《智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)與裝備》課件-第13章 大田種植物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

《智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)與裝備》第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)電工程學(xué)院目錄Content大田農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用果園農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用010203第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.1.1大田農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概述13.1.1大田農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概述內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字

大田農(nóng)業(yè)是指大規(guī)模種植的農(nóng)作物的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，一般來(lái)說，大田農(nóng)業(yè)與精細(xì)農(nóng)業(yè)的概念是一個(gè)相對(duì)的概念。大田農(nóng)作物主要是指在我國(guó)都有大面積種植的作物，如小麥、水稻、玉米等。大田農(nóng)業(yè)主要體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)?；?小土"變大田的思想，是我國(guó)推行現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然選擇。一般地，大田農(nóng)業(yè)具有種植范圍廣、監(jiān)測(cè)點(diǎn)多、布線復(fù)雜和供電難等特征。大田農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的分支之一，針對(duì)以上問題，可以有效利用高精度土壤溫濕度傳感器和智能氣象站，遠(yuǎn)程在線采集土壤璃情、氣象信息，實(shí)現(xiàn)璃情自動(dòng)預(yù)報(bào)、智能決策灌溉用水量等。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)行精耕細(xì)作、準(zhǔn)確施肥和合理灌溉是大田農(nóng)業(yè)未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)。第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.1.2大田農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)13.1.2大田農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字

大田農(nóng)業(yè)有兩個(gè)最大的特點(diǎn)：種植區(qū)域面積廣而且地勢(shì)平坦，以東北平原大田種植為典型代表;由于種植區(qū)域面積廣闊平坦，種植區(qū)域內(nèi)氣候多變。由于這兩大特點(diǎn)，因此對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中的農(nóng)業(yè)信息傳輸技術(shù)有很大要求，同時(shí)也需要物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)監(jiān)控有很大范圍，而且傳輸信號(hào)的穩(wěn)定性也會(huì)受到野外天氣的影響。通常情況下，大田作業(yè)過程中的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控大田農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的采集并不具有高頻性和連續(xù)性的特點(diǎn)，因而，遠(yuǎn)距離下的數(shù)據(jù)的低速可靠性傳輸成為大田農(nóng)業(yè)的一項(xiàng)技術(shù)需求。

第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.1.3大田農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成13.1.3大田農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字

智能感知平臺(tái)無(wú)線傳輸平臺(tái)運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)用平臺(tái)13.1.3大田農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字

1.智能感知平臺(tái)

智能感知平臺(tái)作為整個(gè)大田農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)中的基層平臺(tái)，該平臺(tái)由兩部分組成∶土壤水分傳感器和土壤溫度傳感器，主要對(duì)農(nóng)作物土壤所需的條件進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制，是整個(gè)大田農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和第一鏈條。平臺(tái)主要通過對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的土壤、溫度、濕度等農(nóng)作物生長(zhǎng)所必需的外在條件監(jiān)測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。智能氣象服務(wù)站，主要服務(wù)農(nóng)作物在外生長(zhǎng)所用的溫度、濕度、降水量、風(fēng)速、風(fēng)向及輻射情況等條件，具有作用綜合和服務(wù)范圍廣的特點(diǎn)。2.無(wú)線傳輸平臺(tái)大田農(nóng)業(yè)信息的傳輸主要由無(wú)線傳輸平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為整個(gè)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)的第二鏈條，無(wú)線傳輸平臺(tái)與智能感知平臺(tái)緊密相關(guān)。根據(jù)傳輸介質(zhì)劃分，無(wú)線傳輸主要有以下兩大類傳輸方式∶GPRS、CDMA、3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)檫@些移動(dòng)通信載體具有無(wú)布線、易布置和可流動(dòng)情況下工作的特點(diǎn)，所以可以應(yīng)用于不利于布線布網(wǎng)的野外大田農(nóng)作物種植場(chǎng)合;WLAN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，因其具有以太網(wǎng)、帶寬的優(yōu)點(diǎn)，且屬于區(qū)域內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，具備GPRS、CDMA、TD等網(wǎng)路的部分無(wú)線功能，這些將會(huì)是大田農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中無(wú)線傳輸平臺(tái)的發(fā)展方向之一。13.1.3大田農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字

3.運(yùn)維管理平臺(tái)運(yùn)維管理平臺(tái)作為整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)的第三鏈條，隸屬于管理平臺(tái)，與無(wú)線傳輸平臺(tái)緊密相關(guān)，是一種智能管理系統(tǒng)。灌溉遠(yuǎn)程控制、灌溉自動(dòng)控制、嫡情預(yù)測(cè)及農(nóng)田水利管理等共同組成運(yùn)維管理平臺(tái)。作業(yè)過程的實(shí)現(xiàn)是通過整合無(wú)線傳輸平臺(tái)傳遞的農(nóng)作物及其環(huán)境信息，隨后通過對(duì)信息的處理在運(yùn)維管理平臺(tái)開展平臺(tái)管理、調(diào)度、指揮等各項(xiàng)工作。例如，在處理旱情信息時(shí)，可通過旱情預(yù)報(bào)反映的信息，在運(yùn)維管理平臺(tái)決定實(shí)施遠(yuǎn)程灌溉，指導(dǎo)灌溉時(shí)間長(zhǎng)短、用水量大小等。另外，大田農(nóng)業(yè)管理涉及眾多方面的內(nèi)容，只有運(yùn)用智能化的運(yùn)維管理平臺(tái)才能為其提供科學(xué)、精確、高效的管理策略。4.應(yīng)用平臺(tái)應(yīng)用平臺(tái)作為整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)的第四鏈條，是一個(gè)終端平臺(tái)，并且與運(yùn)維管理平臺(tái)緊密相連。應(yīng)用平臺(tái)主要由以下兩部分組成∶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)，主要包括手機(jī)短信、彩信，WAP平臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)訪問等，信息終端可以遠(yuǎn)程加以了解和處理監(jiān)測(cè)信息、預(yù)警信息等;網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用主體平臺(tái)，主要包括政府部門，如農(nóng)業(yè)、水利和氣象等部門，這些部門通過整合大田農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)信息，來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的專業(yè)化、精細(xì)化、科學(xué)化。13.1.3大田農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字

13.1農(nóng)田物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.1.4土壤墑情監(jiān)控系統(tǒng)13.1.4土壤墑情監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字內(nèi)容文字

1.土壤墑情監(jiān)控系統(tǒng)的原理

對(duì)于長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)收發(fā)的大田農(nóng)業(yè)信息傳遞，一般采用GPRS或GSM傳輸方式。GPRS通信方式是在采集點(diǎn)采集數(shù)據(jù)后通過GPRS或GSM上傳網(wǎng)絡(luò)，用戶可利用一臺(tái)可上網(wǎng)的計(jì)算機(jī)登陸并查看數(shù)據(jù)，穩(wěn)定可靠，無(wú)須擔(dān)心突然斷線，通信費(fèi)用按流量計(jì)費(fèi)，一般適用于數(shù)據(jù)量較大的應(yīng)用場(chǎng)景中。圖13.2和圖13.3分別是土壤墑情檢測(cè)系統(tǒng)和全國(guó)土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)登入界面。13.1.4土壤墑情監(jiān)控系統(tǒng)

墑情監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)主要含三大部分：墑情綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，建設(shè)大田墑情綜合監(jiān)測(cè)站，利用傳感技術(shù)實(shí)時(shí)觀測(cè)土壤水分、溫度、地下水位、地下水質(zhì)、作物長(zhǎng)勢(shì)和農(nóng)田氣象信息，并匯聚到信息服務(wù)中心，信息中心對(duì)各種信息進(jìn)行處理、分析，并向預(yù)警系統(tǒng)提供決策服務(wù)；灌溉控制系統(tǒng)，是在智能控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合璃情監(jiān)測(cè)的信息，對(duì)灌溉機(jī)井、渠系閘門等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和用水量的計(jì)量，提高灌溉自動(dòng)化水平；大田種植痛情和用水管理信息服務(wù)系統(tǒng)，為大田農(nóng)作物生長(zhǎng)提供合適的水環(huán)境，在保障糧食產(chǎn)量的前提下節(jié)約水資源。13.1.4土壤墑情監(jiān)控系統(tǒng)

2.土壤增情檢測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)提取∶是指數(shù)據(jù)可通過GPRS傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上，用戶通過網(wǎng)絡(luò)查看或下載上傳的數(shù)據(jù)或曲線圖，后期可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理。短信或電話提取∶是指數(shù)據(jù)通過讀取命令給主機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)手機(jī)接收數(shù)據(jù)，同時(shí)，還可通過打電話來(lái)提取數(shù)據(jù)?？捎肬盤在主機(jī)上直接將歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出。第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.1.5農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)13.1.5農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是對(duì)土壤、微氣象和水質(zhì)等信息進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程傳輸。根據(jù)農(nóng)田檢測(cè)參數(shù)的集中程度，可以分別建設(shè)單一功能的農(nóng)田墻情監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)站、農(nóng)田小氣候監(jiān)測(cè)站和水文水質(zhì)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)站，也可以建設(shè)規(guī)格更高的農(nóng)田生態(tài)環(huán)境綜合監(jiān)測(cè)站，利用農(nóng)田生態(tài)環(huán)境綜合監(jiān)測(cè)站可以同時(shí)采集土壤、氣象和水質(zhì)參數(shù)。監(jiān)測(cè)站具有低功耗、一體化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，供電來(lái)源來(lái)自太陽(yáng)能，是綠色產(chǎn)品，而且具有良好的農(nóng)田環(huán)境耐受性和一定的防盜性。13.1.5農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，針對(duì)農(nóng)田環(huán)境狀況復(fù)雜、監(jiān)測(cè)難度大等問題，設(shè)計(jì)了基于WIA-PA標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。農(nóng)田環(huán)境參數(shù)的采集是通過無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，獲得的參數(shù)數(shù)據(jù)通過WIA-PA網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器。參數(shù)數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程服務(wù)器的分析和存儲(chǔ)，遠(yuǎn)程服務(wù)器會(huì)把超出閾值的數(shù)據(jù)及時(shí)通知管理者，管理者通過遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送控制命令至傳感器節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制。

以農(nóng)田氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)為例，來(lái)闡述農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)的過程和作用。氣象信息采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和執(zhí)行設(shè)備管理和控制系統(tǒng)共同組成農(nóng)田氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其中，氣象信息采集系統(tǒng)，是指用于采集氣象變化信息的各種傳感器，如雨量傳感器、空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、土壤水分傳感器、土壤溫度傳感器和光照傳感器等；數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，是指無(wú)線傳輸模塊將采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將與之相連的用戶設(shè)備傳輸?shù)絀ntermet中一臺(tái)主機(jī)上，可以達(dá)到遠(yuǎn)程傳輸?shù)哪康募皩?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸；執(zhí)行設(shè)備管理和控制系統(tǒng)，其中執(zhí)行設(shè)備是指以二氧化碳生成器、灌溉設(shè)備等為主的用來(lái)調(diào)節(jié)大田小氣候變化的各種設(shè)備；而控制設(shè)備是指掌控?cái)?shù)據(jù)采集設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備工作的數(shù)據(jù)采集控制模塊，這些模塊通過智能氣象站系統(tǒng)的設(shè)置，掌控?cái)?shù)據(jù)采集設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；根據(jù)智能氣象站系統(tǒng)所發(fā)出的指令，隨時(shí)控制執(zhí)行設(shè)備的開啟/關(guān)閉。13.1.5農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

13.1.5農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.1.6測(cè)土配方施肥管理系統(tǒng)13.1.6測(cè)土配方施肥管理系統(tǒng)

1.測(cè)土配方施肥系統(tǒng)簡(jiǎn)介測(cè)土配方施肥管理系統(tǒng)是根據(jù)測(cè)土配方施肥的各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)置，生成合理的施肥方案，是一種具有很強(qiáng)服務(wù)能力的軟件服務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括∶測(cè)土數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和測(cè)土數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)兩大部分。測(cè)土數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)完成對(duì)測(cè)土數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、施肥配方的管理和施肥配方的評(píng)價(jià)三方面的工作;測(cè)土數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的作用是完成對(duì)測(cè)土數(shù)據(jù)的查詢、施肥配方的生成和測(cè)土配方施肥的指導(dǎo)。其中，系統(tǒng)的主要用戶群為普通農(nóng)民，而系統(tǒng)的維護(hù)和管理人員則是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)專家。2.測(cè)土配方施肥的原理測(cè)土配方施肥是在作物需肥規(guī)律、土壤供肥性能和肥料效應(yīng)的指導(dǎo)下，在土壤測(cè)試和肥料田間試驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出氮、磷、鉀及中量、微量元素等肥料的施用數(shù)量、施肥時(shí)期和施用方法。測(cè)土配方施肥技術(shù)的關(guān)鍵是協(xié)調(diào)并解決作物需肥與土壤供肥之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)作物各樣分平衡供給，在滿足作物需求的同時(shí)，提高資源利用率和降低環(huán)境污染。通俗地講，就是普通農(nóng)民在農(nóng)業(yè)技術(shù)專家的指導(dǎo)下科學(xué)地施肥。13.1.6測(cè)土配方施肥管理系統(tǒng)

3.系統(tǒng)功能和特點(diǎn)測(cè)土配方施肥系統(tǒng)主要分為測(cè)土數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用兩大子系統(tǒng)。測(cè)土數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要服務(wù)于農(nóng)技推廣專家，是關(guān)于測(cè)土數(shù)據(jù)和基本信息的維護(hù)管理，其主要包含農(nóng)技專家管理、測(cè)土數(shù)據(jù)管理、施肥配方管理、肥料管理、測(cè)土配方分析、測(cè)土配方知識(shí)管理、農(nóng)資供應(yīng)站管理和調(diào)查問卷管理等功能。測(cè)土數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)主要服務(wù)于基層農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員，是測(cè)土數(shù)據(jù)應(yīng)用、施肥配方應(yīng)用、對(duì)施肥配方進(jìn)行評(píng)價(jià)、學(xué)習(xí)測(cè)土配方基本理論知識(shí)的平臺(tái)。主要包含測(cè)土數(shù)據(jù)查詢、作物種植施肥配方、農(nóng)資供應(yīng)查詢、測(cè)土配方施肥技術(shù)查詢、視頻面對(duì)面和測(cè)土配肥意見反饋等功能。測(cè)土配方施肥系統(tǒng)有如下特點(diǎn)∶①測(cè)土配方施肥業(yè)務(wù)全過程的管理；②支持多種應(yīng)用方式，最大化服務(wù)范圍；③多樣的展現(xiàn)形式，易于農(nóng)民接受；④科學(xué)的施肥配方算法，形成科學(xué)的施肥配方；⑤測(cè)土配方施肥的宣傳和培訓(xùn)平臺(tái)；⑥視頻面對(duì)面的集成，利于專家和農(nóng)民的交流；⑦調(diào)查和反饋系統(tǒng)使得系統(tǒng)形成統(tǒng)一的閉環(huán)平臺(tái)；⑧可組合的模塊方式，適合各種應(yīng)用；⑨支持?jǐn)?shù)據(jù)采集的多種模式，簡(jiǎn)化測(cè)土信息錄入;⑩接受定制開發(fā)，滿足個(gè)性化需求。第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.1.7大田作物病蟲害診斷與預(yù)警系統(tǒng)13.1.7大田作物病蟲害診斷與預(yù)警系統(tǒng)

病蟲害對(duì)農(nóng)作物的產(chǎn)量有著極大的影響，嚴(yán)重的病蟲害會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物大量減產(chǎn)。因此，建設(shè)大田農(nóng)作物病蟲害診斷與預(yù)警系統(tǒng)對(duì)確保農(nóng)作物產(chǎn)量有著舉足輕重的作用，而科學(xué)地監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)并進(jìn)行事先的預(yù)防和控制，對(duì)農(nóng)業(yè)增收意義重大。大田作物病蟲害發(fā)生嚴(yán)重、病蟲害專家匱乏、農(nóng)民教育程度偏低、政府宣傳力度及科技服務(wù)不到位等問題是目前大田農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測(cè)診斷與預(yù)警系統(tǒng)建立的關(guān)鍵所在。大田病蟲害的監(jiān)測(cè)診斷可通過Web、電話、手機(jī)等設(shè)備接收來(lái)自專家系統(tǒng)的幫助。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)病蟲害診斷、防治、預(yù)警等知識(shí)表示、問題求解與視頻會(huì)議、呼叫中心、短消息等新技術(shù)的有效集成，實(shí)現(xiàn)了通過網(wǎng)絡(luò)診斷、遠(yuǎn)程會(huì)診、呼叫中心和移動(dòng)式診斷決策多種模式的農(nóng)業(yè)病蟲害診斷防治體系。大田作物病蟲害遠(yuǎn)程診治和預(yù)警平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)分為5層，由基礎(chǔ)硬件層、基礎(chǔ)信息層、應(yīng)用支撐平臺(tái)、應(yīng)用層和界面層組成。13.1.7大田作物病蟲害診斷與預(yù)警系統(tǒng)

圖13.6大田作物病蟲害遠(yuǎn)程診治和預(yù)警平臺(tái)體系第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.2.1設(shè)施農(nóng)業(yè)的概述13.2.1設(shè)施農(nóng)業(yè)的概述

1.設(shè)施農(nóng)業(yè)的介紹

設(shè)施農(nóng)業(yè)是一種新型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，主要通過借助溫室及相關(guān)配套裝置來(lái)適時(shí)調(diào)節(jié)和控制作物生產(chǎn)環(huán)境條件。設(shè)施農(nóng)業(yè)融合特定功能的工程裝備技術(shù)、管理技術(shù)及生物信息技術(shù)等，用來(lái)控制作物局部生產(chǎn)環(huán)境，為農(nóng)、林、牧、副、漁等領(lǐng)域提供相對(duì)可控的環(huán)境條件，如溫濕度、光照等環(huán)境條件。智能控制相較于人工控制的最大好處是可維持相對(duì)穩(wěn)定的局部環(huán)境，減少因自然因素造成的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損失。設(shè)施農(nóng)業(yè)因其采用了大量的傳感器如溫濕度、光照等傳感器，攝像頭、控制器等，加之又融合3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使得設(shè)施農(nóng)業(yè)智能化程度飛速提升，在保證作業(yè)質(zhì)量的前提下有效地提高了工作效率。傳感器，作為設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的關(guān)鍵一環(huán)，常見的如溫濕度、光照、壓敏、CO2、pH等傳感器在設(shè)施農(nóng)業(yè)中可對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境及生長(zhǎng)狀態(tài)等進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。其實(shí)物見下圖。13.2.1設(shè)施農(nóng)業(yè)的概述

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)常用傳感器第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.2.2設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的背景13.2.2設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的背景

設(shè)施農(nóng)業(yè)因其可提高單位面積土地使用率等突出成效而得到較快發(fā)展。設(shè)施農(nóng)業(yè)是一個(gè)相對(duì)可以調(diào)節(jié)的人工環(huán)境，棚內(nèi)環(huán)境對(duì)作物的生產(chǎn)影響很大，大量的農(nóng)民開始從事設(shè)施農(nóng)業(yè)如果對(duì)調(diào)節(jié)這種環(huán)境的意識(shí)不足，而作業(yè)又很粗放，我們推廣隊(duì)伍的專家數(shù)量有限，農(nóng)民遇到技術(shù)問題的時(shí)候，不能夠快速地得到充分的服務(wù)，這也是亟待解決的問題。對(duì)于外界的氣象條件發(fā)生突變，尤其是在北方地區(qū)，如果在夜間發(fā)生大降溫、下雪等，可能會(huì)造成不可挽救的損失。所以設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的誕生將把溫室的溫度、濕度、光度等參數(shù)通過手機(jī)的無(wú)線通信傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)的平臺(tái)上來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)的平臺(tái)可以監(jiān)測(cè)大量溫室，數(shù)據(jù)會(huì)顯示發(fā)生異常的溫室，這個(gè)系統(tǒng)會(huì)立刻自動(dòng)地以短信的形式發(fā)到農(nóng)戶的手機(jī)上，對(duì)異常情況提出預(yù)警，以便進(jìn)一步采取措施。這就是設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的產(chǎn)生背景。第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.2.3設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)13.2.3設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)以全面感知、可靠傳輸和智能處理等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐和手段，以白動(dòng)化生產(chǎn)、最優(yōu)化控制和智能化管理為主要生產(chǎn)方式，是一種高產(chǎn)、高效、低耗、優(yōu)質(zhì)、生態(tài)、安全現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展模式與形態(tài)。主要由設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境信息感知、信息傳輸和信息處理這三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成。各個(gè)環(huán)節(jié)的功能和作用如下：（1）設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知層。設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用一般對(duì)溫室生產(chǎn)的7個(gè)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，即通過土壤、氣象和光照等傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室的溫、水、肥、電、熱、氣和光進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控與記錄，保證溫室內(nèi)有機(jī)蔬菜和花卉在良好環(huán)境中生長(zhǎng)。（2）設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳輸層。一般情況下，在溫室內(nèi)部通過無(wú)線終端，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控溫室環(huán)境和作物長(zhǎng)勢(shì)情況。手機(jī)網(wǎng)絡(luò)或短信是一種常見的獲取大田傳感器所采集信息的方式。（3）設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)智能處理層。通過對(duì)獲取的信息的共享、交換、融合，獲得最優(yōu)和全方位的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的決策管理和指導(dǎo)。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，并基于作物長(zhǎng)勢(shì)和病蟲害等相關(guān)圖形圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)作物的長(zhǎng)勢(shì)預(yù)測(cè)和病蟲害監(jiān)測(cè)與預(yù)警功能。各溫室的局部環(huán)境狀況可通過監(jiān)控信息輸送到信息處理平臺(tái)，這樣可有效實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的可知可控。13.2.3設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.2.4設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的功能13.2.4設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的功能

1.設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的便捷功能農(nóng)戶可以隨時(shí)隨地通過自己的手機(jī)或者計(jì)算機(jī)訪問到這個(gè)平臺(tái)，可以看到自己家溫室的溫度和濕度及各項(xiàng)數(shù)據(jù)。這樣農(nóng)戶就不用隨時(shí)擔(dān)心溫室的溫度、濕度、水分等。2.設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制功能遠(yuǎn)程控制功能，對(duì)于一些相對(duì)大的溫室種植基地，都會(huì)有電動(dòng)卷簾和排風(fēng)機(jī)等，如果溫室里有這樣的設(shè)備就可以自動(dòng)地進(jìn)行控制。例如，當(dāng)室外問題低于15℃時(shí)溫室設(shè)備就會(huì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)到，這時(shí)就會(huì)控制卷簾放下，設(shè)定好這樣的程序之后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)控制卷簾，并不需農(nóng)戶親自到溫室進(jìn)行操作，極大地方便了農(nóng)戶對(duì)溫室進(jìn)行管理。在溫室的設(shè)備上設(shè)置攝像頭，攝像頭可以幫助農(nóng)民與專家進(jìn)行診斷對(duì)接，這樣既可以方便農(nóng)戶咨詢問題，也可以讓專家為更多的農(nóng)戶服務(wù)。例如，發(fā)生特殊病蟲害，農(nóng)戶可以將其拍下來(lái)告訴專家，專家再來(lái)提供服務(wù)，流程非常簡(jiǎn)單且易于操作。13.2.4設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的功能

3.設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的查詢功能農(nóng)戶可以通過查詢功能隨時(shí)隨地用移動(dòng)設(shè)備登錄查詢系統(tǒng)，可以查看溫室的歷史溫度曲線，以及設(shè)備的操作過程。查詢系統(tǒng)還有查詢?cè)鲋捣?wù)功能，當(dāng)?shù)鼗蒉r(nóng)政策、全國(guó)的行情、供求信息、專家通道等，實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的綜合信息服務(wù)，歷史溫濕度曲線就是每天都是這樣的規(guī)律，當(dāng)規(guī)律打破出現(xiàn)異常的時(shí)候，它會(huì)立刻得到報(bào)警，報(bào)警功能需要預(yù)先設(shè)定適合條件的上限值和下限值，超過限定值后，就會(huì)有報(bào)警響應(yīng)。13.2.4設(shè)施農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

設(shè)施農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)可有效解決病蟲害的預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，并及時(shí)發(fā)布預(yù)處理結(jié)果，實(shí)現(xiàn)病蟲害發(fā)生前期、中期的預(yù)警分析、病蟲害蔓延范圍時(shí)空疊加分析；大棚對(duì)周邊地區(qū)病蟲害疫情進(jìn)行防控預(yù)案管理、捕殺方案輔助決策、防控指令與蟲情信息上傳下達(dá)等功能，為設(shè)施病蟲害聯(lián)防聯(lián)控提供分析決策和指揮調(diào)度平臺(tái)。因此系統(tǒng)包括以下4個(gè)部分：病蟲害實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊、病蟲害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)監(jiān)控與發(fā)布模塊、各區(qū)縣重大疫情監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集與防控聯(lián)動(dòng)模塊、病蟲害聯(lián)防聯(lián)控指揮決策模塊，具體下圖所示。13.2.4設(shè)施農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

（1）病蟲害實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊∶主要是實(shí)時(shí)采集各基地的病蟲害信息數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)，為后續(xù)的疫情監(jiān)測(cè)提供服務(wù)。

（2）病蟲害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)監(jiān)控與發(fā)布模塊∶將上述采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)布并及時(shí)顯示分析結(jié)果及解決方案，方便相關(guān)人員進(jìn)行瀏覽和查詢病蟲害相關(guān)信息。

（3）各區(qū)縣重大疫情監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集與防控聯(lián)動(dòng)模塊∶此模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)上級(jí)控制中心與各區(qū)縣現(xiàn)有重大疫情監(jiān)測(cè)點(diǎn)系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)上級(jí)防控指揮命令和文件的下達(dá)，實(shí)現(xiàn)各區(qū)縣聯(lián)防聯(lián)控的進(jìn)展交流和上級(jí)匯報(bào)。

（4）病蟲害聯(lián)防聯(lián)控指揮決策模塊∶綜合以上各環(huán)節(jié)信息，發(fā)布指揮決策包括病蟲害聯(lián)防聯(lián)控預(yù)案制定、遠(yuǎn)程防控會(huì)商決策、防控方案制定與下發(fā)、遠(yuǎn)程防控指揮命令實(shí)時(shí)下達(dá)、疫情防控情況匯報(bào)與匯總及監(jiān)控區(qū)域的聯(lián)防聯(lián)控指揮及決策。第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.2.5設(shè)施農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)13.2.5設(shè)施農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

（1）病蟲害實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊∶主要是實(shí)時(shí)采集各基地的病蟲害信息數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)，為后續(xù)的疫情監(jiān)測(cè)提供服務(wù)。

（2）病蟲害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)監(jiān)控與發(fā)布模塊∶將上述采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)布并及時(shí)顯示分析結(jié)果及解決方案，方便相關(guān)人員進(jìn)行瀏覽和查詢病蟲害相關(guān)信息。

（3）各區(qū)縣重大疫情監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集與防控聯(lián)動(dòng)模塊∶此模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)上級(jí)控制中心與各區(qū)縣現(xiàn)有重大疫情監(jiān)測(cè)點(diǎn)系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)上級(jí)防控指揮命令和文件的下達(dá)，實(shí)現(xiàn)各區(qū)縣聯(lián)防聯(lián)控的進(jìn)展交流和上級(jí)匯報(bào)。

（4）病蟲害聯(lián)防聯(lián)控指揮決策模塊∶綜合以上各環(huán)節(jié)信息，發(fā)布指揮決策包括病蟲害聯(lián)防聯(lián)控預(yù)案制定、遠(yuǎn)程防控會(huì)商決策、防控方案制定與下發(fā)、遠(yuǎn)程防控指揮命令實(shí)時(shí)下達(dá)、疫情防控情況匯報(bào)與匯總及監(jiān)控區(qū)域的聯(lián)防聯(lián)控指揮及決策。第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.2.6設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域13.2.6設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域

1.設(shè)施種植領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)施種植領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生長(zhǎng)過程信息的感知、采集、輸送、存儲(chǔ)、處理等系列過程的集約、精細(xì)和智能化。同時(shí)，以優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效、可持續(xù)發(fā)展為宗旨，融合信息采集技術(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)等系列技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)施作物生長(zhǎng)過程的控制。2.設(shè)施養(yǎng)殖領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)施養(yǎng)殖領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖過程的智能、自動(dòng)和精準(zhǔn)化。通過物聯(lián)網(wǎng)在系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、智能監(jiān)控技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)來(lái)促進(jìn)現(xiàn)代畜牧業(yè)規(guī)?；⒓s化、信息化的生產(chǎn)特點(diǎn)。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及設(shè)施養(yǎng)殖的高速融合，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖環(huán)境的智能控制。3.農(nóng)業(yè)資源環(huán)境監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用農(nóng)業(yè)資源環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展目標(biāo)是建立農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)監(jiān)測(cè)等溯源體系。在相關(guān)技術(shù)的支持下，通過對(duì)動(dòng)植物生長(zhǎng)自然環(huán)境因子的監(jiān)測(cè)、分析、預(yù)警等來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地關(guān)鍵性環(huán)境參數(shù)的智能采集、環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控與跟蹤。13.2.6設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域

4.農(nóng)產(chǎn)品加工質(zhì)量安全物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用農(nóng)產(chǎn)品加工質(zhì)量安全物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展目標(biāo)是建立農(nóng)產(chǎn)品電子溯源標(biāo)準(zhǔn)化體系。通過系列設(shè)備、相關(guān)技術(shù)支持，通過對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)、加工中心區(qū)的環(huán)境的監(jiān)測(cè)，來(lái)建立實(shí)時(shí)高效快捷的農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)控系統(tǒng)，以保證農(nóng)產(chǎn)品從產(chǎn)地到餐桌的安全衛(wèi)生。5.農(nóng)村信息智能化推送服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

農(nóng)村信息智能化推送服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展目標(biāo)是融合各方資源，在物聯(lián)網(wǎng)等平臺(tái)的支撐下，服務(wù)"三農(nóng)"。同時(shí)應(yīng)用相關(guān)技術(shù)手段，開展農(nóng)村現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育等信息咨詢和知識(shí)服務(wù)，推廣相應(yīng)科技成果。6.開發(fā)應(yīng)用綜合智能管理系統(tǒng)

開發(fā)應(yīng)用綜合智能管理系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)是綜合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的自主組網(wǎng)技術(shù)、寬帶傳輸技術(shù)、云服務(wù)技術(shù)、遠(yuǎn)程視頻技術(shù)等，將示范區(qū)域內(nèi)各類智能化應(yīng)用子系統(tǒng)集成于一個(gè)綜合平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)展示、監(jiān)控與統(tǒng)一管理。第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.3.1我國(guó)種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)13.3.1我國(guó)種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)

我國(guó)種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)：

大田種植業(yè)所涉及的種植區(qū)域多為野外區(qū)域，農(nóng)業(yè)區(qū)域有如下兩個(gè)最大的特點(diǎn)∶第一，種植區(qū)面積廣闊且地勢(shì)平坦開闊，以這種類型區(qū)的典型代表東北平原大田種植區(qū)為代表。第二，由于種植區(qū)域幅員遼闊，造成種植區(qū)域內(nèi)氣候多變。

農(nóng)業(yè)種植區(qū)的上述兩個(gè)重要特點(diǎn)直接決定了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息傳輸?shù)募夹g(shù)需求。由于種植區(qū)面積一般較為廣闊，造成我們物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需要監(jiān)控的范圍較大，且野外傳輸受到天氣等因素的影響傳輸信號(hào)穩(wěn)定性成為關(guān)鍵。而農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集的頻率和連續(xù)性要求并不太高，因此遠(yuǎn)距離的低速數(shù)據(jù)可靠性傳輸成為一項(xiàng)需求技術(shù)。且由于傳輸距離較遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)采集單元較多，采用有線傳輸?shù)姆绞酵鶡o(wú)法滿足實(shí)際的業(yè)務(wù)需求，也不切合實(shí)際，因此一種遠(yuǎn)距離低速數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸技術(shù)成為了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中農(nóng)業(yè)信息傳輸需求的關(guān)鍵技術(shù)需求。第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.3.2大田種植物聯(lián)網(wǎng)總體框架13.3.2大田種植物聯(lián)網(wǎng)總體框架

13.3.2大田種植物聯(lián)網(wǎng)總體框架

①感知層主要包括農(nóng)田生態(tài)環(huán)境傳感器、土壤境情傳感器、氣象傳感器、作物長(zhǎng)勢(shì)傳感器、農(nóng)田視頻監(jiān)測(cè)傳感器，灌溉傳感器（水位、水流量），田間移動(dòng)數(shù)據(jù)采集終端等。重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)大田作物生長(zhǎng)、土壤狀態(tài)、氣象狀態(tài)和病蟲害的信息進(jìn)行采集。②傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)包括網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)、PAN網(wǎng)絡(luò)、LAN網(wǎng)絡(luò)、WAN網(wǎng)絡(luò)。通過上述網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的可靠和安全傳輸。③種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)服務(wù)架構(gòu)體系，主要分成三層架構(gòu)∶基礎(chǔ)平臺(tái)、服務(wù)平臺(tái)、應(yīng)用系統(tǒng)。第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.4墑情監(jiān)控系統(tǒng)13.4墑情監(jiān)控系統(tǒng)

境情監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)主要含三大部分。一是建設(shè)墑情綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，建設(shè)大田墑情綜合監(jiān)測(cè)站，利用傳感技術(shù)實(shí)時(shí)觀測(cè)土壤水分、溫度、地下水位、地下水質(zhì)、作物長(zhǎng)勢(shì)、農(nóng)田氣象信息，并匯聚到信息服務(wù)中心，信息中心對(duì)各種信息進(jìn)行分析處理，提供預(yù)測(cè)預(yù)警信息服務(wù);二是灌溉控制系統(tǒng)，主要是利用智能控制技術(shù)，結(jié)合墑情監(jiān)測(cè)的信息，對(duì)灌溉機(jī)井、渠系閘門等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和用水量的計(jì)量，提高灌溉自動(dòng)化水平;三是構(gòu)建大田種植壤情和用水管理信息服務(wù)系統(tǒng)，為大田農(nóng)作物生長(zhǎng)提供合適的水環(huán)境，在保障糧食產(chǎn)量的前提下節(jié)約水資源。系統(tǒng)包括∶智能感知平臺(tái)、無(wú)線傳輸平臺(tái)、運(yùn)維管理平臺(tái)和應(yīng)用平臺(tái)。13.4墑情監(jiān)控系統(tǒng)

墑情監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖13.4墑情監(jiān)控系統(tǒng)

墑情監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)農(nóng)業(yè)大田種植分布廣、監(jiān)測(cè)點(diǎn)多、布線和供電困難等特點(diǎn)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用高精度土壤溫濕度傳感器和智能氣象站，遠(yuǎn)程在線采集土壤墑情、氣象信息，實(shí)現(xiàn)墑情（旱情）自動(dòng)預(yù)報(bào)、灌溉用水量智能決策、遠(yuǎn)程/自動(dòng)控制灌溉設(shè)備等功能。該系統(tǒng)根據(jù)不同地域的土壤類型、灌溉水源、灌溉方式、種植作物等劃分不同類型區(qū)，在不同類型區(qū)內(nèi)選擇代表性的地塊，建設(shè)具有土壤含水量，地下水位，降雨量等信息自動(dòng)采集、傳輸功能的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備、監(jiān)控終端和配套軟件平臺(tái)見下圖：墑情監(jiān)控系統(tǒng)終端設(shè)備和控制終端13.4墑情監(jiān)控系統(tǒng)

墑情監(jiān)控系統(tǒng)——墑情監(jiān)測(cè)平臺(tái)13.4墑情監(jiān)控系統(tǒng)

墑情監(jiān)控系統(tǒng)—灌溉設(shè)備控制平臺(tái)

通過灌溉預(yù)報(bào)軟件結(jié)合信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，獲得作物最佳灌溉時(shí)間、灌溉水量及需采取的節(jié)水措施為主要內(nèi)容的灌溉預(yù)報(bào)結(jié)果，定期向群眾發(fā)布，科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)民實(shí)時(shí)實(shí)量灌溉，達(dá)到節(jié)水目的。該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)灌區(qū)管道輸配水壓力、流量均衡及調(diào)節(jié)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)管道輸配水關(guān)鍵調(diào)控設(shè)備（設(shè)施），并完成監(jiān)測(cè)。第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.5農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)13.5農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

以農(nóng)田氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)為例（見下圖），該系統(tǒng)主要包括三大部分。一是氣象信息采集系統(tǒng)，是指用來(lái)采集氣象因子信息的各種傳感器，主要包括雨量傳感器、空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、土壤水分傳感器、土壤溫度傳感器、光照傳感器等，二是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，無(wú)線傳輸模塊能夠通過GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將與之相連的用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet中一臺(tái)主機(jī)上，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程的透明傳輸；三是設(shè)備管理和控制系統(tǒng)。執(zhí)行設(shè)備是指用來(lái)調(diào)節(jié)農(nóng)田小氣候各種設(shè)施，主要包括二氧化碳生成器、灌溉設(shè)備；控制設(shè)備是指掌控?cái)?shù)據(jù)采集設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備工作的數(shù)據(jù)采集控制模塊，主要作用為通過智能氣象站系統(tǒng)的設(shè)置，掌控?cái)?shù)據(jù)采集設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；根據(jù)智能氣象站系統(tǒng)所發(fā)出的指令，掌控執(zhí)行設(shè)備的開啟/關(guān)閉。13.5農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

農(nóng)田氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.6施肥管理測(cè)土配方系統(tǒng)13.6施肥管理測(cè)土配方系統(tǒng)

①地力評(píng)價(jià)與農(nóng)田養(yǎng)分管理是利用測(cè)土配方施肥項(xiàng)目的成果對(duì)土壤的肥力進(jìn)行評(píng)估，利用地理信息系統(tǒng)平臺(tái)和耕地資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用耕地地力指數(shù)模型，建立縣域耕地地力評(píng)價(jià)系統(tǒng)，為不同尺度的耕地資源管理、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、養(yǎng)分資源綜合管理和測(cè)土配方施肥指導(dǎo)服務(wù)。②施肥推薦系統(tǒng)是測(cè)土配方的目的，借助地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，利用建立的數(shù)據(jù)庫(kù)與施肥模型庫(kù)，建立配方施肥決策系統(tǒng)，為科學(xué)施肥提供決策依據(jù)。地理信息系統(tǒng)與決策支持系統(tǒng)的結(jié)合，形成空間決策支持系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)的配方施肥決策系統(tǒng)的空間決策問題，以及可視化問題。目前GIS與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（虛擬地理環(huán)境）的結(jié)合，提高了GIS圖形顯示的真實(shí)感和對(duì)圖形的可操作性，進(jìn)一步推進(jìn)了測(cè)土配方施肥的應(yīng)用。

利用信息技術(shù)開發(fā)計(jì)算機(jī)推薦施肥系統(tǒng)、農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)被證明是推廣農(nóng)田種植信息化的有效技術(shù)措施。根據(jù)以往研究的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)著重系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)管理的標(biāo)準(zhǔn)化研究，建立數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)信息的可視化管理，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)任意區(qū)域信息技術(shù)的推廣應(yīng)用。湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院歡迎你！感謝聆聽務(wù)本崇實(shí)修德精業(yè)第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.7大田作物病蟲害診斷與預(yù)警系統(tǒng)13.7大田作物病蟲害診斷與預(yù)警系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)病蟲害診斷與預(yù)警系統(tǒng)體系架構(gòu)圖

大田作物病蟲害遠(yuǎn)程診治和預(yù)警平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)分為五層，由基礎(chǔ)硬件層、基礎(chǔ)信息層、應(yīng)用支撐平臺(tái)、應(yīng)用層、界面層組成，如下所示。13.7大田作物病蟲害診斷與預(yù)警系統(tǒng)

①訪問界面層該層是直接面向用戶的系統(tǒng)界面。用戶可以通過多種方法訪問系統(tǒng)并與系統(tǒng)交互，訪問方式包括手機(jī)網(wǎng)站、電話等。要求界面友好，操作簡(jiǎn)單。②應(yīng)用層提供所有的信息應(yīng)用和疾病診斷的業(yè)務(wù)邏輯。主要包括分解用戶診斷業(yè)務(wù)請(qǐng)求，通過應(yīng)用支撐層進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將返回信息組織成所需的格式提供給客戶端。③應(yīng)用支撐層構(gòu)建在J2EE應(yīng)用服務(wù)器之上，提供了一個(gè)應(yīng)用基礎(chǔ)平臺(tái)，并提供大量公共服務(wù)和業(yè)務(wù)構(gòu)件，提供構(gòu)件的運(yùn)行、開發(fā)和管理環(huán)境，最大限度提高開發(fā)效率，降低工程實(shí)施、維護(hù)的成本和風(fēng)險(xiǎn)。④信息貴源層整個(gè)系統(tǒng)的信息資源中心，涵蓋所有數(shù)據(jù)。它是信息資源的存儲(chǔ)和積累，為農(nóng)業(yè)病蟲害診治應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。⑤基礎(chǔ)平臺(tái)層該層為系統(tǒng)軟硬件以及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺(tái)，分為三部分∶系統(tǒng)軟件、硬件支撐平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)支撐平臺(tái)。其中，系統(tǒng)軟件包括中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器軟件等;硬件支撐平臺(tái)包括主機(jī)、存儲(chǔ)、備份等硬件設(shè)備;網(wǎng)絡(luò)支撐為系統(tǒng)運(yùn)行所依賴的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。13.7大田作物病蟲害診斷與預(yù)警系統(tǒng)

大田種植作物病蟲害自測(cè)系統(tǒng)第十三章種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用13.8農(nóng)機(jī)調(diào)度管理系統(tǒng)13.8農(nóng)機(jī)調(diào)度管理系統(tǒng)

農(nóng)機(jī)調(diào)度管理系統(tǒng)是一個(gè)依托GSM數(shù)字公眾通信網(wǎng)絡(luò)、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)為各省市縣鄉(xiāng)的農(nóng)機(jī)管理部門和農(nóng)機(jī)合作組織提供作業(yè)農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)信息服務(wù)的平臺(tái)。農(nóng)機(jī)調(diào)度系統(tǒng)主要是農(nóng)機(jī)管理人員根據(jù)下達(dá)的作業(yè)任務(wù)，通過對(duì)收割點(diǎn)位置、面積等信息分析，推薦最適合出行的農(nóng)機(jī)數(shù)，并規(guī)劃農(nóng)機(jī)的出行路線。同時(shí)該輔助模塊通過對(duì)歷史作業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)各作業(yè)的效率，油耗成本考核，推薦出行農(nóng)機(jī)操作員。該系統(tǒng)通過對(duì)車臺(tái)傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，可以準(zhǔn)確獲取當(dāng)前作業(yè)農(nóng)機(jī)的實(shí)時(shí)位置、油耗等數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)跟蹤顯示當(dāng)前農(nóng)機(jī)的作業(yè)情況，提供有效作業(yè)里程、油耗等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，并可提供農(nóng)機(jī)歷史行走軌跡的檢索和回放，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，輔助管理者進(jìn)行作業(yè)調(diào)度，提供農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)的效率。13.8農(nóng)機(jī)調(diào)度管理系統(tǒng)

農(nóng)機(jī)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分∶車載終端，監(jiān)控服務(wù)器端，客戶端監(jiān)控終端。①車載終端安裝在作業(yè)農(nóng)機(jī)上的集成了GPS定位模塊、GPRS無(wú)線通信模塊、中心控制模塊和多種狀態(tài)傳感器的機(jī)載終端設(shè)備。通過GPS模塊獲取農(nóng)機(jī)地理位置（經(jīng)度、緯度、海拔）數(shù)據(jù)，同時(shí)通過外接的油耗傳感器、燈信號(hào)傳感器、速度傳感器等獲取農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)通過GPRS無(wú)線通信模塊上傳到監(jiān)控服務(wù)器端。②監(jiān)拉服務(wù)器端在邏輯上分為車載終端服務(wù)器、監(jiān)控終端服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器三個(gè)部分。車載終端服務(wù)器主要負(fù)責(zé)與車載終端進(jìn)行通信，接收各個(gè)車載終端的數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到調(diào)度中心的數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)可以向車載終端發(fā)