智能灌溉工程设计、供货、施工16年
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从技术到案例,解析《农业物联网》

目前,大数据已经渗入到各行各业。以大数据为指导的生产服务、工作生活和衣食住行的数字化场景比比皆是。

Google大数据分析智能应用每天为其带来2300万美元的收入。mountsinai医院利用数千名患者的数据与病毒的变异过程做交叉比对可以预测病毒如何传播并进行预防传播。机器人快递打包分拣、扫地,最常见的就是智能手环监测我们的健康状况,进行预警…

物联网已被广泛应用于智能城市、智能医疗、智能家居、智能物流和智慧农业等领域。智慧农业是指运用遥感遥测、GPS、传感器、计算机网络、自动控制及专家辅助决策系统等技术,实现土壤、光照、温湿度、通风、病虫害等检测,并且实现土壤改良、自动灌溉、自动施肥给药、自动耕作、自动采收、自动加工及储藏。未来农业发展方向必将是精细化、远程化、虚拟化和智能化。可见农业物联网,是智慧农业发展的基础和核心。农业物联网系统是运用计算机、通讯、云计算等先进技术,结合传感器,建立数据模型,专家系统等指导农业种植及精准灌溉,实现农场管理智能化、精细化,达到“降本增效”的目的。

农业物联网系统主要由四个层面构成,即感知层、传输层、应用层和操作层。

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感知层

智能感知层由各种物联网设备传感器组成,它是整个农业物联网系统的基础,通过各种土壤类传感器、气象站和视频摄像系统等实现监测。可实时获取农作物生长的环境信息,包含空气的温湿度、风向风速、降雨量、光照和CO2,以及土壤的温度、湿度、EC、水势、PH,叶面的温度、湿度等,还可以实时监测农作物生长状况。

传输层

传输层主要负责信息的传输,上传下达,是整个农业物联网系统的通讯中心,也是核心之一,通过无线技术传输感知层所获取的各种信息,也将操作指令发布下去,与应用层、感知层紧密联系在一起。由于物联网传输的介质不一样,无线传输方式主要有:2G/3G/4G/GPRS/WiFi/蓝牙/ Sub-1GHZ,2G/3G/4G 严重依赖于网络,WiFi/蓝牙适合低功耗、传输距离短,Sub-1GHZ适合应用于不便于布线布网的户外农作物种植场。

应用层

应用层包含数据存储分析、生产任务执行和展现操作系统,主要负责数据分析与应用,是整个农业物联网系统的信息终端,可以远程了解、处理和分析感知层获取的农作物生长环境的各种信息,进行精准灌溉、灌肥指导,以数据为基础建立专家系统辅助农业生产管理、作物追踪朔源和病虫害远程监测和农田作物生长环境视频监控等系统,和感知层、传输层共同搭建起作物整个生长环境的远程智能管理监测系统,并通过操作层(APP、Web、Wap平台)以数据、图片、视频等形式展现出来,这就是农业物联网系统。

操作层

操作层主要负责生产任务执行,属于应用层里面的一部分,当收到灌溉、灌肥指导等指令后,就要立即去执行,打开水泵和阀门,根据作物生长所需灌溉水和肥的时间、量。操作层由智能灌溉软件和自动化灌溉设备系统组成,包含中央控制器—水泵控制器—通讯中心(4G或局域无线网)—顺禾云平台(应用层)—远程操作端(手机/电脑/IPad)—地内无线控制器—电磁阀。

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融合了感知层、传输层、应用层和操作层的农业物联网解决方案的农田种植并不多见,下面以海南顺禾节水科技打造得国内首个柑橘农业物联网为案例进行说明。

农业物联网,感知层

感知层中被大量应用的就是物联网传感器技术,柑橘研究所通过气象站、土壤类传感器、叶面传感器、视频传感器等设备获取柑橘生长环境的实时土壤墒情和气象数据等,传输层负责接收、存储,通过无线通讯技术上传这些数据到应用层读取出这些数据,以便柑橘种植者可以第一时间了解柑橘生长生态因子信息,提前做好相关准备,再借助应用层的数据分析,做出最佳种植和灌溉决策。

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除了上述提到的传感器外,农业物联网传感器还包括土壤水势、土壤水分、土壤PH、土壤钙、纳等离子检测传感器,水位、水压、水流传感器,电流、电压传感器,光学影像传感器等,这方面产品、数据采集及应用技术,顺禾节水科技是行业的代表性企业。

农业物联网,传输层

常用的物联网无线传输方法包括2G/3G/4G/GPRS/WIFI/蓝牙/Sub-1GHZ通信技术。

从技术效果上看,WiFi拥有宽带高、传输速度快等优点主要用于电脑、智能手机等的通信;蓝牙通信技术拥有功耗低,传输速率快等优点主要于医疗物联网的短距离无线通讯技术;2G/3G/4G严重依赖于网络,适用于有网络有电的地方;Sub-1GHZ具有传输距离远、低功耗、体积小、稳定性高、穿透能力等特点整体连接可靠性的独特性能适合于大田种植地。

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以柑橘农业物联网系统为例。顺禾节水将田间无线采集控制技术整合入柑橘农业物联网系统里面,为种植者提供远程操作和监控服务,一人便可管理几百亩的农场,有利于提升农场管理,实现精细化管理,达到“降本增效”的目的。

农业物联网,应用层

基于农业物联网技术的应用,农业越来越像数字化、智能化、精细化方向发展,也就是我们说的智能、智慧农业。

智慧农业是农业物联网技术在农业种植上的综合应用,它以农业物联网技术构建出各种数据应用服务,集远程(手机/ipad/电脑)智能操控、灌肥灌水指导、病虫害诊断、农场管理、农场环境实时展示、农场生产种植决策、作物追踪朔源等为一体。

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应用层的数据分析应用,我们可以知道作物生长期间什么时候需要水和肥,在这个生长期间对水肥需求量是多少?根据作物生长需求规律对水肥药指导精准灌溉;监测的作物数据和作物大数据中心比对,专家查看分析指导作物生产种植和提前预防病虫害,提高和加强对作物的管理。若计划今晚灌溉,但是气象数据显示今晚要下雨,可以暂停灌溉避免作物积水和浪费水资源;通过温度数据可以判定,温度高了我们需要灌溉降温等,这就需要把相关的发指令给操作层。

农业物联网,操作层

操作层与应用层紧密相连,属于应用层的一部分,应用层经过数据分析后发送有关灌溉的指令,这就需要操作层来执行灌溉这个行为,灌溉模式可以设置成自动灌溉、手动灌溉、定时灌溉、按条件灌溉等,可以远程(手机/电脑/ipad)可以本地(中央控制系统)操作,远程就是说不管你身在何方,只要有网络的地方拿出手机就可以进行相关的灌溉操作。

柑橘的操作层是由以下主要自动化灌溉系统设备组成:

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简单来说,农业物联网是一个包含系统和设备的平台,通过农业物联网可对农业生产实施专业指导,提升农场、农业种植、农业灌溉等综合管理水平,从而实现农业生产的专业化、精细化、科学化,慢慢地向智慧农业发展靠齐,从以往的“靠经验”转换为以数据为科学指导进行种植,从“靠天”到“知天”这是中国农业发展的进步,也是未来农业发展的方向。

海南顺禾节水科技有限公司是一家集科研、生产、设计、施工为一体综合性农田灌溉企业,主要致力于农场灌溉自动化、智能化、水肥一体化、农业物联网等相关设备的研发与生产。可以为不同的农场提供专业、有效的技术解决方案。技术交流:138-7615-0980