。试验表明,该系统能有效监测温室大棚的空气温度、湿度、二氧化碳以及土壤湿度等农业环境信息,并能进行相应设备的自动控制,验证了AGCP协议在农业物联网的有效性以及构建系统的可行性。     

水产养殖物联网的应用评价方法

构建科学合理的水产养殖物联网应用评价指标体系和评价方法,是保证水产养殖物联网系统发挥最大能效的基础。为解决指标设置随意、冗余、交叉及技术指标过剩的问题,该文构建了指标筛选模型,将水产养殖物联网应用评价指标体系从40个优化到14个,用35%的指标表达了88.45%的信息,保证了指标体系的完备性和简洁性。同时,基于模糊评价法构建了水产养殖物联网应用评价模型,可对水产养殖物联网应用水平进行总体评价以及功能、性能、效益方面的评价。最后,以江苏宜兴河蟹养殖物联网和广东湛江南美白对虾养殖物联网为实例进行了验证,宜兴物联网的评价结果为优,而湛江物联网的评价结果为良,与实际情况相符,表明该研究构建的指标体系科学合理,评价方法可行,可为水产养殖物联网应用评价提供参考。     

基于物联网的螃蟹养殖基地监控系统设计及应用

为了促进中国智能渔业的发展,该文开发了一种基于物联网三层体系架构的螃蟹养殖基地监控系统,由水质监控、气象监控、视频监控、智能控制和远程服务中心组成,实现了对螃蟹养殖基地的本地和远程全方位智能监控。该系统采用STC15F2K60S2嵌入式单片机作为底层控制器芯片,通过RS485协议采集传感器数据,实现水质多参数(溶解氧、p H值、温度),气象多参数(温度、湿度、风向、风速、气压、雨量、光照)的监测;视频监控采用萤石云平台,实现养殖基的安防和养殖池塘水上、水下摄像;养殖设备采用PLC控制,实现投饵机、增氧机的智能控制。整个系统组网采用ESP8266 WIFI模块,接入AP基站,通过搭建的服务器管理程序,用户可以通过电脑浏览器或者手机APP在任何具备网络覆盖的地方远程浏览养殖基地数据。该系统应用于上海海洋大学崇明蟹种养殖基地,并对其通信稳定性、数据准确性和Android客户端进行测试,整个系统通信成功率为98%以上,溶解氧平均相对测量误差为0.016 mg/L,温度为0.031℃,p H值为0.023,其他各项指标均达到要求。系统运行到今,稳定可靠,能够满足水产养殖的需要,并可作为示范进行推广应用。     

基于物联网的保育猪舍环境监控系统

保育猪舍内部小气候环境对确保仔猪的正常生长关系重大,该文基于物联网技术开发了保育舍环境可视化调控系统。采用Zigbee无线技术将舍内各保育床及周围设备组成无线网络系统,以ARM-LINUX嵌入式服务器为现场控制中心。系统依据分布于各保育床内的传感器获得的环境参数,精确调节各保育床内的小气候环境。通过WIFI无线技术将服务器与INTERNET无缝连接,使用户端延伸并扩展到猪舍及室内设备,实现环境与设备之间,环境与人之间进行信息交换。采用B/S(浏览器/服务器)模式,实现通过浏览器远程实时监控猪舍。试验结果表明,该系统性能稳定,信息无线采集、环境自动调控及远程可视化调控均达到实际需求,适合保育猪舍环境智能化精准管理,可应用于自动化、智能化的牲畜养殖中。     

基于物联网的日光温室低温灾害监测预警技术及应用

为减少冬春季由于大风强降温、连阴天造成的低温灾害对日光温室生产造成的影响,该文介绍利用物联网技术,集成开发一套包括日光温室小气候与生态环境监测网络、数据实时采集与无线传输、低温灾害监测与预警发布、远程加温控制于一体的技术方法。该方法通过构建具有统一入口的分布式信息管理系统,实现对不同传感器生产厂家设备的兼容及多个监测站的组网;以嵌入式GIS组件库作为开发平台,使数据接收软件有较强的空间显示与分析功能。基于对典型日光温室小气候观测数据与作物生长临界指标,利用逐步回归及神经网络建模,获得土围护和砖维护结构日光温室低温预警指标。利用手机短信、电子显示屏、网站等多媒体发布低温预警服务,并采用远程智能控制方式实现对温室定时加温。该项技术有效地解决了天津地区日光温室低温灾害监测和预警需要,提高设施农业园区管理水平和应对灾害能力。     

云雾混合计算改进远洋渔船物联网系统通讯质量

远洋渔船上不断增加的船载智能设备和传感器增大了对网络通讯带宽和流量的要求,目前船岸间通讯的高昂费用和带宽限制成为整个系统的瓶颈。该文在远洋渔船作业系统中引入云雾混合计算架构。研究以云计算为基本架构,采用面向服务的构架,提供可靠和安全的数据存储中心,降低了对用户端的设备要求,利于不同设备间的数据与应用共享;同时,利用船载设备的计算和存储能力,采用雾计算架构的设备固件更新分发机制获取最少必要固件资源后在船载网络内部进行推送和更新,并利用船载传感网络雾计算模型在船载网络内部存储和压缩传感器环境数据,以降低船岸之间的数据通讯量。研究证明,云雾混合计算架构在保证船岸数据信息交互一体化的同时明显降低了对数据通讯带宽的要求,减少了网络流量。在测试期内,开富号各计算节点及传感设备固件更新文件数据量降低为传统架构的15.13%,传感器发往云端的报文数据量降低为传统架构的4.75%。参考卫星宽带流量套餐费用计算(1 MB费用约为10美元,2014年标准),在该时间段内,仅"开富号"一条船舶约节约7 500美元,每年能节约通讯费36 000美元,具有一定的经济效益。研究实践证明云雾混合计算有利于改善远洋渔船物联网系统通讯质量。     

基于改进型支持度函数的畜禽养殖物联网数据融合方法

物联网技术已广泛应用在畜禽养殖中,针对畜禽养殖物联网中数据异常实时检测以及多源感知数据融合的需求,该文提出了一种畜禽养殖物联网数据融合模型。首先对传感器采集到的原始数据进行一致性检测,确保数据准确性;其次针对来自同类型传感器的多源同构数据,采用基于改进型支持度函数的加权算法进行数据融合处理,提高融合数据准确度;最后根据畜禽养殖物联网编码规则和数据组织格式,对畜禽养殖过程中的异构感知数据进行统一描述并转换为标准数据格式,为数据分析和应用提供数据基础。该文采用实际生产中的生猪养殖物联网数据进行试验,结果表明:在数据一致性检测阶段,异常数据检测率为96.67%,保证了数据质量;在多源同构数据融合计算中,该文提出的改进型支持度函数与高斯型、新型2种支持度函数相比融合方差最小,为0.192 5,能够有效提高数据融合准确度,满足畜禽养殖物联网数据分析要求。     

基于物联网的桔小实蝇诱捕监测装备设计及试验

为了实现对桔小实蝇诱捕的实时监测和快速诊断,设计了一个基于物联网的桔小实蝇诱捕监测装备。该装备包括诱捕监测装置、太阳能供电装置和监测控制装置3个主要部分,其中诱捕装置包括顶盖、透明的连通件和诱捕瓶;太阳能装置包括太阳能板、蓄电池以及太阳能板支架;控制装置包括Fit-pc控制器、3G通讯模块和自主研发的桔小实蝇监测计数系统软件。该装备结合了机器视觉技术、远程通讯技术以及太阳能供电等技术,实现了集病虫害信息采集、处理、传输与自供电为一体的桔小实蝇诱捕监测装备,可长期的、实时的、远程的监控桔小实蝇诱捕过程和精确的计算桔小实蝇数量,且可自动传输到远程服务器并保存在本地存储卡中。在实验室环境下采用该装备测试,在830 s内有138头桔小实蝇进入该装备,系统检测出的结果是131头,检测成功率为94.9%。采用该装备在杨桃公园从2013年11月到2014年12月进行了一年多测试,系统软硬件可以稳定地协同工作,仅在光照严重不足太阳能供电不力的情况下出现过系统停止运行。基于物联网的桔小实蝇诱捕监测装备能自动跟踪计算桔小实蝇数量,从而向区域监控人员提供简洁有效的监控信息,在农业上有着广泛的应用前景。