物联网在现代农业中的应用和发展策略

2022-09-21 16:45:21 来源:写作指导

摘要:物联网以感知为基础,通过网络在人与人、人与物、物与物之间完成互联互通。即物理世界以传感器获取各种复杂信息,并以互联网、移动通信网实现信息传递,利用智能技术综合处理这部分信息,使人们深刻认知物质世界,实现智能化控制。本文通过阐述物联网技术及其在现代农业中的应用理论,提出物联网技术在农业中应用目标和领域,完成物联网在如皋市现代农业中的应用设计,总结利用物联网技术发展现代农业的对策。

关键词:物联网;现代农业;应用

近年来,在工业、农业、城市、交通、环保、气象等领域广泛应用物联网技术,并逐步发展为新兴战略产业,创造全新的经济增长点。农业与国际民生密切相关,应高度关注信息化、智能化的发展,为物联网创造发展空间。在农业方面应用物联网技术,有利于快速转型传统农业,提高农业的综合能力。

1物联网技术及其在农业中的应用概述

1.1物联网技术

物联网技术包括信息感知技术、网络通信技术和应用系统技术等,对物实现连接与操控,与各种技术进行连接,在人对人、人对物和物对物间完成感知、互联、互通和互动。继计算机、互联网后,物联网在信息技术发展过程是第三次浪潮,在环境监测、家居生活、食品安全追溯领域内大规模使用,增加经济收益,节省成本,有利于传统农业产业结构优化。

1.2物联网技术在现代农业中的应用概述

作为第一产业农业,为实现高效、现代化发展,应全面引入信息技术。现代农业显著特征为信息化发展。农业信息化利用现代化信息技术,完成生产、加工和流通作业,并在农业生产、经营过程突出智能化特点。农业现代化重要标志之一是互联网普及应用,及农业与其他产业从纵、横向上渗入融合[1]。传统农业向现代农业发展的基础为物联网技术,是未来重要发展趋势。目前,农业系统进行模拟、预测、辅助决策、虚拟农业、精准农业等均要应用物联网技术,主要表现为以下方面:一是在农业环境方面,通过环境感知、实时监控、自动控制等建立网络化监测系统;二是利用智能技术,构建饲料投放、疫情防控、恒温控制、废弃物回收等控制系统;三是在田间作业方面,构建节水灌溉、农机定位耕种、测土配方施肥等精确化系统;四是对生产加工和销售流通的农产品构建质量安全追溯系统。

2物联网技术在农业中应用目标和领域

2.1应用目标

在农业科技园区管理、环境监测、设施作物种植、设施动物养殖、食品加工、大田生产、安全防护等方面,应用传感技术、无线通信技术、计算机网络技术、专家智能分析技术、农业资源数据库等,以物联网技术智能监控农业发展过程,在广大农村地区推广物联网技术,形成综合服务网络,升级农业生产方式,推动现代农业产业化的可持续发展。在设施先进农业科技园建立一定规模的示范基地,对大田作物、设施蔬菜、食用菌、规模设施动物等通过物联网技术进行动态监测,而应用智能管理决策技术、综合信息服务技术、云计算与云服务技术等,突显了高效、集约和绿色低碳发展特色。按国家食品安全标准建立农产品生产安全保障体系,利用物联网溯源与质量控制技术,全方位监测示范区的农业资源与作物生长条件,最大程度保障安全生产;对农业生产,以智能技术实现全程追踪标识,管控产后初加工、包装、物流和配送等,并构建综合控制和质量检验系统,确保消费者获得安全的农产品。

2.2重点领域

2.2.1设施种植领域物联网应用。在设施作物发展过程,为提高产出,增加效益,达到低碳环保要求,利用信息采集识别技术、实时监测与数据传输技术、智能调控与分析处理技术等,综合布置和集成控制,全程掌控作物生长情况,理清蔬菜生长与植物需求在大棚内的关系,智能化和精细化处理、传输、采集作物生产信息,增加作物产值,提高产品质量。

2.2.2设施养殖领域物联网应用。现代畜牧业发展呈现规模化、集约化、产业化、自动化和信息化特点。农业设施养殖业为实现高效、健康发展,积极引入物联网技术。联系物联网应用架构、网络结构、生产环境感知技术、智能监控技术等,提高规模精细养殖水平,建立技术服务创新体系。通过传感技术、通信技术、数据处理技术自动远程监控动物养殖过程,保护养殖资源;自动、精准、智能管理饲喂、疫病、繁殖和粪便清理作业。

2.2.3农业资源环境监测物联网应用。农业资源环境应用物联网技术,降低各自然环境因素影响动植物的程度,获得有价值信息,如监测、跟踪、预报、气象等信息。利用传感识别、数据汇集、智能分析等技术,监测与评估农产品生长环境,合理设置无线传感网络,综合处理多源性数据,采集农产品产地的环境参数,实时监控环境[2]。建立专家智能评估产地环境质量系统,为农产品生长、农产品加工和消费过程提供溯源服务。

2.2.4农产品加工质量安全物联网应用。农产品加工企业综合应用无线传感网络与计算机网络构建监控体系,实时了解工程环境、设备卫生情况,为实时监控农产品加工建立报警系统。借标准化产品体系,保证产品由产地安全过度至餐桌。

3物联网在如皋市现代农业中的应用设计

3.1设施园艺物联网应用

该系统利用无线通信技术组网不同功能的设施环境监测传感器,通过3G、4G网络与互联网有效连接,以专业数据服务器对数据进行采集和存储,统一应用在运行控制平台,调控环境,满足日常设施种植业生产精细化管理的需要,对温度进行智能化监控,提高人工管理的效率。一是实时监测。大棚内安装传感设备,主要采集室内空气湿度、空气温度、二氧化碳浓度、光照强度、土壤水分含量、土壤温度,以及棚外气温、光照强度、风速、风向、雨量等;利用移动通讯网络将数据输送至服务管理平台,对这部分数据综合处置。二是远程智能控制。科学应用温室设施,如电动卷帘、排风机、电动灌溉系统等设备,达到远程控制目的。用户以移动工具进入系统,对温室内水阀、排风机、卷帘机的开关直接控制;借助控制逻辑,结合内外部环境特点自行启动或关停大棚设备。三是查询。在系统内查询各种设施的环境参数、历史温湿度曲线、基本设备历史操作情况、历史照片等;进入系统后,详细解读农业单位颁布的农业政策、市场发展规律、供求数据等,保证信息服务效率。四是报警。报警功能是根据现实情况,提前设置上限和下限数据,联系农作物类型、生长周期和季节规律等调整限定值。一旦某个数据超过限值,系统随机发出声光报警,或向用户传输互联网报警信息,协助用户科学调整。五是水肥一体化灌溉。温室肥水一体化是根据土壤养分含量与作物需肥情况,按比例配置可溶性固体或液体肥料,得到所需的肥液与灌溉水,以压力系统与可控管道实现供水和供肥,充分融合水肥后,通过管道和滴头均匀浸润作物,为作物创造一个含水量和土壤疏松度最佳的生长环境,按作物需肥情况和需水特点,定时、定量为生育期的作物提供水分与养分。

3.2大田种植物联网应用

3.2.1建设作物农情监测系统。一是完善应用小麦监测。二是建立农情监测系统,进一步掌握水稻、玉米农情。三是引入遥感监测技术,获取并分析农作物生长、环境等数据。

3.2.2利用感知数据构建生长智能决策系统。根据水稻、小麦大田生产情况设计智能决策系统,择优集成,使系统有效监控全省的大田生产状况。

3.2.3利用物联网技术,对农业作业过程监控和调整。一是联合农业生产调度平台、农机社会化服务平台构建远程信息服务系统[3]。如皋市利用农机化生产指挥系统在县市间互通信息。二是与研究机构创造合作机会,借农机合作社,开发农机管理终端和探测系统终端。

3.2.4实时监控大田作物种植。利用物联网技术掌握露地大田作物种植的情况。远程操控系统与精准灌溉、作物传感器技术有效整合,在田间建立小型气象站,随时观察田间水位变化;通过可移动式的土壤湿度、土壤墒情传感器动态了解土壤状况;以远程灌溉控制系统掌控蒸发蒸腾量,提高灌溉的自动化水平。

3.3水产养殖物联网应用

3.3.1远程增氧。应用物联网技术构建“水产养殖监控管理系统”,对养殖塘区溶氧量、温度、水质等信息及时收集并整理。为不同测量参数选取对应色块标识,绿色说明溶氧量正常,黄色提示溶氧偏低,红色则警报,一旦出现红色,则远程操作增氧器。科学连接物联网与增氧泵,结合水产生物需求启停增氧泵。

3.3.2智能投喂。中心平台接收手机短信,自行设定投喂间隔时间、投喂量等。一旦发出指令,养殖户通过远程视频对塘区水面实行监测,保证顺利发送指令,杜绝误操作。

3.3.3预警讯息。监控人员收集塘区长期形成的数据资料,总结天气变化规律,利用平台向养殖户传输天气预警、水产动物疾病等信息,帮助养殖户制定行之有效的防范方案,如增氧、移植水草、清塘消毒等。

3.3.4温度监测。科学应用物联网在线温度传感器实时监测养殖水体的温度,对进水口、池内和养殖场温度数据实施采集。按季节变化、养殖品种和密度等设计报警参数。一旦温度无法达到预设值,系统自行启动声光报警设备,向管理员送出报警信息,这部分信息也在电脑监测界面反应,提醒值班人员及时发现问题。自动控制系统开启温控设备,待温度达到规定标准后,温控设备停止运行。

3.3.5光照度监测。光照时间和强弱都干扰养殖对象,改变繁殖周期和体表颜色。其中,繁殖周期决定产量,而体表颜色代表水产品的品质。系统引入室内光照度传感器,根据季节、品种、天然等,为养殖对象提供所需的光照强度与时间,进一步掌握天窗启动时间。

3.3.6溶解氧监测。环境具有较高溶解氧,激发水产生物的食欲,最大程度保证饲料利用率,提高生长发育水平。溶解氧密切联系水质,直接影响氮循环。通过高精度溶解氧探头动态采集水体溶解氧含量。水体溶解氧量过低,或大于空气增大压力时,参考含氧值,自主启动增样本作业,减少死亡现象。

3.4畜禽养殖应用物联网应用

3.4.1养殖环境监控。结合畜禽养殖环境具体状况,对温度、湿度和有害气体浓度动态监测。参考监测数据,科学调节环境,提高管理质量。智能传感器安置在养殖场,向管理者信息终端在线传输环境温湿度、二氧化碳、硫化氢、氨气、光照等。根据养殖场的环境监测信息,实时处理异常数据,向技术人员以短信或声光方式报警。管理者根据监测数据,对控制设备远程控制,自主设置环境参数。

3.4.2精细饲养。养殖场为提高饲养精细化水平,整合各项技术搭建精细饲养平台,借物联网技术管理喂养流程,自主设定喂养量。尤其是在繁殖期畜禽开展精细饲养时,最大程度提高繁殖水平,延长繁殖时间,节省投入费用,保证畜禽的成活质量。

3.4.3疾病监测。关于畜禽生理状况,利用芯片智能采集相关指标,并向计算机系统传输,综合分析健康情况,提高疫病监测效率。联合生理数据和临床诊断初步判断,为管理者反馈异常数据,有利于管理者采取科学措施防控动物疫病,及早治疗畜禽,避免发生严重疫情。

3.4.4追踪溯源。收集畜禽相关数据,建立信息库,科学搭建产品质量安全追溯码平台,保证产品质量,为畜禽生产建立管理档案。消费者在溯源查询平台以二维码实行查询,并对比产品数据,获得查询结果,从而全面监控畜禽产品质量。

4利用物联网技术发展现代农业的对策

4.1做好政策保障

为深度融合信息化与农业现代化,在农业生产、经营、管理和服务领域内应用互联网与现代信息技术,改善发展环境,全面推广农业物联网,彰显政策引导功能,突出市场主导作用,联合农业生产企业、家庭农场和农民专业合作社共同建设农业物联网。

4.2加快考核驱动

农业物联网应用正处在初级阶段,无法避免认识不足、发展失衡的问题[3]。为此,农业物联网是政府推进农村各项工作的重要渠道,在各乡镇广大地区建立物联网示范点,考核对象是自动生产设备、精准化监测控制等,并在产前、产中和产后科学应用物联网技术。在全市范围内对农业物联网发展加强考核驱动,提高技术水平,实现畜禽智能化养殖。

4.3强化服务引领

为了对农业生产经营模式积极改善,保证农产品充足供给和质量安全,实现农民增收,应对各方资源科学整合,建设现代农业信息综合管理平台,促进农技推广服务的发展,在生产、加工农产品过程实现信息化。该平台汇总农业生产各环节的重要数据,推动电子商务企业的可持续发展,综合服务于农产品及休闲农业展销。

5结束语

综上所述,我国主要通过政府投资、项目支持等,在农业中应用物联网技术。该技术在农业各领域内实现规模化应用,提高农业物联网产业的发展水平。传统农业通过物联网技术逐步向现代农业转化,实现物联网技术以点带面的应用,保证农业产业物联网技术的应用效果。

作者:姜丽 单位:江苏省如皋市农林科技与信息中心