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绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇农业物联网技术的背景,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
本文得到河北省哲学社会科学研究基地(省农业经济发展战略研究基地);河北省高等学校创新团队领军人才培育计划(计划编号:LGRC029);河北省教育厅重点研究项目(SD151065);河北省社会科学基金项目(项目批准号:HB15YJ053);河北蔬菜产业人才培养与创新团队、河北省蔬菜、食用菌现代农业产业经济岗位项目的资助
中图分类号:F724.6 文献标识码:A
收录日期:2015年12月2日
一、国外文献综述
(一)发达国家农业信息化发展情况
1、美、法两国不同的农业信息化服务模式。美国实现集约化的农业信息化生产方式,依托的是高度发达的农业信息服务体系,主要体现在:“政府投入型”为主的投入模式,包括重点投资基础设施而不是农作物和提供低息贷款;“政府主导型”的组织模式,包括政府主导的农业信息化组织结构和完善的法律规章制度体系;现代信息技术的信息传播方式,包括网络媒体、电话服务和图书馆查询。
法国作为欧盟最大的农业生产国,与美国相比,虽然起点比较低但是发展速度快,这得益于其成功的农业信息化服务体系:一是“政府型+商业型”的投入模式,这种双方面的资源投入扩大了资金来源,相关企业通过这种方式进行投资获益,也鼓励了他们继续投资;二是“多方合作型”的组织模式,法国服务主体众多,包括各级农业部门、农业事业联盟、农产品加工业协会、农商会等,他们在服务内容、对象、规模上各自有所侧重,形成互补;三是“传统+现代”的信息传播服务模式,除了网络媒体、电话、图书馆之外,主要还有会议、广播、报纸、刊物、传真等形式,呈现出分散、直接、多渠道的特征;四是不断完善的法律法规等制度保障体系。
2、美、德先进的农业信息化技术体系。美国在物联网技术和信息化其他技术集成的基础上形成了成熟的精准农业,主要应用的技术有农业数据库系统、遥感技术、地理信息系统。同时,先进的农业信息网络技术使得近20%的农场主选择网上交易,农业电子商务占总电子商务的8%,在所有行业中排行第五。
德国在农业信息采集、存储、处理决策和控制方面均运用了物联网技术和其他信息化技术,并注重技术之间的集成,以保环境促发展为目的。
(二)物联网技术应用情况。Michael Chui、Markus Loffler and Roger Roberts(2010)认为可以通过物联网技术加强对员工行为的感知,以此来改善公司管理。同时,运用物联网的传感器驱动的决策分析,将物联网技术应用于石油和天然气行业,可以降低开发成本。RFID技术应用于零售业可以改善供应链管理、缩短零售周期、提高供应链可见度、提高企业知名度和未来盈利能力。未来在零售行业中RFID技术有望取代条形码技术,因为它不需要操作人员的视线关注并能够提供更多功能,提高了处理速度和效率。而专业技术的缺乏、不确定性和复杂性也是RFID技术带来的风险。
二、国内文献综述
(一)我国农业信息化发展情况。在农业信息化服务体系方面,我国采用的是“政府主导型”投入模式,主要包括:属于无偿放款的拨款方式;使资金得到高效、有偿使用的贷款方式;补贴、补助和贴息方式。组织模式是以国家农业部门为主导,其他涉农部门为辅。信息传播模式在传统方式的基础上,不断投入使用先进的农业信息传播方式,比如“三电合一”、“百万农民上网工程”、“农报110”等。在农业信息化技术体系方面,我国农业信息采集、传输、存储、处理决策方面的技术得到深化,借鉴国外先进经验,探索了一系列适合我国农业信息化发展的项目,使相关技术落地生根;一些集成化技术已应用于精准农业。
广东省发展农业信息化在区位、资源、政策、经济上占有得天独厚的优势,已经初步建立了比较健全的省、市(地)、县(市、区)和乡镇四级农业信息网络体系。河北省也已初步建立了全省性、区域性和特色农业网站三大类网站,并在“十二五”期间全力推进全省农业信息化“114工程”,进一步完善农业信息化体系。
(二)物联网技术应用于农业方面的研究。物联网技术的感知、传输技术已成功应用于大田种植、设施园艺以及农产品物流等方面。传感器可以感知采集目标检测区内的空气温湿度、土壤温湿度、二氧化碳浓度、光照强度等,为精准农业、温室种植环境监控提供了有效的解决方案。中国移动依托土壤墒情和作物用水规律研发出智能化滴灌控制系统,解决了新疆石河子垦区农业灌溉用水利用率低的问题。利用二维条码和RFID技术可以建立农产品质量安全追溯系统。中国电信建立智能农业仓储管理与溯源平台,提升了企业食品安全意识和消费者信任感。北京派得伟公司参与了科技部“农业物联网测控系统”重大项目,实现了农业传感感知、传输通讯和分析处理功能。
农户可以通过移动客户端查看数据进行相关操作,在此基础上还可以农产品供求信息,通过音视频互动方式与农业专家进行线上交流,为作物病害进行远程诊断。
(三)物联网技术在生活方面的应用情况
1、交通领域。利用物联网技术建立公交无线视频监控平台,通过安装GPS定位系统和车载监控系统实现对车辆的实时监控和调度。另外,物联网技术还可以控制车辆行驶状态、在高速公路上不停车使用ETC收费,等等。
2、房地产领域。通过互联网等通讯技术将传感器安置于地产开发涉及到的人员和物体、机器及各种终端设备,将小区医院、幼儿园、停车场等公共场所、设施的信息上传、汇总,实现人与物、物与物的互通,达到远程控制和智能化管理。
3、医疗领域。未来的小区以及家庭内部将建立起与医疗机构的互通互诊的健康检查系统,使医生通过网络就可以对在社区内的患者进行简单的诊治。浙江大学附属一院何前锋提出了简约数字医疗物联网,认为医疗物联网是以医生、病人、药品、医疗器械为代表的“物”,同基于一定标准的工作流程的“网”之间信息的交互。
4、物流领域。物联网技术改变了物流信息的采集方式,改变了从生产、运输、仓储到销售各环节的物品流动监控、动态协调的管理水平,极大地提高了物流效率。通过物联网技术可以建立集物流配载、电子商务、资金质押、信息跟踪、仓储管理、安保警备、海关安检等功能为一体的综合的物流信息服务平台。
(四)物联网发展仍存在的问题
1、信息集成技术落后,信息共享渠道不通畅。使用物联网技术产生的大量数据,用目前的存储方法保存会占用很大的硬盘空间,存储成本也比较高。同时,由于部分乡村通讯手段非常落后,很容易形成“信息孤岛”问题,信息难以实现共享、流通困难。相关产业、相似流程的信息不能共享,缺少借鉴、重复作业增加了成本,提高了失败率。
2、商业模式待完善,相对成本较高。目前,我国农业物联网商业模式有三种:政府支持的示范性项目、物联网企业做的示范性推广项目、国有大型农业物联网项目。在这三种模式下,不论由谁提供资金,都存在着相对成本高、产业链成员参与不主动的问题。所以,构建稳定共赢、规模化、有利可图的物联网商业模式是推广物联网技术非常重要的部分。
相对成本较高:一是人力成本较低;二是采纳物联网技术的成本较高。用整套的物联网技术来代替人工劳动力,投入必然会增加,尤其是在农业生产中,这一点成为阻碍物联网技术推广的重要因素。
3、开放性不足,规模化应用少。目前,我国物联网技术应用主要局限在小规模、企业内部,大规模的、企业之间的甚至是跨境的应用并没有非常成功的案例。
4、技术标准不一致。物联网技术作为新兴技术,在初期推广的过程中,信息采集、传输、人机互交接口的技术标准不一致,各个标准组织比较分散,缺乏统一协调,导致上下游企业之间不能进行有效的合作。对于厂商而言,缺乏统一的技术标准参照,不能进行大规模生产,进而影响终端产品的稳定性和成本。
5、相关法律法规仍有待健全。工信部虽在2011年提出《物联网“十二五”发展规划》,就我国2011~2015年物联网发展的主要任务、保障措施等给出了明确的指示,但针对各省市具体环境、现实背景的更细化的政策文件仍有待完善。各级政府也缺少比较详细的物联网发展规划,使得物联网技术推广大多只是纸上谈兵。
(五)影响物联网发展的因素研究。总结众多专家学者的观点,基于Tornatzky和Fleischer提出的技术组织环境(TOE)分析框架分析物联网发展的影响因素。
1、技术本身特性(T)。主要包括技术的复杂性、兼容性、感知效益和成本等。首先,物联网技术的复杂性与接触物联网技术的一线人员本身的素质、能力挂钩。在各行业(尤其是农业)中推广物联网技术,实地操作人员对该技术的理解程度、熟练程度直接影响到推广成效。若技术太过复杂,会增加了人员操作的难度、降低操作人员的信心,导致抵触心理的产生;其次,物联网技术的兼容性决定了推广的规模。兼容性好的技术可以快速、有效地与原有企业、其他上下游企业业务流程契合;最后,感知效益和成本是物联网技术推广的决定性因素。带有明显营利性质的企业最看重的因素:一是应用物联网技术是否减少了人力成本、提高了运行效率;二是增加硬件设施成本以及相关维护成本是否不大于原先的人力成本。
2、所处组织特征(O)。就是指企业规模、高层支持、技术知识、供应链企业间相互信任等方面。规模较大的企业,在面对新技术的推广、实验时有足够的资金支持,包括购买硬件设备和聘请专业人员等;承担新技术实验失败风险的能力也比小规模的企业要大些。高层决策人员对物联网技术的关注和支持程度,相关人力、物流、财力的支出程度,也影响着物联网技术是否会被采纳。供应链企业之间较好的利益分配机制和风险分担机制,对采纳物联网技术有正向促进作用;而众企业若想共同推进新技术的采纳,就需要相互之间的信任和协作。
3、周围环境因素(E)。主要包括竞争压力和政府支持。竞争压力一方面是由于同业企业采纳物联网技术,激烈的竞争导致企业不得不采纳以跟上行业的整体步伐;另一方面是合作企业要求而应用物联网技术。另外,政府方面在出台一系列政策支持物联网技术发展和推广的基础上,还需拨出专项资金来帮助更多的企业进行物联网改革。政府政策的倾斜往往是具有超越一切其他因素的影响力的。
主要参考文献:
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[7]李晋瑶.物联网在现代农业中的应用研究[D].华中师范大学,2014.
[8]孙逊.物联网技术在休闲农业中的应用研究[D].苏州大学,2014.
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引言
我国当前最基本的民生产业,会受到农产品质量的直接性影响。在我国农业不断发展的过程中首先要保障农产品数量,也应该将农业产品的质量以及品质进行改善,并且将农业产业的主要结构调整好,这样可以改善环境污染、资源严重不足、利用率低、生产效益低下等问题,才能促进农业长期健康发展。由此可知,研究农业物联网技术具有十分重要的意义。
1 农业物联网技术
1.1 产生农业物联网的背景分析
当前,在我国农业科技生产中,农业信息技术是其中十分重要的内容,现在我国农业的发展方向,主要的就是实现“农业现代化以及信息化融合”的目标,“农业物联网”实质上就是借助相关的智能传感设备对农业种植环境及操作过程进行实时监控,同时借助相关的数据采集设备中无线网络系统将各个数据向信息控制中心传送,这样可以对农作物在生长过程中所需要的各个环境条件(如:土壤温度、含水量、湿度、光照、病虫发生情况以及温度等)进行智能监测控制,并且做到及时灌溉和技术防治,也有助于达到自动检测生态新型农业种植的效果。
1.2 在农业种植环境中物联网技术的应用
在农业种植环境中物联网技术的应用,主要是体现在以下两个方面:(1)第一个方面,就是实现物联网有效监管农产品的质量安全。在应用农业物联网技术的过程中,常常会有效地应用着很多其他技术,例如:网络平台技术、物联网中间件、传感器网络、条形码、电子标识等,这样可以实现农产品生产、交易信息、储运的实时监控以及透明化,这样也更加有助于实现农产品全程的管控追溯,有效地保障农产品的质量安全。(2)实现物联网智能化管理农业种植,在种植过程中,安装智能控制的系统,这样可以实时监测整个农作物种植环境中所需参数,按照参数变化状况总结最佳生产农作物的环境条件,把握农作物生产的环境要求,在无线传感器节点应用中获取生物信息的方法,掌握更多有效地精准调控温室的科学依据[2]。
2 农业物联网种植环境监控系统设计
2.1 监控农业物联网种植环境系统的主要技术
在控制系统监控农业种植环境的过程中,会有效地应用物联网技术,其中主要的技术有两个方面:第一个方面,就是在感知层采集以及感知无线数据;第二个方面,就是借助远程智能化控制网络传输层的计算机来分析收集的数据,对作物生长过程中必需的水分、温度以及空气等进行有效的控制,这样更加有助于创造更加精准的农业种植方式[3]。
2.2 构建监控农业物联网种植环境的系统
在我国农业种植的环境中应用的关键技术就是物联网技术,这样就能够适时有效地监控种植农业作物的主要环境,其中比较重要的部分就是:感知层:采集以及感知相关的数据,达到种植农业作物环境中科学合理的光照、空气湿度、空气温度、土壤湿度,以及将实时感知自动灌溉系统的数值向ZigBee 协调器节点上进行传输;实时感知自动灌溉系统的应用主要是有效地将出现的相关数据采集,并且进行信息处理以及存储,甚至是按照下达的控制指令,有效地为客户提供的决策以及分析的主要依据,这样客户就能够随时随地借助电脑等终端进行信息数据的查询[4]。
2.3 构建监控农业种植环境的系统
在构建监控农业种植环境的系统中,最主要的两部分构建系统有构建的系统软件以及构建的系统硬件:第一部分,就是构建的系统软件,设计系统软件的主要工作就是设计ZigBee 协议栈的程序,以及设计传感器节点的程序。第二部分,就是构建的系统硬件,主要有(1)电源板,很好地连接着传感控制模块以及无线节点模块并且还可以将电源提供给系统。(2)控制以及传感模块,要有光照强度、湿度传感器,以及温度传感器。(3)无线节点模块,ZigBee 主要是应用在低功耗以及低成本的射频中,其中有传感节点以及网关协调器[5]。
关键词:物联网;现代农业;传感;4G
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2017)03-00-01
0 引 言
物联网(The Internet of Things,IoT)即万物互联。据有关专家预计,未来互联网有可能会消失,取而代之的是物联网,其包含了计算机技术、传感网技术、3G/4G无线通信技术、RFID射频识别技术等,己逐渐渗透到各个领域,如现代农业、智能家居、智慧城市等。中国是农业大国,如何让农民使用先进的现代化高科技技术对农作物进行管理是摆在农民面前的一大难题,随着国家对农业的大力发展和支持,未来农民对农作物的种植管理一定会摆脱现有的方式方法,使用先进的物联网技术。本文从物联网技术的角度出发,提出依靠物联网技术对玫瑰种植基地的科学管理。
1 农业物联网技术的特点
传统农业完全依靠农民的经验进行种植管理,无法检测农作物的湿度、湿度、土壤水分浓度、CO2浓度。而物联网技术的出现则彻底改变了靠天种植的概念,种植变得科学化、集约化、效率化。依靠网络技术+传感技术+视频技术,农民或种植户能根据手持终端随时查看田间作物的生长情况。当土壤养分不足或缺少某种肥料时,系统会自动告知农户该补充哪种物质;当湿度和温度不利于作物生长时,系统会即时警示,同时作物的生长状态也能被时时监测。原有靠感觉来种植的方法完全被弃用,信息化智能监控系统会帮助农民精准把关,保障大棚的科学管理。种植户可以通过带有4G功能的手机接入信息数据库,根据专家(系统)开好的科学种田“处方”,用计算机对温度、湿度、灌溉和施肥等进行合理有效的控制和管理。
农业物联网的出现对推动“互联网+”背景下的农业与信息化全方位融合至关重要。为此,本文围绕农业物联网的技术实现、系统构建、智能农业关键技术以及感知技术、信息传输技术、信息处理技术等进行研究,并对相关技术实施面对的困难提出解决方案。
2 玫瑰种植基地物联网技术应用详细设计
2.1 智能玫瑰大棚的系统架构
智能玫瑰大棚系统架构如图1所示。
该方案利用物联网技术、感知技术和通信技术,将玫瑰大棚中的室内温度、土壤温度和湿度、CO2浓度、光照、露点温度和叶面湿度等关键要素通过各传感器不断采集,将信息及时传送到监控系统平台,使种植户通过电脑、手持终端和手机实时监测,远程控制管理,提高玫瑰品质,增加种植效益和收益。同时把不同领域的农业专家整合起来,提高产品质量和管理效益,精确测量设施环境,利用实用、先进的技术手段帮助花农提高玫瑰产品质量,提高对病虫害的监控水平、预测水平,并减少农药使用量。建立科学、规范的生产环境数据库,以帮助种植户、专业生产企业、研究机构等单位强化管理手段。
2.2 系统总体设计
智能玫瑰大棚系统主要分为大棚现场、采集传输、业务平台和终端展现4层架构。
玫瑰大棚现场主要负责大棚内部环境参数的采集和节点控制设备的运行,采集的数据包括土壤温度、土壤水分、二氧化碳浓度、空气湿度、空气温度及农业生产所需的光照等数据。
采集传输主要负责相关数据的采集,包括湿度、温度、水氧分含量等数据和图片视频等。采集由终端探测仪和摄像头组成,传输工作主要依靠ZigBee技术实现。
业务平台主要负责数据的处理及反馈。业务平台包括数据库、前端和后台,是数据的处理中心,可以实现业务流和数据流的收集、分析和决策。
终端展现主要负责向手持终端推送数据的结果以及实施意见。向种植户提供有效的“处方”和决策意见。最终实现用户的精准化管理。
3 智能玫瑰大棚系统的关键技术
3.1 基于ZigBee和4G网络的连接问题
ZigBee是一种短距离无线通信协议,以其近距离、短时延、低功耗、低成本、低速率、高容量、高安全、免执照频段等特点著称。因此能实现与传统网络的有效结合,其强大的组网能力可以将数据快速传输到各个节点,适合传感与控制。
3.2 基于ZigBee和4G网络的数据融合问题
由于ZigBee工作在2.4 GHz频段,传输数据的大小受到一定限制,有效速率达不到100 Kb/s,因此不适合传输大量数据,如图片、视频等信息。但传输温度、湿度、土壤数据等监测值数据则完全没有压力。
3.3 手机客户端访问的速度、可靠性、界面友好性等问题
手机客户端的可靠性、速度、界面易操作性等问题取决于手机连接网络的速度,是否有4G网络可用;系统设计是否简单易操作,功能模块不要太复杂,能即时获取一些关键数据。
4 结 语
物联网技术应用在农业领域可大大减少劳动成本,同时对规模化鲜花种植能实现集约化规模经营,集科研、生产、加工、销售于一体,大大提高了农业的附加值。对于大数据的收集大有益处,是我国农业新技术革命的伟大工程。
参考文献
[1]薛燕红.物联网技术及应用[M].北京:清华大学出版社,2012.
[2]刘云浩.物联网导论[M].北京:科学出版社,2013.
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[5]李硕明.一种基于物联网技术的森林资源监测系统[J].物联网技术,2016,6(5):11-13.
[6]兰玉,刘继超,狄晓伟.物联网技术在高效农业种植中的应用研究[J].网络安全与技术应用,2014(11):224.
摘 要 本文主要简单的介绍了“互联网+”背景下农业的含义,通过对现阶段“互联网+”背景下农业发展中存在的问题进行分析,来探讨今后“互联网+”背景下现代农业发展的有效路径,以将农业与互联网相结合,推动农业的快速发展,使其能够适应当下的环境,提升现代农业经济效益,从而保障我国农业的可持续发展。
关键词 互联网+ 现代农业 发展路径 可持续发展
随着我国社会经济的不断发展,科学技术已经成为当下的热门话题之一。近年来,互联网与人们的生活密不可分,无论是在人们的日常生活中,还是在社会各行各业的发展中,互联网技术都起到了不可磨灭的作用。二十一世纪是一个互联网时代,在这种背景下,传统的农业发展模式受到了阻碍,其必须迎合新时期的发展趋势,将“互联网+”融合于农业发展过程中,以形成有效的产业整合,提高农业生产效率,促进农业经济的大力发展。“互联网+”背景下的现代农业,需要不断地完善产业结构,实现智慧农业的转型,制定科学的农业发展路径。
一、“互联网+”背景下农业的含义
“互联网+”农业指的就是将传统农业与现代互联网技术相结合,并利用网络技术来实现农业发展模式的转型,提升农业生产技术,优化农业产业链,挖掘和丰富农业生产相关信息,以推动我国农业的现代化发展,保障农业的稳定增长。
二、现阶段“互联网+”背景下农业发展中存在的问题
现阶段“互联网+”背景下农业发展中存在的问题主要有:一是网络在农村的普及度不高。虽然如今互联网的发展大家有目共睹,但是在部分偏远落后的地区,网络条件并不是十分好。当地的农民缺乏网络交易意识,而且对网络的应用也不熟悉,以致于其仍然使用传统的农业生产运营模式,无法真正实现有效的“互联网+”农业。二是还未重视农业产业链的核心地位,在转型过程中忽视了现代农业产业链的制定和完善;三是部分农民对新事物的接受能力比较慢,对互联网的应用还未完全掌握。农产品的信息还是过去的传统手法,未能发挥电子商务的作用,从而导致农业电子商务服务效果不显著。
三、今后“互联网+”背景下现代农业发展的有效路径
(一)向智慧农业转型
在互联网时代下,现代农业应当改变传统的农业发展模式,向智慧农业转型。首先,要将互联网技术贯穿于农业发展的每一个环节中,以提高资源利用率。通过互联网技术的应用,能够科学地控制施肥灌溉,有效分配人力资源,促进耕种的精准度。在农业的生产过程中,利用互联网技术,能够保障农业生产的专业性,提升农业生产效率;其次,要充分利用大数据,升级农业生产技术。物联网是互联网技术发展的产物,其能够通过大数据来把控各项信息,实现便捷而有效的通讯,可简化农业生产的繁复性。比起传统的数据,物联网的大数据所包含的信息要更为广阔,数据类型要更为丰富,具有结构不单一、规模大的特点。在农业生产中利用大数据,完善物联网体系,能够有效的实现智能化生活,对田g的土壤、生态环境和作物等实施实时监控,及时发现耕种中的问题并采用针对性的方案来解决,可提高农业的生产效益。
(二)完善互联网背景下农业的产业链
现代农业想要取得良好的发展,核心任务是制定现代化农业产业链并不断地完善。为避免发生农业生产和销售中的各项问题,则必须遵循共赢原则。现代农业应当做好市场调查,明确市场的农业产品需求,发展龙头企业,以带动和发展其他生产企业。要重视农产品加工企业的持续发展,推动农村经济合作社的发展,加大对农村经济发展的扶持,提高企业竞争力。除此之外,还应当建立完善的农业电子商务平台,扩展农产品的网络销售渠道,合理配置资源,实现农业产业链的创新。
(三)促进农业电子商务的发展
电子商务是互联网发展的产物之一,其是一种全新的购物模式,能够对农产品的销售起到重要作用。这种新型的销售方式,能够减少产品的流通成本,缩短流通时间,提高农产品的销售量,从而提高农业的销售量,增加农民的收入。这种经营模式可以让人们更了解农产品,丰富农产品的类型,有利于现代农业的稳定发展,也是互联网背景下农业发展的必然需求。
四、结语
将互联网技术与农业相结合,是社会发展的必然要求,也是现代农业发展的趋势和方向。就当下而言,“互联网+”背景下的现代农业已经取得了一定的成效,发展速度快,但是仍然还存在着一定的问题,有待于进一步改善和解决。这是一项长期工作,不可急于一时。“互联网+”背景下的农业有着良好的发展前景,在未来的发展过程中,要善于发现问题并有效解决问题,制定完善的现代农业发展制度,寻找最适合现代农业发展的道路,以推动我国农业的可持续发展,保障我国农业经济发展的稳定性。
参考文献:
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关键词:精准农业;物联网系统;对策
精准农业是基于现代农业空间信息管理和变异分析的物联网操作技术。根据土壤肥力和作物生长的空间差异,定量诊断耕地作物,充分认识农作物生产地的生产力空间差异,管控对农作物的投入,提高常量,平衡土地生产力,实现量化管理的准确性,提高农业资源利用率,促进我国环境可持续发展。传统农业的改造的加速依赖于农业物联网技术的进步,农业各种生产方式的生产效率和农业各类资源的利用效率也因此得以提高,农业生产及农业管理水平得以改善,传统粗放型农业向现代智慧型农业的转变也得到了有效的推动[1-2]。在现实中,最大程度地提高农业和农业生产力,为我国农业实现优质、高产和可持续有效的发展。
1目前我国物联网精准农业发展存在的问题
1.1物联网专业技术问题
1)物联网网技术于现在而言是一个相对新兴的名词,物联网精准农业的技术处于发展阶段。2)精准农业物联网建设的管理系统、作物端的传感器等器械的稳定性、准确性等方面质量参差不齐。3)世界上至今都没有完备的标准体系,这是物联网精准农业发展的大阻碍。4)IP地址不足。物联网精准农业要将作物、监控设施、人都连接起来,就要有充足的IP地址,IP不足已经成为物联网精准农业发展的瓶颈。
1.2复杂的地形使适宜的物联网体系难以建立
1)我国国土面积960万km2,地形条件差异大,为精准农业物联网技术的推广带来环境上的困扰。2)东西经、南北纬跨度大,气候差异明显,使我国不同地区的不同自然灾害难以控制与预防,物联网精准农业的体系就不能从一而终。
1.3物联网精准农业的受众问题
1)经济发展滞后制约了农民文化水平、科技素养的提升,延后了精准农业的操作技术接受且能操作的时间。2)贫困往往使农户会对新兴技术持怀疑态度,不敢冒险,使物联网精准农业的新型农业操作技术内在需求降低。
1.4农业经营模式与精准农业的建设条件冲突
1)物联网精准农业推行规模化、智能化,导致我国部分地区农田分散,导致与物联网技术设施的开展条件冲突。2)旧有的农业经营模式制约了农业生产力的提高,受众收入提高与经济发展速度不相适应,造成劳动力外流。
1.5物联网精准农业技术研发与推广成本不足
1)国家对精准农业技术的研发投入与对农民补贴不足,发达国家对这方面投入达到0.6%~1.0%,我国在这方面的投入远远达不到高新技术的发展要求。2)有关部门对新兴农业操作方式采用观望态度,不敢或对该技术的推广持犹豫态度。
2我国物联网精准农业发展问题的对策
2.1因地制宜应用物联网精准农业技术
针对我国地形、气候差异,可以将物联网精准农业其分为三种模式:1)发展3S技术,大力推动走大型机械—模型之路,发展与诊断相结合的精准农业[3]。2)开展以GIS技术为操作的基础、将小地块为生产单元的精准农业。3)针对气候恶劣的干旱地区和污染较为严重地区,可以发展设施种植业。
2.2构建互惠互利的物联网商业模式
1)构建各式各样的互惠互利的物联网商业模式,市场机制是推动该种农业操作方式的最大动力。2)可以通过租赁或出售服务减少物联网精准农业的投入,通过后期提取农民营业利润,前期免费使用技术设施来减轻农民担忧。
2.3强化政府对于精准农业推广的导向作用
1)确保发展精准农业需要的充足资金、人才等硬性保障。2)地方政府要以坚定的态度推广物联网技术,制定各项政策,落实到位,鼓励发展物联网农业,加快实现农业现代化的步伐。
2.4加强对精准农业示范区的建设
1)在保证农业示范区发展质量的同时,增加物联网精准农业示范区数量,加强对示范区建设。2)增强各示范区间的技术交流与合作,促进各个示范区间的共同发展。
2.5提高精准农业的受众的科学文化素养
农业是特殊行业,农民是特殊受众,适当的宣传教育非常必要。帮助农民学习先进的科学文化知识,提高他们的实操能力,才能缩短物联网技术设施效果实现周期。
关键词:农业 物联网技术 葡萄种植 应用
中图分类号:TP31 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)10(a)-0079-02
农业物联网技术是物联网技术应用于农业领域的具体体现,农业物联网是指利用射频识别(RFID)、智能传感器、网络通信等先进技术设备,将农业系统中的动植物、环境要素、生产设施工具与互联网连接起来,利用网络进行信息的实时传输和分析,实现对农业生产的智能化监控和管理[1]。农业物联网技术是对物联网技术的一种拓展,可帮助人类提高对农业系统的调控能力和对突发事件的应对能力。在当前科学技术不断发展的时代背景下,物联网技术正悄悄走进农业种植领域中来,葡萄种植中农业物联网技术的应用就是其中的典型。
1 农业物联网技术在改善葡萄种植环境中的应用
应用农业物联网技术,在葡萄种植区设置多个物联网信息采集点,进行葡萄生长环境条件的信息采集,包括葡萄种植区内的温度、湿度、光照条件、二氧化碳浓度、土壤水分、土壤养分等,利用互联网将各个信息采集点联系起来,通过网络将信息传输给终端管理平台,再由管理中心的计算机对所采集的种植环境信息进行整理分析,判断该种植环境下葡萄的生长状况,然后根据分析结果,将所需处理的事项以命令的形式传输给控制柜,对葡萄进行灌溉、施肥、喷药等。
某葡萄种植园引进物联网技术后不仅节省了人力物力,还节省了成本,提高了收入,该葡萄种植通过应用物联网技术,每亩葡萄可节省2 000余元的人工费用,施肥和灌溉的费用也节省了近50%,每年减少农药投入在300多元左右,葡萄的亩产值也由原先的每亩3万元增加到了如今的每亩3万7千多元,大大提高了种植户的收入。原先依靠经验种植葡萄的情况已被当下物联网智能化管理所取代,通过物联网技术可实时采集、存储其所在地点的各种土壤和环境参数,获得包括土壤温度、水分、空气湿度、光照度等数据,这些数据直接输入监控室的计算机内,农户点点鼠标就能及时了解结果。如果数据显示湿度不够,那么轻点鼠标发出指令,根据预先设置好的程序,自动启动水泵给葡萄喷灌[2];另外种植园内安装了移动视频监控,农户在家中只要通过电脑或手机,就可以随时看到种植园内部的情况。
2 应用农业物联网技术实现葡萄智能化灌溉
滴灌技术是目前葡萄灌溉常用的技术之一,滴灌技术的应用在很大程度上节省了水资源,实现了水资源的有效利用,但其也存在诸多问题,例如滴头出水的孔径小,容易堵塞;灌水不均匀;关闭部分管道后,会造成管道内部压力增大,易损坏管道;灌溉时间和灌溉量很难进行精准控制等。应用农业物联网技术,引进自动变频灌溉系统(见图1),通过物联网控制箱和专家信息系统,根据所采集信息对葡萄进行精确灌溉。自动变频灌溉系统运用了变频技术,可实现水泵的自动启动和停止,不需要长时间运行,减轻了水泵的负荷,只要设定好相关参数,即可保证管道内水压和水流速度维持在一个合理的范围内,避免了对管道的损坏,减少了管道堵塞现象的发生[3]。
物联网可通过各种传感器感知葡萄种植土壤中的水分含量,当检测到土壤水分较少,影响葡萄生长时,传感器就会将信息传输给管理中心,管理中心收到信息后,发送指令将所需灌溉区域的电磁阀打开,自动给需灌溉的葡萄浇水。当灌溉到一定程度后,由专家信息系统对是否继续进行灌溉做出判断,专家信息系统可以将专家知识和相关种植经验转换为控制参数,再将其传输给控制中心,为判断当前情况提供可靠的依据。
3 葡萄种植中的智能监控
智能监控在葡萄中的应用同样也是属于物联网技术的一种,通过智能监控系统,控制中心的管理人员可直观地观察到葡萄种植区域内的人员管理情况和葡萄生长状况,为葡萄种植管理和人员调度提供了图像等直观信息,提高了管理效率。另外,通过监控摄像头传输回来的高清图像和视频,管理人员可对葡萄的生长状况做出判断,对葡萄出芽、开花、结果等过程有一个直观的了解,当发现葡萄出现病虫害或生长不良时,可直接将获取的图像和视频传输给现场的工作人员,现场工作人员再根据接收到的图像和视频,并结合物联网传感器所采集的种植环境信息和专家信息系统所提供的专家知识找出出现问题的葡萄植株,判断病虫害类型,查清葡萄生长不良的原因,并采取针对措施进行及时的处理。
智能监控系统也可实现异地实时监控,只要有网络,管理人员可在任何地方通过电脑或手机查看葡萄生长情况和工作人员管理情况,方便快捷,具有较强的时效性,其已成为葡萄种植生产管理中不可缺少的一部分。
4 葡萄种植物联网平台的构建
葡萄种植物联网平台主要包括环境信息采集系统、自动控制系统和智能监控系统等,种植园内的工作人员可通过网络访问该种植园的网站,在控制平台通过一系列的操作实现对园内各设备的控制,通过监控摄像头传输回的图像来掌握葡萄的生长状况。管理人员也可通过设置在园内的各种传感器传输回的环境监测信息来了解葡萄的生长状况,并通过专家信息系统来实现对园内葡萄生产的指导与管理。借助于物联网平台消费者可实时了解葡萄是否成熟,葡萄在种植过程中是否绿色环保,由此一来,消费者对于葡萄的质量有了更进一步的信任,从而扩大了葡萄的销量。
环境信息采集系统主要通过各类传感器完成信息的采集,物联网传感器节点是采集系统的最末端单元,在布置传感器节点时,既要保证传感器节点能准确检测到种植环境的各类参数,又要保证其能覆盖整个园区,实现系统效率的最大化。传感器节点的结构如图2所示,包括传感器模块、计算与存储模块、通信模块、电源模块,监测节点采用无线传输,每隔一定距离就布置一个监测节点,按照不同的地面高度,将监测节点层次化,在距离地面不同高度各设置一个监测节点,用以监测园内空气湿度、温度、二氧化碳浓度、光照强度等,另外设土壤pH值传感器和氨氮传感器,用支架将其分别插入土壤中。
智能监控系统(见图3)主要是对环境信息采集系统所采集的信息进行分析,根据分析结果对园内的空气、温度、湿度等做出适当调整。智能监控系统以微控制单元为控制中心,电池模块对系统进行供电,利用无线网络将采集的数据和信息传送到PCC端,再通过PC机进行显示,并与标准的葡萄生长环境信息进行比对。
5 结语
农业物联网一般应用是将大量的传感器节点构成监控网络,通过各种传感器采集信息,以帮助农民及时发现问题,并且准确地确定发生问题的位置,这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式,从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。葡萄种植中的农业物联网系统的是通过无线网络传输和各类传感器的监测来实现对葡萄种植的管理,实时采集葡萄种植区域的环境信息,进而进行分析、处理和预测,优化葡萄生产管理工作,避免了资金的浪费和环境污染,提高了葡萄生产管理水平,节省了人力物力,在保证葡萄质量的同时,也实现了增产增收,提高了种植户的收入。农业物联网技术是实现葡萄种植业长远发展的关键。
参考文献
[1] 何勇,聂鹏程.农业物联网技术在葡萄种植中的应用[J].中国果业信息,2013,30(6):41-43.
【关键词】物联网 课程 教学实践 应用能力
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006-9682(2012)06-0063-02
一、引 言
物联网(Internet of Things,IOT)又称传感网,指的是将无处不在的末端设备和设施,包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、视频监控系统和“外在使能”的各种资产、携带智能终端的个人与车辆等,通过各种无线或有线的通讯网络实现互联互通,从而提供安全可控乃至个性化的实时监控、定位溯源、报警联动、远程控制、安全防范等管理和服务功能,实现任何智能物体间的“管、控、营”一体化。物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。目前物联网被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点,其应用范围几乎覆盖了各行各业。并且随着科学技术的不断发展,物联网技术将催生新的产业,形成新的经济增长点,其发展前景十分可观。鉴于此,2010年8月,教育部审批通过了35所高校获批开设物联网相关专业,新设专业将自2011年开始招生。在2011年,又有27所高校设置的“物联网”专业通过了教育部的审批。
二、教学实践与教学方法的初步探索
笔者所在的大学还未申报物联网专业,但与物联网技术相关的支撑专业门类比较齐全,如信息与通信工程、电子科学技术、计算机科学与技术、控制工程及测控技术及仪器等专业。基于此,笔者在2011年连续两个学期开设了物联网技术导论的公选课,学生选课非常踊跃,170人的选课规模每次都爆满,从这可以看出当前本科生对物联网等新生技术具有非常强的学习欲望。针对物联网技术的特点,在现有教学技术的基础上,对教学方案进行了初步探索。
1.合理选择教材
笔者结合选课学生的特点:不仅有理工科学生,还有社会科学类学生,选择了周洪波博士所编写的《物联网技术、应用、标准和商业模式》一书。此书以通俗易懂的方式,指导学生了解物联网世界,且不需要较强的专业背景,适应不同专业的学生。
2.严格修订教学大纲,合理安排教学内容。
教学大纲不仅是进行教学内容及进度的依据,也是考试考查的依据,更是教学质量评估的依据。一个好的教学大纲,非常有利于教学质量的提高。在教学内容上,首先讲述物联网产业的发展与机遇,让同学们明白物联网技术无论是在经济、生活以及国家战略上都有非常重要的前景。让同学们掌握互联网、物联网以及它们的区别与联系,并了解基于四大技术的物联网支柱产业群,分别为RFID从业人员、传感网从业人员、M2M人群以及工业信息化人群;其次,着重讲述物联网产业链,即Device、Connect以及Manage(DCM)三层系统,或者也可称之为感知层、网络层和应用层。让学生了解物联网的通讯与连接,包括短距离无线通讯技术、长距离无线通讯技术、短距离有线通讯技术和长距离有线通讯技术。在物联网应用方面,通过物联网在城市市政管理、农业园林、医疗保健、智能楼宇和交通运输等方面和同学们进行交流和探讨。并通过介绍各种传感器的原理与技术,让同学们对整个物联网系统有更进一步的了解。
3.教学方法和教学互动
物联网是个实用性很强、发展前景很广的技术。将来物联网会发展到什么程度,对人类的科技和生活会产生什么影响,都是一个未知数。因而在教学过程中,笔者非常注意和学生互动,让同学们发挥自己的想象力,尽量去描绘50年,甚至100年后因物联网的存在,人们的生活所发生的翻天覆地的变化。在上课过程中,笔者既有讲述的环节,有和学生互动的环节,更有让学生分组讨论的环节。笔者希望此课程是个开放的课程,学生不仅能学到知识,更能发挥自己的主观能动性。同时,通过运用多媒体等途径来呈现物联网所存在的问题和发展前景,请同学们利用已有知识,并发挥自己的想象尝试提出解决方案,设置悬念,然后抓住重点、热点作深入分析,最后上升为理论知识。从而使课程生动形象,对错分明,环环相扣,印象深刻,气氛活跃。当然,这种讲课方式有一个前提,那就是建立在师生间平等、相互理解的基础上。这种授课方式,就是师生间的相互沟通,实现这种沟通,理解是基础,也即心灵交融,才能实现交往、沟通。
4.考核方式
为了适应物联网技术应用型人才培养目标的要求,笔者在考核方式上突出强调学生对物联网技术的基本概念掌握和发展前景设想,同时考查学生的论文写作能力,从而实现对学习过程的督促与考核,客观完整地评价学生的学习效果。在考核的评价标准上学生的成绩由学生上课过程中的讨论报告、出勤率和最终课程论文三个部分组成。其中讨论报告占20%,出勤率占20%,最终课程论文占60%。这种考核方式既能让学生进一步了解物联网技术,又能发挥学生的想象力和主动性,并能让学生初步掌握科技论文的写作格式和写作方法。
三、结束语
物联网是一个新兴的产业和技术,笔者依据物联网专业的特点,结合我校应用型人才的培养目标,从物联网专业设置的现状、教学内容、教学方法和考核方式等方面进行了初步的探讨。经过几个学期的教学探索,摸清了教学规律,优化了教学过程,改进了教学方法,使学生具有合理的知识结构,理论与实践相结合,从而具有解决实际问题的能力、开放的思维和协作能力,能够畅想未来,把握经济、社会和科学发展的大趋势,以适应社会经济和本科生教育信息化发展的需要,成为能够适应21世纪新挑战的复合型高端人才。
参考文献
1 周洪波.物联网技术、应用、标准和商业模式[M].北京:电子工业出版社,2010
2 康晓慧、罗霄凤、张梅等.植物病理学方向研究生教学改革与探索[J].安徽农业科学,2012(2):1225~1227
3 张玉梅.物联网在高校中的应用前景分析[J].学术研究,2011(10):82~83
一、 “互联网+农业”实践过程中所面临的问题
“互联网+农业”是指利用互联网技术来实现农业现代化发展,进而建设起智慧农业。目前,我国“互联网+农业”在实践过程中经常会遇到很多问题。首先,对“互联网+农业”的认识不足,大多数人始终认为“互联网+农业”就是电商农业,这种想法是十分片面的,借助电商销售农产品只是“互联网+农业”融合发展的一部分。甚至一些农民认为互联网缺乏真实性,抵制互联网与农业的融合。因此,农民认识的提高对智慧农业的建设至关重要。其次,“互联网+”与农业的对接不够全面。我国农业具有鲜明的区域性、季节性、突发性等特点,但是当前“互联网+”并没有做到与农业特点的完美结合,对于基础设施较差的村庄缺乏更多的支持。最后,部分技术不够成熟。“互联网+农业”涉及物联网技术,但是目前我国物联网传感器方面的技术还不够完善,导致基础数据缺乏,增加了大数据的分析难度,提高了融合成本。
二、 “互联网+农业”背景下智慧农业发展对策
强化“互联网+农业”意识强化“互联网+农业”意识,是提高我国农业现代化水平的重要前提,也是解决我国农民对“互联网+农业”认识不足这一问题的关键。要想强化人们的“互联网+农业”意识,就要从以下几个方面做起。首先,加强“互联网+农业”的宣传教育。特别是针对互联网认识淡薄或是存在认识误区的地区,相关的宣传教育工作尤为重要。其次,组织相关活动。活动的开展便于人们对相关认识的加深,有助于人们认识到“互联网+农业”的优势,并产生学习热情。最后,提供互联网技术指导。为各个农村地区提供科学的技术指导,在一定程度上杜绝因操作不当所引起的农业损失,也是增强人们“互联网+农业”意识的有效手段。例如,某乡村为了开展“互联网+农业”项目,发展智慧农业。一方面,在当地的学校组织了学生的宣导工作,提高祖国未来策略实施的质量;另一方面,集中留守老人及妇女,进行相关意识的宣导,并给予了一定的技术支持,在很大程度上提高了人们对“互联网+农业”的认识。
1. 提高资源共享效率提高资源共享效率是实现智慧农业建设的必然要求。要想实现农产品资源信息的共享,首先,各级政府要做好顶层设计的合理规划,加快推进现代生态农业的产业化、集约化及生态化发展进程,突破各个部门体制的障碍与限制,制订智慧农业的长期发展战略,建立示范基地,以局部发展带动整体发展,从而调动起我国农民的改革积极性,吸引更多的外商投资,从而推动我国智慧农业的发展。其次,加快相关技术的普及和应用。互联网往往会涉及多种技术,而农民作为主要的农业生产者,对相关技术的掌握能力往往不够,加强相关技术的普及与应用是改善农民技术使用现状,强化农业技术性要求,解决农产品滞销现象,提高农业、信息、技术资源共享效率的关键。最后,打造一批生态智慧农业基地。借助基地加强对农民的引导与扶持,提高招商引资效率,实现农业资源的合理配置,促进资源共享效率的提高。
2.加强农业与信息技术的融合智慧农业的发展离不开与信息技术的融合。物联网作为现阶段主要的农业信息技术实现方式,加强物联网平台软件技术的开发与应用,是增强农业与信息技术融合程度的关键。物联网平台的应用,农产品需求量的上升,还会促进农业生产效率的提高,加快农业生产逐渐走向标准化、组织化、智能化及信息化。因此,首先,梳理互联网思维,结合农业发展的特点,促进传统农业的改造、升级,加强农业与互联网的融合。其次,进一步发展大数据技术,利用云存储、云计算来加强农业生产运输过程中的数据传输、市场分析及供需配比等方面的能力。最后,在耕作土地上构建集成网络,利用信息技术进行农作物生长状态的实时传输及视频监管。此外,加强农业与信息技术的融合,还要加强农村相关设施的建设,普及互联网、计算机的使用,做到村村通网络、家家用网络、人人会利用网络,才能为两方面的融合打好人力基础。其中,大数据技术的使用是推进农业走向智慧化的关键,也是实现农产品销售精准化、绿色化、服务化的重要技术支撑。
3.加大政府扶持力度为人民服务是政府工作的宗旨,加大政府的扶持力度,才能为“互联网+农业”背景下智慧农业的发展提供保障。首先,政府要转变自身的职能,做人民的服务者。积极构建农村信息综合服务平台,为农业改革提供指导与帮助;制定信贷补贴、扶持政策,减轻农民农业改革压力。其次,利用互联网优势,改变传统的“三农”格局,利用网络平台服务于农业、农民、农产品,大力发展电子商务,为农民提供科学的供需市场,解决农产品的销售问题。互联网信息技术可以有效地促进农产品的优化配置,例如,某偏远农村地区由于地理位置、人们文化水平的限制,刚刚收获的马铃薯找不到销售市场,而通过互联网信息的、供求市场的分析,就可以轻而易举地解决马铃薯大量囤积的问题,不但可以保证农民的收成,还能保证农产品价格稳定。最后,政府要加强农产品质量监管。政府的监管要实现产品全覆盖,对每一个农产品都要做好编码记录,保证农产品的质量,从而提高农产品的品牌效应,打开更为广阔的市场,真正实现农业智慧化发展。