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【關鍵詞】物聯網 遠程測控技術 農業生產 應用
網絡在當今社會上的作用不斷凸顯,利用互聯網可以輕松實現很多較難的事情,在農業的生產活動當中也不斷加入了網絡的成分,關于物聯網遠程測控技術在農業當中具體如何運作,如何參與到農業生活當中,具體如下文所述。
1 物聯網
1.1 物聯網的概念定義
物聯網,即被稱為是“物物相連的互聯網”,在它的含義上主要有兩層意思,第一是:物聯網仍然是以物聯網為基礎和核心的,是在互聯網的基礎上進行擴張的網絡;第二是:物聯網的用戶端擴展到了任何物品與物品之間,進行信息的交換和通訊。所以說,物聯網就是把任何物品與互聯網相連在一起,構成信息的交換與通訊,用來實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤以及監控,是在互聯網的基礎上發展的網絡。應用創新是它進行發展的核心。
1.2 物聯網的實際應用
物聯網在平時的生產活動當中受到了很多人的關注與使用,比如物聯網導航使人們可以在互聯網當中查詢使用地圖,方便人們的生產生活,在需要的時候十分方便快捷,降低了人們對于網絡域名的記憶,減少了人們對此進行查詢的時間。在目前,物聯網的品牌主要有幾下幾種,分別是:5聯網;云導物聯網;中國物聯網;物聯中國等等,主要是搜集國內外的各類品牌,在網上形成資源的共享,使得人們更加方便快捷地進行生活與工作。
1.3 物聯網的原理
物聯網的實質是利用射頻自動識別技術,通過計算機互聯網實現物品或者商品的自動識別與資源信息的互聯與共享,打破了以往的傳統,使人們思維開放,更加大膽地去進行各種實踐生產。
1.4 物聯網的發展用途及應用領域
到目前為止,物聯網一直處在不斷發展的過程當中,其中在發展的過程當中,主要有以下幾個方面的不足,分別是:核心技術能力不足;缺乏統一的標準與體系;行業融合難度較大;缺乏成熟的商業模式;存在著較大的網絡安全隱患;污染和能耗較大。
關于物聯網的應用領域有很多,它的應用十分廣泛,在交通、環境保護、政府工作、公共安全、工業、農業、老人、個人護理等等方面都有涉及,并且在未來還會有十分樂觀的發展前景:資源將不斷在發達地區聚集;不斷開始涌現出熱點區域;區域的分工將更加清晰,因此它有十分大的應用領域。
2 遠程測控技術
2.1 遠程測控技術的概念
遠程測控技術簡單來講,就是利用互聯網資源將測控目標進行測控的技術。遠程測控技術的現代化,已經被認為是科學發展與生產的重要條件與標志,并且仍然處于不斷地發展當中。
2.2 遠程測控技術的發展現狀
隨著社會的不斷進步,科技的不斷發展,互聯網技術的不斷提升,通信技術與電子技術也都處于不斷發展的趨勢當中。在遠程測控技術的領域當中,各種先進的設備也在不斷地進行生產,各種測控手段也不斷發明出來。
在目前經濟的發展條件下,應用比較廣泛且技術較為成熟的遠程測控系統主要有幾下幾種,分別是:應用專線的遠程測控系統;利用公共電話網的遠程測控系統;利用光纖通道的遠程測控系統;基于無線通信的遠程測控系統等等。
2.3 遠程測控技術的發展趨勢
隨著遠程測控技術的不斷發展,將會逐漸呈現出復合式、多樣性、融合性、基于虛擬儀式的遠程測控系統等等形式,將會不斷向前進步。
3 農業生產
3.1 農業生產的概念定義
農業生產是指在熱量、光照、水、地形、土壤等條件的滿足下,按照因地制宜、因時制宜、不違農時的要求進行農業生產的活動,生產對象分為種植業、畜牧業和農業等等,地域類型分為畜牧業與種植業兩種。
3.2 農業生產的特點
農業生產在不斷的發展生存當中,人們總結出了它以下的特點,分別是:地域性(因地制宜);季節性(因時制宜);周期性(不違農時)。
3.3 農業生產的分類
由于自然條件、地域分類以及社會經濟條件的各種不同,農業的分類有很多分類方式。按照投入多少分為粗放型農業與集約型農業;按照產品用途分為自給農業和商品農業等等。
4 物聯網遠程測控技術在農業生產中的應用
4.1 物聯網技術在農業上應用的現狀與未來展望
物聯網的技術現在在農業的生產上已經有了初步的發展,在農業的信息化方面也有了很大的進步。例如:傳感技術已經使用在精準農業的運用當中,智能化專家管理系統以及遠程操控、遠程監控、遙控技術等等都已經運用在了農業生產當中。關于物聯網技術遠程測控技術在農業生產當中的展望,其實還是十分有希望且美好的,將會比現在的技術更加發達,使用更加方便,監測更加準確符合實際,對人們的生活有十分大的幫助。
4.2 物聯網技術在農業上應用的措施與建議
示范應用研制智能化監控與人工輔助管理系統:這種方法主要適用于經濟條件一般的農戶,主要是提高溫室栽培與溫室管理的水平,通過遠程控制大棚的溫度與濕度。
智能化監控與自動化管理技術:這種方法主要適用于經濟條件較為富裕的農村,以起到示范作用,可以處理緊急狀況和緊急信息應對。
5 小結
物聯網遠程測控技術在不斷發展當中,在農業的生產活動當中也不斷處于重要的作用。本篇文章主要通過四個方面對于物聯網遠程測控系統在農業生產方面的應用進行研究,分別是:物聯網;遠程測控系統;農業生產;物聯網遠程測控技術在農業生產中的應用。希望可以對農業發展起到一定作用。
參考文獻
[1]張進京.物聯網的應用實例與效益[J].中國信息界,2010(03):73-76.
[2]王亞唯.物聯網發展綜述[J].科技信息,2010(03):54-56.
[3]張應福.物聯網技術與應用[J].通信與信息技術,2010(01):50-53.
[4]馬一丁.透過應用看物聯網發展前景[J].中國電子商情,2003(03):36-37.
[5]楊永志,高建華.試論物聯網及在我國的科學發展[J].中國流通經濟,2010(02):46-49.
[6]李文清,郭宗良.物聯網的成長與發展綜述[J].網絡與信息,2010(02):27-27.
[關鍵詞]物聯網;監控;無線
中圖分類號:tp273.5 文獻標識碼:a 文章編號:1009-914x(2013)13-0230-01
1.緒論
目前,世界發達國家為了推動信息社會發展,提出建設“無所不在的網絡社會”(ubiquitous network society,uns),并將其作為國家或地區信息化發展的重要組成部分,以物聯網(internet of things)、云計算、下一代互聯網和下一代移動通信技術等為代表的新一輪信息技術革命正在催生新技術、新產品、新應用和信息產業群[1]。
物聯網主要應用在智能電網、智能交通、智能物流、智能綠色建筑、智能檢索、環境監測和智能家居(smart home)等領域。其中智能家居因其應用前景廣闊、潛在市場需求巨大、發展迅猛受到社會廣大關注。智能家居是以住宅為平臺,利用綜合布線技術,網絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術和音視頻技術,實現家居設備的集成,從而構建高效的住宅設施與家庭日常應用的管理系統,滿足用戶對家居生活安全舒適、便利環保等要求[2]。
新型農業大棚系統利用精密的動態監控技術對環境及土壤溫濕度實時檢測,通過無線技術實現信息傳遞并通過所傳遞的信息,達到自動識別的目的。該系統將與大棚環境有關的各種子系統,有機地結合在一起,通過統籌管理,大大提高資源利用率和生產力水平。
2.總體方案
該系統結構框圖如(圖1)所示,主要由兩部分組成,其中左半部分作為探測節點,包括傳感器、單片機、執行單元和通信單元四部分;右半部分作為監控主機,包括通信單元和計算機兩大部分。
探測節點中,傳感器主要包括環境溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器和光照度傳感器三種,分別對環境、土壤溫濕度及光照度進行檢測,所測的數據直接送給c8051單片機處理,根據預置數值及實際工作情況,再通過啟動執行單元調節大棚環境。其中,執行單元包括天棚百葉控制系統,用于調節環境的溫濕度;滴灌控制系統用于調節土壤濕度;光照度控制系統用于調節光照度,同時通過zigbee無線網絡將數據傳輸至監控主機。
3.zigbee技術
除zigbee通信系統外,本系統還結合用戶端的數據庫系統設計方法,采用access數據庫平臺和ado數據庫連接技術,并使用delphi編程語言實現界面、管理、查詢操作以及gprs平臺上的數據收發[5]。
4.結束語
在物聯網技術快速發展的今天,農業大棚的應用前景也越來越受到人們關注。本系統從實際應用需求角度出發,闡述整體架構及總體設計部署方法,結合zigbee通信技術,提出一種有效的新型農業大棚設計理念。
參考文獻
[1] 國務院發展研究中心技術經濟研究部.物聯網影響未來[m].北京:中國發展出版社,2011:1~3.
[2] 俞文俊,凌志浩.一種物聯網家居系統的研究[j]。自動化儀表,2011(8):56~59.
[3] 劉云浩.物聯網導論[m].北京:科學出版社,2012:341~342.
[4] 周洪波,物聯網技術、應用、標準和商業模式[m].北京:電子工業出版社,2011:340~341.
[5] 劉化軍,劉傳清。物聯網技術[m].北京:電子工業出版社,2011:270~285.
【關鍵詞】物聯網;智能技術;云計算
1.前言
隨著計算機技術、網絡技術、通信技術和傳感器技術的發展,人們的生活水平不斷提高,人類通過改造物質世界來滿足自身需求的能力也相應的提高,因此“物聯網”的概念也呼之欲出了,本質上來說物聯網是基于原有的通信網、互聯網“物物相連”。然而物聯網技術不是所謂的計算機網絡技術、通信技術、傳感技術的簡單疊加,而是更深層次的將上述技術有機交融,并且添加了更多人性化的設計與配合[1]。
2.物聯網技術和研究
2.1 RFID
信息采集是物聯網的基礎。目前的信息釆集主要是通過傳感器和電子標簽等方式完成。RFID是一種非接觸的自動識別技術,它通過射頻信號進行全雙工數據通信,從而自動識別對目標對象并獲取相關的數據,識別過程無需人工干預,適用于各種惡劣的環境。RFID突出的優點是可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,操作快捷方便。將RFID技術與互聯網,通信等技術有機的結合,可實現全球范圍內物品跟蹤與信息共享。
2.2 無線傳感網絡
無線傳感網絡是將分布式信息釆集、信息傳輸和信息處理技術融合的網絡信息系統,以其低成本、微型化、低功耗、自組織等特點受到廣泛的重視,是推動經濟發展和維護國家安全的重要的技術。物聯網可以通過遍布各處的無線傳感器網絡來感知整個物質世界。物聯網豐富的應用和龐大的節點規模既帶來了商業上巨大潛力的同時,也帶來了技術上的挑戰,物聯網由眾多的節點連接構成,無論是釆用自組織方式,還是采用現有的公眾網進行連接,這些節點之間的通信必然牽涉到尋址問題。
2.3 智能技術
智能技術是將一個智能化的系統植入物體中,使物體具備一定的“主觀能動性”即智能性,能夠與用戶進行溝通,是物聯網的關鍵技術之一。目前的智能技術研究包括人工智能的理論的研究、虛擬現實及各種語言處理的入機交互技術與系統、可準確性定位跟蹤的智能技術與系統、智能化的信號處理。
2.4 納米技術
納米技術,是研究結構尺寸在0.1nm-100nm范圍內材料的性質和應用,主要包括納米體系物理學、納米化學、納米材料學、納米生物學、納米電子學、納米加工學、納米力學等。納米技術能使微小的物體也能進入物物相關的網絡,進行信息的交互,這使物聯網真正意義上做到了萬物的互聯。可見納米技術必然在物聯網中扮演著重要的角色。
2.5 GPS
目前最成熟的全球定位系統給物聯網提供了強大的技術支撐,使物與物之間的準確定位成為可能。GPS技術以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡單、應用廣泛等特點為物聯網中的定位追蹤提供了便捷的服務,使物聯網功能更加完備。
2.6 云計算技術
云計算是分布式計算技術的一種,是當前計算機應用的技術,其基本工作流程如下:通過網絡將龐大的需求分析處理程序自動拆分成無數個小的子程序,再經眾多服務器所組成的龐大系統經搜尋、計算分析,最后將處理結果返回給用戶。當物聯網具備一定的規模后,如何處理龐大的數據量是一個關鍵的問題,如果數據得不到及時的處理,便有丟失的可能;而如果暫存未處理的數據,那么海量的數據所需的更大的存儲空間也是無法預知的。因此,云計算便成為物聯網中處理數據的強大的工具,于是可視之為物聯網的“大腦”。
3.物聯網的應用
物聯網能滿足我們對生產過程、家居生活監控、指揮調度、遠程數據釆集和測量、遠程診斷等方面的信息化需求及機器設備的智能報警和控制。隨著物聯網規模的不斷的擴大,它在各行業將可以被廣泛應用。
3.1 建筑消防
消防安全系統由感知層、網絡層、應用層組成,感知層由各種具有感知能力的設備組成,這一部分主要實現感知和識別物體,釆集和捕獲各種使用場景產生的相關信息,同時執行接受的各項命令。網絡則是通過有線和無線網絡將感知層的險情隱患傳遞到應用層,并將應用層的消防指令傳回感知層。應用層則是包含消防部門、防火重點部門、管理人員及火災相關人員的信息系統。應用層信息豐富[2]。
3.2 軍事應用
美軍近幾年來連續啟動一系列的研究計劃,探索無線傳感器網絡在未來戰爭中的應用。美國國防部高級研究計劃局自組的SensIT項目,通過部署在戰場上的不同類型傳感器組成的傳感器網絡,使士兵可迅速、全面的獲得戰場實況信息。在實際的應用中應該采用協同感知的方法,融合不同位置、不同傳感器數據分析應用場景[3]。
3.3 智能電網
智能電網之所以能夠實現電網的智能化,其關鍵意義在于對整個電網信息的充分和及時的掌握。而電網信息的充分掌握,則需要良好的通信線路和大量的終端信息采集應用,使數據安全穩定傳輸,提升數據交換的可靠性,為智能應用提供全面、及時、準確、一致的信息。智能電網將會連接更多的設備包括各種智能的傳感器、控制原件、地理設備等[4]。
3.4 農業
物聯網在土、水資源可持續利用、生態環境監測、農業生產過程精細管理、農產品與食物安全可追溯系統等方面都有較好的發展前景。針對中國現代農業發展的實際需求來看,當今最主要的問題就是如何實時的釆集和處理農業現場和養殖業及其相應病蟲害的各種信息。物聯網在現代農業領域的應用包括:監視農作物灌溉情況、牲畜的環境狀況、土壤氣候變更以及大面積的地表監測,收集溫度、風力、濕度、大氣、降雨量等,從而進行科學預測,幫助農民減災預災[5]。
4.物聯網遇到的問題
由于物聯網的技術覆蓋特性,其帶來的社會問題比互聯網更多、更廣,后果更加嚴重。一是由于釆用了RFID、無線數據通信技術,通過單一的商品就可獲得全部的商業信息,使得信息竊取手段更加方便,更為隱蔽。二是物聯網的目的是整合全球的商品供應鏈,因此其出現問題時所造成的經濟損失更為巨大。三是由于物聯網涵蓋范圍更為廣泛,信息竊取手段更為方便,從而對社會國家安全威脅更加巨大。
5.建議和展望
物聯網固然給我們構建了一個十分美好的藍圖,我國無論是政府層面還是相關的企業和研究領域機構在物聯網的研究和發展上也取得了很大的進展,但物聯網的實現還面臨著諸多問題。首先資金和成本的問題是阻礙物聯網發展最直接的因素,其次包括通信的距離、外部環境指標及網絡安全在內的應用技術問題、標準的制定也是急迫需要解決的。此外物聯網的發展必然要經過產業化的歷程,物聯網的產業鏈機制的研究和完善有待時日,物聯網的發展還需要考慮隱私保護、云計算、環境保護等等若干問題的影響。
參考文獻
[1]吳樂南.從采集型多媒體通信定義物聯網[C].第六屆和諧人機環境聯合學術會議(HHME2010),2010.
[2]沈陽,吳菲菲.物聯網在建筑物消防安全中的應用[C].2011中國消防協會科學技術年會論文集,2011.
[3]王培國,林紅衛.物聯網技術及其軍事應用探析[C].四川省通信學會2010年學術年會論文集,2010.
關鍵詞 農業機械化;推廣;物聯網技術;應用
中圖分類號 S23;F244-39 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2013)07-0210-01
信息技術的發展是促進網絡發展的主要動因,從計算機到互聯網再到物聯網,這一新技術發揮著越來越重要的作用。目前是物聯網的時代,物聯網的發展不僅有利于經濟利益的提高,還可以促進經濟朝著更加繁榮的方向發展。農業一直是我國的經濟支柱,尤其是隨著農業生產逐漸機械化,農業的增長方式和農業的現代化進程都得到了很大的改善。然而,農業發展還受到諸多因素的制約,例如:農村經濟發展水平低、農業勞動力轉移方向單一、農業經營規模小、農機工業水平低等[1-2]。但是,隨著農業物聯網的出現,農業機械已經發揮著越來越大的優勢[3-4]。
1 農業物聯網概述
圖1為典型的農業物聯網應用。物聯網(Internet of Things)是一種連接物品和因特網的網絡,一般它首先利用射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統和激光掃描器等信息傳感設備將這些物品的信息輸入到因特網中,然后利用因特網龐大的信息系統進行物品的買賣和交換,以達到對物品進行智能地識別、定位、跟蹤、監控和管理。農業物聯網,也就是將此種物聯網應用在農業上,保證農業人員及時了解農作物每一時期可能的生長狀況、農產品的生產流通等信息,使農業生產、管理、交易和物流信息向智能化發展。農業物聯網有利于農業的發展,有利于農村經濟的發展,有利于提高農民的生活水平,有利于擴展基層農業技術、提高服務能力,有利于促進農村的綜合改革、提高農村的行政服務水平,有利于推進社會主義新農村建設。
2 物聯網技術在農業機械化推廣中的應用
2.1 農機裝備技術領域
物聯網在農業上進行應用實際上就是為了及時了解農作物的生產狀況,包括農作物的生產環境,如土壤濕度、土壤成分、pH值、降水量、溫度、空氣濕度、光照強度、氣壓和CO2濃度等信息,并根據這些信息內容,找到最適合的生產條件,提高農作物的產量。與此同時,利用網絡的智能化,查詢并計算出植物生產的各項環境指標,以便農民進行管理,改善環境,提高生產效率,增加生產量。目前,澳大利亞在農業機械設備上也應用了物聯網,于是能識別莠草的噴霧器應運而生。此種噴霧器能夠準確地找到莠草并及時進行處理,這就在很大程度上降低了人工成本,降低了對環境的破壞。我國的浙江工業大學也研究出了一種節水灌溉系統,它是利用傳感器得到農作物所生存的土壤的濕度,并進行需水信息的判斷,不僅節約了水資源,還有利于農作物的生長。物聯網技術在農業上的應用前景是非常可觀的,綜合各種信息和技術將會在很大程度上提高產品的質量和性能,提高農業的生產率和產量。
2.2 氣候智能型農業領域
氣候對農業的影響是非常大的,日前隨著氣候條件的不斷變化,農業生產也受到了破壞,產量大大降低,這就給我國的國民生產帶來了巨大的影響。因此,提高農作物適應惡劣環境的能力迫在眉睫,這就需要物聯網來發揮作用,其對環境的感應能力可以及時對環境進行監測,提醒農民及時做好防護措施。這樣就能夠在很大程度上提高農業對各種災害的防御能力,減弱農業對環境的依賴程度,增強農民應對不斷變化氣候的能力。例如,在農業的水利水位上安裝水位測定感應器,就可以及時進行水位信息的識別、采集和處理。
2.3 農機化區劃與農機現代化4S管理
通常情況下,農民對農業機械的需要是不確定的,因為每年的生產要求不同,再加上氣候對農作物的影響,農機戶配備和更換農業機器時常常會出現過多或不足的情況,這就影響了農戶的經濟收入。特別是在種植和收割時間短的階段,農業機械保持合理的數目是非常重要的,如果機器較少,就會浪費時間和人力、物力;而如果機器過多,則會增加資金的投入。這時就會需要農業物聯網來發揮作用,首先可以先了解作業機械的數量和位置,然后進行跟蹤,以便于農業機械的現用,這樣就在很大程度上提高了農機化的準確性和方便性,發揮農機機械的最大效用。目前對農業機械的使用所采用的模式是農機4S體系,它是一種整機銷售(Sale)、零配件(Spare-part)、售后服務(Service)、信息反饋(Survey)四位一體的農機特許經營模式。在這個使用效果比較好的農機經營服務模式中,利用物聯網技術在農作物的運輸、銷售、使用和回收等環節進行定位追蹤,可以提高農作物的貨物管理水平,減少儲存成本,提高效率。另外,即使產品的某個環節有瑕疵也可以及時進行補救,降低損失,提高農機供應商的送貨可靠性,提升農機用戶的服務能力和水平。而且,因為跟蹤系統的啟動可以解決不合格產品帶來的各種麻煩,提高服務質量,保證產品的合格率,增加農作物使用者對產品的滿意度,提高產品的使用效果。
2.4 農業機械化應急體系
我國的農業經濟發展水平雖然很高,但是由于我國自然災害比較嚴重,所以我國的農業生產和農村社會仍然是不穩定的,因此增強農業機械的工作能力是非常必要的。將農業物聯網技術和農業機械結合起來不僅可以通過對環境進行分析,并以此信息成立災害預警模型庫、告警信息指導模型庫,達到有效地預警災情的目的;而且還可以及時進行災情救援,如遇到自然災害時,配備農業機械來降低災害對農作物的影響。另外,農業物聯網技術的應用還可以在災情發生時,降低調配農業機械所造成的運輸費用的浪費,減少抗災救災的成本,降低災害對農業的損害[5]。
3 結語
自從1999年提出開始,物聯網這一名詞一直被廣泛應用在各個行業,尤其是關乎國計民生的農業行業,使得農業發展朝著智能化和機械化方向發展。
4 參考文獻
[1] 梁寶忠.加快農機科技創新推動農業機械化科學發展[J].現代農業裝備,2012(8):8.
[2] 王利民,丁仕華,凌小燕,等.論農業機械化教育培訓的實踐與創新[J].中國農機化,2012(4):6-11.
[3] 呂敬堂,張富貴,方雷.《農業機械化管理》課程內容與教學方法改革[J].中國農機化,2012(4):197-200.
[關鍵詞]農業物聯網技術農田節水灌溉系統
中圖分類號:S274.2 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)15-0125-01
1 引言
隨著信息技術的飛速發展,農業集約化、規模化程度不斷提高,使傳統農業向現代農業生產方式轉變成為必然,為信息技術在農業領域中的應用提供了廣闊的發展空間,我國農業發展面臨著新的機遇。
水是農業的根本,也是整個國民經濟和人類生活的根本。水資源狀況和利用水平已成為評價一個國家一個地區經濟能否持續發展的重要指標。我國是一個干旱缺水嚴重的國家。
2 農業用水現狀及節水灌溉發展趨勢
農業是我國的用水大戶,約占總用水量的73%,但有效性很差,水資源浪費非常嚴重。并且隨著城市化和經濟社會發展,土地被大量占用,非農業灌溉用水需求在急劇增加,農業與工業、農村與城市、生產與生活、生產與生態等諸多用水矛盾進一步加劇。在我國盡管采取了最嚴格的耕地保護措施,但大量的農田和灌溉用水被城市和工業占用,耕地資源減少的勢頭不可逆轉,水資源短缺的壓力進一步增大。
目前,比較有發展潛力的節水灌溉新技術是:一是與生物技術相結合的作物調控灌溉技術。二是應用3S技術的精細灌溉技術。三是智能化節水灌溉裝備技術。
本文所設計的農田節水灌溉系統是將上述的三者進行有機的結合,在此基礎上運用物聯網技術,從而實現全自動化與信息化的節水灌溉系統。
3 系統結構設計
農田節水灌溉系統由土壤水分傳感器、物聯網終端采集單元、噴灌機控制終端、遠程監控計算機系統組成。如圖1所示。傳感器埋入土壤,直接獲取0~100cm地表層下各個深度處的土壤水分信息,并將其轉化為0~5V模擬電壓信號。物聯網終端采集單元一方面進行土壤水分信息的采集,另一方面用于在GPRS網絡模式下土壤水分信息與監控中心的監控計算機相互傳遞。監控中心計算機循環接收各個采集終端發送的土壤墑情信息,監控計算機將接收到的數據進行分析,與數據庫中的農作物需水量進行比較,形成最佳灌溉計劃,監控計算機將灌溉命令下發到噴灌機控制終端,噴灌機控制終端直接控制噴灌機以及深井泵等設備進行灌溉作業。
4 物聯網采集單元的設計
物聯網采集單元的設計為本系統的終端采集單元,因為農田灌溉上探測范圍比較大,數量多、位置不固定并只用于農耕季節等特點考慮,采集終端需要設計成可靈活移動、易于安裝的方式,第二在每一個采集終端上安裝GPS定位模塊,使發送到監控中心計算機上的數據帶有地理位置,中心計算機根據上傳的數據的地理位置下標來確定采集點具體地理位置,從而實現準確的數據采集。另外,由于數據采集單元放置在農田里,采用的供電方式為“太陽能電池板+蓄電池”。
采集終端主要由MCU單元、采集單元、太陽能供電單元、通信單元、GPS定位單元等部分組成,其結構所示。其中,采集單元利用土壤濕溫度傳感器采集土壤墑情數據,數據經嵌入式微控制器MCU(MicroControUer Unit)處理后,通過GPRS網絡發送至監控中心計算機上,中心計算機收集溫濕度數據,并自動顯示相關信息。土壤傳感器輸出的信號被信號調理電路處理后傳送到子系統內部的模數轉換器ADC(AnMog―to―DistalConvener)。MCU定時啟動ADC,進行模數轉換并取走數據,然后把經過處理的數據通過串行口傳送到GPRS模塊,并啟動該模塊將數據發送到GPRS無線網絡。數據被GPRS網絡接收后經由網關轉送至Internet,最后被連接到Intemet的中心站計算機接收。
嵌入式GPRS模塊的供電為直流5V供電,TXD、RXD為通信接口,在本設計中可直接連接至AVR單片機的串行接口上, ONLINE為在線指示接口,當連接到網絡以后該端口輸出一個低電平信號,通過74ALS04進行反向以后驅動D1發光二極管,當發光二極管點亮以后便證明現在控制器已連接網絡。GPS模塊通過單片機的COM2口連接。
5 應用前景分析
該系統的室外進行了測試的基礎上,2011年在廊坊市安次區馬神廟12畝農田上實際應用,取得了顯著的效益,節水量較以前比較節約45%左右,晚春播玉米平均畝產929.44公斤,比對照畝增產252.84公斤,增幅為37.36%。對未來農業發展起到了重要作用。
參考文獻
[1]梅方權,智慧地球與感知中國―物聯網的發展分析,《農業網絡信息》2009(12)
[2].孫忠富等,物聯網發展趨勢與農業應用展望,《農業網絡信息》2010(5)
快速輻射
長春高新區作為吉林省戰略性新興產業發展的先鋒陣地,已經涌現出十多家發展快、勢頭好、掌握核心技術、前景廣闊的物聯網企業。這些企業成功地把物聯網運用在汽車、農業、金融、石油、畜牧、交通、物流、食品安全等多個行業和領域,形成了以RFID和云計算為主要特色,集數據中心、硬件生產、軟件研發、推廣應用于一體的產業發展格局。
長春高新區物聯網企業中發展速度最快的吉林省云中漫步科技股份有限公司致力于向客戶提供網絡內容分發與加速、網絡數據中心、服務器托管與租用以及云加速、云下載等互聯網業務平臺解決方案。短短幾年間,云中漫步在長春、北京、杭州設立了分部,在全國10多個省相繼建設了數據中心。目前,該公司已經成為中央電視臺以及騰訊、搜狐等國內知名門戶網站的重要服務支持商。云中漫步公司的營業收入自2010年以來已連續兩年實現翻番,預計今年營業收入可達1億元,該公司還計劃在未來5年內打造東北亞云計算中心,實現跨越式發展。
此外,長春鳳凰惠邦科技有限責任公司利用RFID技術研發出的出租車遠程電子識別系統,已成功應用于長春、大連、西安等多個城市,為各地交通管理部門提供了極大便利,提升了對出租車的動態管理功能水平。
同時,長春高新區物聯網企業正呈現出國際化發展勢頭,產業發展外向度不斷提高。長春市萬易科技有限公司是長春高新區第一家物聯網企業,依靠創新驅動發展,該公司營業額每年以50%以上速度遞增,2011營業收入實現1.12億元。目前,該公司正與印度第一大軟件外包公司塔塔咨詢服務有限公司和印度第二大軟件外包公司印孚瑟斯技術有限公司合作,建設萬易國際軟件服務外包產業園。另外,該公司還計劃與韓國知名企業合作籌建中韓青年科技園。
隨著數字化時代的到來,物聯網技術已經廣泛應用于各個領域。吉林省是農業大省,把物聯網運用到農業以及衍生產品上具有廣闊的市場前景。長春神網科技有限公司是由海外華僑陳毓華于2011年創辦并落戶長春高新區的高科技企業。該公司利用美國硅谷的最新技術開發了“智慧農業”項目:借助互聯網,土層地下不同深度的墑情,以及作物區的溫度、濕度、病蟲害情況都能傳遞給遠方的監控系統,對比農業專家提供的作物成長參數,技術人員遠程就可調節溫度和濕度、控制病蟲害。
長春光華科技發展有限公司是長春高新區第一個將物聯網帶入汽車產業的高科技企業,是目前東北惟一一家RFID產學研基地,主要客戶有一汽大眾、上海大眾、廣州本田、一汽通用等。該公司為一汽大眾做的一個電子標簽項目,每年可節省2000萬~3000萬元。目前,一汽大眾產品中的電子標簽80%由長春光華公司生產。目前,該公司正在開發汽車物流系統,并計劃今年在一汽大眾成都分公司完成一個全球最先進、全自動、全現代化的車輛RFID物聯網應用項目。除上述領域外,長春高新區物聯網產業在石油、醫療、物流、畜牧、圖書出版、航空等領域都取得了廣泛認可,并確立了一定的品牌地位。
推動升級
據解,長春高新區實施新一輪升級發展戰略以來,堅持把招商引資和項目建設作為重中之重,推動物聯網及戰略性新興產業的發展,不斷完善招商工作體制機制,創新招商方式方法。三年來,已累計引進內資634.7億元,利用外資26.2億美元,建設產業項目185個,完成投資785億元。今年,該區落實投資3000萬元以上建設項目244個,其中,總投資100億元以上項目就有5個。
為了增強招商引資的方向性,長春高新區2009年制訂了新一輪發展戰略規劃,明確了產業發展方向和布局。突出高新高端特色,提出積極培育發展先進裝備制造、生物與醫藥等“六大主導產業”,加快建設自主品牌與新能源汽車、生物疫苗等“五個產業基地”,并在南區規劃了創意與軟件、動漫產業園及現代商務中心“兩園一中心”,突出發展高端服務業;在長東北核心區規劃了先進裝備制造、生物與醫藥、光電子、新材料新能源和精優食品加工共“五個產業園區”,以及長東北科技創新、現代物流、體育文化“三個中心”,重點發展戰略性新興產業。
此外,長春高新區還本著“缺什么招什么”的原則,確定招商引資重點,有目的、有針對性地開展招商引資活動。三年來,長春高新區累計引進內資634.7億元,利用外資26.2億美元,建設產業項目185個,完成投資785億元。今年,全區落實投資3000萬元以上建設項目244個,其中,總投資100億元以上項目5個,50億元以上項目3個,10億元以上項目52個,1億元以上項目126個。項目總投資2467.7億元,2012年計劃投資583.7億元,計劃開工面積1110.7萬平方米。
長春高新區堅定實施“攻央企、引龍頭”戰略,嚴把項目入口關,制訂《入區項目評審管理辦法》,變招商引資為擇商選資,全力引進資源節約型、科技創新型和基地型項目,形成布局集中、功能集成、要素集約的項目建設新格局。
面向國內,抓住央企擴張機遇,長春高新區積極承接央企項目和資金轉移,先后與31戶央企洽談53個合作項目。中石油東北地區燃氣運輸總部等4個項目已投入運營;兵裝新能源產業園、中航科技產業園、中農發等8個項目開工建設;低碳產業園科技生態碳匯區、四季城、“三新”產業園等21個項目簽約。
【關鍵詞】 物聯網 智慧物流管理 應用
現在我國產業都在升級,在不斷轉型,物流產業的快速發展是社會發展的需要,市場對經濟起到主導作用,世界各國的重要問題就是發展經濟,經濟在轉型,電子商務產業是未來經濟發展主導,物流產業需要快速發展,需要先進技術應用到物流管理中,提升物流管理的職能,建立智慧物流管理是物流產業發展的需要,物聯網技術應用到物流管理中,為建立智慧物流管理起到技術支持,符合現代物流管理需要,解決物流管理中瓶頸問題。
一、物聯網技術基本理念
物聯網主要強調物與物之間的聯系,物聯網與互聯網是密不可分的,物聯網技術的整體框架依賴于互聯網技術。物聯網技術主要技術職能識別、計算機感知技術、網絡互融技術等。物聯網技術應用到其它領域實現一定職能,才具有一定的應用價值,比如農業物聯網、智能交通物聯網、智慧物流管理物聯網等。
物聯網技術的發展主要取決于創新應用,物聯網技術應用到其它領域,促進其行業的創新,對其提高生產效率,創造價值起到重要作用。用戶在應用過程中,體驗到物聯網技術的創新作用,創新是物聯網技術發展的精髓。
二、物聯網技術在智慧物流管理中的應用
智慧物流的概念由來是對比傳統物流而定義的,是指代物流企業運用各種現代信息技術、物聯網技術、GPS,RFID,GIS等技術,實現對貨物流程的全程管控,達到一種降低成本,增加收益,滿足客戶需求的管理行為。
智慧物流充分利用物聯網技術,將現有的物聯網資源(數據、應用等)加以利用整合,并將傳感技術定位技術等融合在其中,通過科學的管理調度,實現物流管理全程可管、可控、可查、可視、網絡化、整合化,從而達到提高利用率,降低各環節消耗,增加企業效益,滿足客戶不同需求的目的,創造更豐富的物流生態鏈。
物聯網技術在智慧物流管理中的應用,其體系結構如圖 1所示:
智慧物流體系Y構主要包括感知互動層、網絡傳輸層、應用服務層。
感知互動層主要包含識別系統、定位系統、跟蹤系統。
網絡傳輸層主要包括移動通信技術、通信衛星、集群通信系統。
應用服務層主要包括數據互換平臺、公共服務平臺、用戶服務平臺、電子數據交換、物流信息系統組成。
參 考 文 獻
[1] 邵酉己. 物聯網綜述[J].西部皮革.2016(18)
[2] 劉靖,劉佳昕. 試述物聯網在農業中的應用及前景展望[J]. 通訊世界.2016(20)
[3] 韓森. 關于宜昌市加快引進與培育高層次物聯網創新創業人才的研究[J]. 通訊世界. 2016(20)
Key words: agricultural Internet of things;southwest area of Shandong Province;agriculture informatization;transformation
中圖分類號:TP29 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2016)12-0248-02
0 引言
魯西南,即山東的西南部,廣義上包括菏澤、濟寧、棗莊,以菏澤市為主。地形東高西低,受自然環境影響,以平原農田旱地耕作為主,地區屬暖溫帶季風型大陸性氣候,光熱充足,四季分明,但自然災害頻繁,加上農業基礎設施建設滯后,規劃化經營程度低,導致農業生產多數農民還憑經驗施肥灌溉,缺乏科學指導,現代農業方面智能管理問題和困難,對農業可持續性發展帶來嚴峻挑戰,農業物聯網在解決以上農業問題顯得尤為重要。
1 農業物聯網應用的背景及意義
我國農業正處于傳統農業向現代農業轉型時期,全面實踐這一新技術體系的轉變,網絡信息化技術發揮獨特而重要的作用。以歐美為代表的發達國家,在農業信息網絡建設、農業信息技術開發、農業信息資源利用等方面,全方位推進農業網絡信息化的步伐,利用“5S”技術(GPS、RS、GIS、ES、DSS)、環境監測系統、氣象與病蟲害監測預警系統等,對農作物進行精細化管理和調控,有力地促進農業整體水平的提高。目前我國正處在互聯網快速發展的歷史進程之中,我國高度重視互聯網發展,21年前接入國際互聯網以來,我們按照積極利用、科學發展、依法管理、確保安全的思路,加強信息基礎設施建設,發展網絡經濟,推進信息惠民。隨著工業互聯網迅速崛起,物聯網3.0時代悄然來臨,這給未來農業物聯網的發展標準化提供一個平臺和發展空間。
物聯網以感知為前提,實現人與人、人與物、物與物全面互聯的網絡。農業物聯網是將大量的傳感器節點構成監控網絡,通過各種傳感器采集信息,以幫助農民及時發現問題,并且準確地確定發生問題的位置,這樣農業將逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機械的生產模式轉向以信息和軟件為中心的生產模式,從而大量使用各種自動化、智能化、遠程控制的生產設備。一場農業科技革命的浪潮正在席卷中國大地,越來越多的人放棄了傳統耕作模式,開始用傳感器與農作物進行“交流”,成為智慧農業時代的“新農人”。這就是“農業物聯網”,一個幾年前還略顯陌生的事物,如今卻給我國的農業生產方式帶來了深刻變革。
2 魯西南地區農業現狀及存在的問題
2.1 魯西南地區農業現狀
山東是傳統的農業大省,而魯西南地區以菏澤為例,菏澤是山東省傳統的農業大市,粗放式農業耕作模式還處于主導地位,耕作方式受地理環境及天氣影響,農業機械化水平不高,裝備技術水平落后,抗自然災害能力低下,資源不能科學利用,農民信息化意識薄弱,制約著農業可持續發展。
以大豆為例:大豆是魯西南地區主要夏季播種物之一,種植規模每年都在百萬畝以上,因自然災害,據調查,2013年8月到9月,服務區域降水偏少,氣溫又高,受自然災害影響,土壤含水量不足,導致大豆畝產減幅15.5%[1]。而2014年9月13日開始降雨,到16日降水量有地區高達96.9毫米,土壤水分含量極高,農民對土壤水分含量掌握很難達到精確。如果能做到科學種田,控旺防倒,土壤水分實時采集,土壤化肥營養元素,溫度等信息農民及時獲取并有效控制,實現農業生產的自動化、智能化,將大幅度提高農作物產量。實現從傳統農業向現代農業的順利過渡,必須依賴信息化,以農業信息化發展帶動農業產業發展。
2.2 魯西南地區農業存在的問題
農業的精細化要求:喜溫植物不能長期忍受5度以下的低溫,10度以下停止生長,如黃瓜,西葫蘆,茄果類,菜豆等;耐熱蔬菜生長溫度要求在20至30度,要求晝夜溫差不低于10度。但農民對農作物的生長環境主要依靠感官經驗,而不是精確、可靠的量化數據,成功的種植經驗不容易被總結和復制;完全依賴人工控制種植過程,無法對過程進行監督和控制,尤其以科研機構和大型種植基地為例,溫室的種植往往是聘請農民工,由于缺乏有效的信息化手段,使得難于對他們工作的質量進行控制。
3 農業物聯網應用下轉型智慧農業的對策方案
3.1 方案目的及依據
借助物聯網技術和云計算技術,在遠程支持與遠程服務平臺上,建立智慧農業遠程托管中心,實現遠程栽培指導、遠程故障診斷、遠程信息監測、遠程設備維護等。
物聯網技術在農業領域應用廣泛:農業資源管理(農業土地資源、水資源、生產資料等)、農業生態環境管理(土壤、大氣、水質、氣象、災害等)、生產過程管理(農業精耕細作、設備農業、健康養殖等)、農業裝備與設施(工程檢測、遠程診斷、服務調度等)等方面。植物生長環境(土壤、水、大氣)、生命信息(生長、發育、營養、病變、脅迫等),利用農用傳感器“感知”信息,托普農業物聯網技術,在農作物服務區內安裝農業物聯網監測設備,通過農業物聯網技術實時監測生長環境信息,根據產生的智能監測信息對農作物進行精確管理,通過土壤濕度傳感器對灌溉自動控制,完全實現自動化,以遠程技術為服務手段,促進有機高效農業發展。
3.2 物聯網技術下農作物信息管理系統控制平臺建設方案
3.2.1 農作物信息管理系統架構
整個系統從下到上分感知層、網絡層、應用層三次架構如圖1所示。
感知層:傳感器的選擇,滿足露天農田中土壤溫濕度、土壤養分、光照、風向等數據的采集。
網絡層:搭建無線傳感器網絡,做好節點的部署;移動互聯的應用,滿足大數據的傳輸。
應用層:動態實時監控,專家系統,手機APP的開發,食品溯源系統的建立。
3.2.2 系統實施方案
系統感知層的農用傳感器等設備[2],檢測環境中的物理量參數,通過各種儀器儀表實時顯示或作為自動控制的參變量參與到遠程對生產環境監控。達到增產、改善品質、適應需求、提高經濟效益的目的。
建立無線網絡傳輸層,通過PAN網絡、LAN網絡、WAN網絡將感知層獲得的農作物信息數據實時上傳到控制監控平臺,控制監控平臺做出的控制反饋到感知層。
利用云計算、模糊識別等智能計算機技術,監控平臺海量的數據和信息進行分析和處理,對農作物的生產過程進行實時監管和控制。構建農業物聯網信息管理系統,在農作物生產過程中,對作物的生長環境等智能化監控,不僅節省了大量的人力資源,而且降低生產成本,提高產量,達到規范化和網絡化管理。
4 農業物聯網魯西南農業信息化建設中的發展趨勢
魯西南農作物種植過程中受自然天氣影響很嚴重,信息化建設對魯西南農業發展至關重要。農業物聯網魯西南農業信息化建設中的發展趨勢有:
在河南,就有一家這樣的公司正在讓河南的城市實現物聯網的普及。它以云計算及大數據中心為依托,結合物聯網技術優勢,推動促進物聯網與云計算的融合創新,將這個被坊間頻頻稱之為噱頭的技術領域十足地接上了“地氣”。
事實上,物聯網的應用還不止上面的描述場景。它可以廣泛地應用于經濟社會的諸多方面,是經濟社會發展的倍增器,是實現經濟發展方式轉變的根本推動力。
2010年,翟建國和他的團隊在鄭州經濟技術開發區成立了公司,命名為河南中原物聯網產業基地。項目占地5000畝,用于建立中原經濟區范圍內的云計算中心,坐落于鄭州航空港經濟綜合實驗區,總投資200億元。
“現在,物聯網可以在工業、農業、物流、交通、電網、環保、安防、健康、家居等九大領域重點突破,與市場接軌。”翟建國說。
翟建國對于他的物聯網事業,做了一系列的項目規劃和商業設想。
首先,根據項目需要,在土地、資金、建設等方面,分三期完成。第一期以智慧城市民生工程作為主體投資建設項目;第二期結合中原經濟區的發展以配套互聯網擴展應用(多個智能物流配套園區、農業普及智慧體系、智慧交通體系)作為主題投資項目;第三期全面覆蓋中原經濟區30個地級城市為導向,建成中原經濟區一體化的物聯網網絡體系,形成全方位的智能物聯網應用。
現在,翟建國已經把南陽作為試點,投資12億元,建立一個云計算中心,全面覆蓋南陽區域,其團隊所研發的相關物聯網產品也得到了局部應用。
現在,已有大唐移動、天云科技、IBM3家實力企業與中原物聯網產業基地有限公司展開戰略性合作,并分別在各自擅長領域投資5億元、10億元、10億元。按照翟建國的預計,項目建成后,在龐大的云計算及大數據中心基礎上,與云計算相連接的感知部分,共同構成物聯網的整體。
翟建國說,物聯網的應用系統是龐大的。對于物聯網在實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程,采集其聲、光、熱、電、力學、化學生物等各種需要的信息,通過通訊網絡和數據傳輸與互聯網形成一個超級巨大網絡,實現物與物、人與人、機器與機器、所有物品與網絡的連接,方便識別、管理和控制等。
在這種云計算中心緊密相連的信息識別采集傳感設備,如傳感器、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術、建立不同需求的產品生產線,形成高產經濟集聚群。
翟建國表示,現在公司基本上處于試運營階段,主要是做好資金、項目之間的匹配工作。“只有做好了充分的準備,將基地、產品與市場做好有機融合,才能最大限度地釋放出第4次產業革命所迸發出的能量。”
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