提供系统帮助,就常见的系统问题提供解决方法,方便用户。8.3数据库系统农业科研和生产活动每年都在产生大量数据,集成、挖掘和使用这些数据,对于现代农业的发展将会发挥极其重要的作用。当前,农业领域存在诸多问题,如粮食安全、土壤治理、病虫害预测与防治、动植物育种、农业结构调整、农产品价格、农副产品消费、小城镇建设等领域,都可通过大数据的应用研究进行预测和干预。大数据的应用与农业领域的相关科学研究相结合,可以为农业科研、政府决策、涉农企业发展等提供新方法、新思路。8.4大数据分析子系统农业大数据类别复杂。从领域来看,以农业领域为核心(涵盖种植业、林业、畜牧水产养殖业、产品加工业等子行业),逐步拓展到相关上下游产业(饲料、化肥、农药、农机,仓贮、屠宰业,肉类加工业等),并需整合宏观经济背景数据,包括统计数据、进出口数据、价格数据、生产数据、气象、灾害数据等;从地域来看,以国内区域数据为核心,借鉴国际农业数据作为有效参考;不仅包括全国层面数据,还应涵盖省市数据,甚至地市级数据,为区域农业发展研究提供基础;从广度来看,不仅包括统计数据,还包括涉农经济主体基本信息、投资信息、股东信息、专利信息、进出口信息、招聘信息、媒体信息、地理空间坐标信息等;从专业性来看,应分步构建农业领域的专业数据资源,进而应逐步有序规划专业的子领域数据资源。应用指的是农业大数据各应用系统、应用平台的开发,为上层管理和服务提供应用支撑。根据目前农业大数据的主要来源,可以将其应用领域归纳为以下几个方面:①农业生产过程管理方面应用运用大数据的先进技术对农业各主要生产领域在生产过程中采集的大量数据进行分析处理,进而提供“精准化”的农资配方、“智慧化”的管理决策和设施控制[ 6],达到农业增产、农民增收的目的。②农业资源管理方面应用农业资源除了土地、水等自然资源之外,还包括各种农业生物资源和农业生产资料等。我国虽然地大物博,但可以进行农业生产的资源已越来越少。从目前农业基础实际状况来看,有必要运用物联网、大数据等先进技术对农业资源进一步优化配置、合理开发,从而实现农业的高产优质和节能高效。③农业生态环境管理方面应用农业生态环境具体包括土壤、大气、水质、气象、污染、灾害等,需要对这些农业环境影响因子实现全而监测、精准化管理。④农产品和食品安全管理方面应用农产品安全管理涉及产地环境、产前产中产后、产业链管理、储藏加工、市场流通、物流、供应链与溯源系统等食品链的各个环节,通过对农产品质量安全监管信息的分析处理,实现食品安全风险的预测预警及质量安全突发事件的应急管理。⑤农业装备与设施监控方面应用可以提供农业装备和设施在工作运作情况下状态的监控、远程诊断以及服务调度等方而的智能化管理和应用。⑥提供各种农业科研活动产生的大数据应用农业科研产生的大数据有包括空间与地而的遥感数据,还有如基因图谱、大规模测序、农业基因组数据、大分子与药物设计等大量的生物实验数据:利用科研试验大数据的分析,能够更好地指导农业生产和生活[ 7]。在上述各类应用中,农业生产过程、农业资源与生态环境、农产品质量安全、农产品市场流通各环节的监测和预测是重点应用方向。农业作为中国的基础产业,面临着农产品需求不断增加"资源紧缺"气候变化导致灾害频发"生态安全脆弱"生物多样性持续下降等严峻挑战,夯实以农业物联网"云计算技术为核心的农业信息化基础,提升以大数据为支撑的农业信息化服务,开拓智慧农业新局面,实现农业现代化和信息化的跨越式发展(2)提升农产品附加值,促进农业生产转型升级物联网技术在农业中的推广应用将会为我国农业科技化发展提供一个全新的平台,也将推动我国农业的改造升级。通过建设农业环境自动监测系统,完成多种环境参数的采集和环境控制,能为粮食生产全过程提供智能化服务,并有效提高农业集约化生产的程度,进而提升农产品的附加值和市场竞争力。物联网技术能实现农产品生产的规模化与精细化的协调,有利于增强农业的生态功能。对于规模化农产品可以进行精细化培育,精细化培育又能够规模化展开,在提高产量的同时又保持了多样性,实现了农业的生态功能。利用物联网在不同的地域建设新的生产、加工和仓储基地,推进了农业的产业化。应用智能系统实时远程监控和管理多种类、大规模农产品生产,让农田实现了超市型连锁的模式。这样的一个一体化管理系统,从粮食生产之前开始,利用各项技术虚拟出最后仓储后的情况,对于大范围宏观上的调控有一个先知先觉的作用。国家正处于一个高速发展期,各个行业都在努力利用资源、创造资源。针对于粮食行业来说,利用系统提前对生产后的各项措施提前规划安排,可以为社会提供更高效安全的粮食管理,创造更多的价值。3.4大数据和云计算应用的意义农业是大数据理念、技术和方法在农业的实践。农业大数据涉及到耕地、播种、施肥、杀虫、收割、存储、育种等各环节,是跨行业、跨专业、跨业务的数据分析与挖掘,以及数据可视化。国内第一个农业大数据的研究和应用推广机构"农业大数据产业技术创新战略联盟"于2013年6月18日在山东农业大学正式成立,标志着国内大数据技术在农业领域的应用又有了实质性突破。大数据之“大”,并不在于其表面的“大容量”,而在于其潜在的“大价值”。当今社会,数据已经成为和自然资源、人力资源一样重要的战略资源。如何利用数据资源发掘知识、提升效益、促进创新,使其为国家治理、企业决策乃至个人生活服务,是大数据技术的追求目标。现在一些国家已经把更多地占有数据,科学地分析提炼数据,视为争夺今后发展制高点的重要机遇。九前景展望目前系统内各项子系统都在迅猛发展,科技更新方兴未艾,因为我国是农业大国,人口大国,所以粮食行业是国家发展的重中之重,国家也会投入更多的精力和财力,虽然现在一些技术发展还不够成熟,但是在信息化发展越来越迅速的今天,信息化,智能化在智能生产和仓储方面的应用会越来越多,两者的关系会更加密切,结合会更加成熟,相信在不久的将来,现在遇到的问题都将迎刃而解。物联网农业应用的最大领域在于设施农业和现代物流。农业传感器和无线传感网是需要优先发展的领域。从农业传感器来说,作为农业可控因子的传感器应放在更重要的位置加强研究。农业传感器和无线传感网产品化和产业化应作为国家“十二五”电子信息产业发展的优先领域。物联网农业应用技术与产品需要经过一个培育、发展和成熟的过程,培育期需要2 ~3 年,发展期 2 ~3 年,成熟期需要 5 年,物联网农业应用的成熟期,可能要在“十三五”末期 ( 2020 年) 。按照 10 年的规划期,做物联网农业应用规划,分阶段制定技术目标、产业化目标比较符合实际,发展规划要重点突出,分层实施,逐步扩散,全面推进。随着物联网被正式列为我国新兴战略性产业之一,其发展和使用受到极大关注。目前,物联网在农业方面的运用处于起步阶段,主要应用于部分研究单位和小型示范区,但已有一些探索和应用的成功案例,其在农业领域的应用前景广阔,应该受到重视。我国是农业大国,物联网技术对于农业应用来说是机遇,物联网技术的发展也将深刻影响我国现代农业的发展。在全球范围内,物联网技术的应用正在快速增长,随着通信设备、管理软件等相关技术的成熟、深化,物联网相关技术产品的成本将会逐步下降,物联网技术在农业中将逐渐走向全面应用。通过打造物联网农业,能够实现农业生产的全面感知、稳定传输、智能管理,从而实现我国粮食生产的高产和稳产,改善国际粮食安全问题。ﻬ

参考文献:

[1]《物联网在农业上的应用》文黎明龙亚兰文章编号1007-5739(2010)15-0054-01

[2]《基于物联网的粮食生产研究》张鸿张燕张权,西安邮电学院经济与管理学院,文章编号 0517 -6611(2012)07 -04355 -03

[3]《基于GIS的基本农田划定》姚建新

[4]《GIS 在农业中的应用》中华文本库

[5]《大数据的意义》李重辉

[6]《中国如何应对大数据时代的挑战》涂子沛

[7]《农业大数据研究的战略意义与协同机制》温孚江,山东农业大学

[8]《大数据在智慧农业中研究与应用展望》孙忠富杜克明郑飞翔伊首一,中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所

[9]《大数据关键技术及其在农业中的应用 》

[10]《物联网在粮食仓储管理中的应用》田宇龙 陕西省电子技术研究所

[11]《仓储粮情监测物联组网研究》徐柏森

[12]《专家系统在粮食仓储中的应用研究》徐宏

[13]《我国粮食仓储产学研的合作现状和发展》邹凤羽

[14]《小麦仓储建筑的热环境现状调查与研究》汤文亮

[15]《基于RFID的粮食仓储管理系统研究》程恒峰

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四农业生产管理子系统

4.1概述

.智能农业生产是通过光照、温度、湿度等无线传感器,对农作物温室内的温度,湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO 浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数进行实时采集,自动开启或者关闭指定设备(如远程控制浇灌、开关卷帘等)。同时在温室现场布置摄像头等监控设备,实时采集视频信号。用户通过电脑或智能手机,随时随地观察现场情况、查看现场温湿度等数据和控制远程智能调节指定设备。现场采集的数据,为农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。前端设备支持多种传感器接口,同时支持音频、视频功能,可以有效的为农业专家提供第一手的现场专业数据。

4.2系统建立意义

作为粮食大国,我国农业总产量中科技进步的贡献率由 1972—1980 年的 27%提升到 1981—1985 年的 30%~40%, 2010 年农业科技进步贡献率达到 52%。在知识经济迅猛发展的今天,科学技术作为第一生产力在中国农业现代化建设中将发挥越来越大的作用。

现阶段我国农业发展正处于从传统向现代化大农业过渡的进程当中,急需用现代物质条件进行装备,用现代科学技术进行改造,用现代经营形式去推进,用现代发展理念引领。因此,物联网作为新一代信息科学技术的重要组成部分,它的快速发展,将会为我国农业发展与世界同步提供一个国际领先的全新的平台,也必将为传统产业改造升级起到巨大的推动作用。

鉴于我国农业物联网建设正处于起步阶段,结合在农业和农村信息化领域已经有了的初步应用,如智能化培育控制、农产品质量安全、远程监测和遥感系统等。如何将这些初步的成果进一步融合、规范化、系统化。是我们现阶段建设农业物联网平台的目标和方向。使农产品生产不同的阶段,都可以用物联网技术来提高工作效率。在种植和培育阶段,应用物联网技术分析实时的土壤信息,来选择合适的农作物;在农产品的收获阶段,应用物联网技术可以实现一个廉价的信息采集,从而在种植收获阶段进行更精准的测算。

由此可见,物联网科技的发展也必将深刻影响智能农业的未来。农机企业要抓住物联网建设的重大历史机遇,在“感知中国”的宏伟战略目标的推动下,全方位的推进农业物联网系统建设,积极探索物联网与现代农业应用的结合点,加快我国农业物联网的前进步伐。

智能农业控制系统可以定义为一个过程或者一个系统。利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与农业生产有关的各种子系统,有机地结合在一起,通过统筹管理,让工作更加舒适、安全、有效。与普通农业生产相比,智能农业可以提供方便快捷的生产环境其网络化功能可以提供遥控温湿度采集,防盗报警,电话远程控制,可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段。与普通农业相比,智能农业不仅提供舒适宜人且高品位的生活空间,实现更智能的农业安防系统 ;物联网中的无线传感器应用对智能防灾,灯光控制,以及联网都提供了一种很好的解决办法。而且使用 GPRS 通信模块,可以将农业生产中的突发事件信息告知户主,并且进行智能报警。这样就极大降低了意外灾难的损失。使生活更加舒适、便利和安全。因智能农业控制系统布线简单、功能灵活,扩展容易而被人们广泛接受和应用。

4.3国内外同类技术

充分利用物联网信息管理技术发展现代化农业已成为当今各个发达国家农业发展的热点之一。以欧美为代表的世界发达国家,在农业信息化网络建设、农业信息技术开发、农业信息资源利用等方面,全方位推进农业物联网的发展步伐,利用“5S”技术(GPS、RS、GIS、ES、DSS)环境监测系统、气象与病虫害监测预警系统等,对农作物生产进行精细化管理和调控,有力地出尽了农业整体水平的提高。

上个世纪 90 年代,在我国随着互联网技术的成熟和普及后,计算机物联网开始进入农业领域,从事农业人员甚至普通农民,既可以随时随地及时快捷的获得各项科技信息、管理信息、市场供求信息、气象与土壤信息、作物与病虫害信息等等。物联网和计算机信息技术的结合,正在改变农业高度分散、生产规模小、时空变异大、量化与规模化程度差、稳定性和可控程度低等行业弱点。随着物联网在农业领域的应用和普及,目前初步形成可应用于各类农业环境监测和诊断的网络化技术和产品,已经在设施农业、农田作物、野外台站、工厂化养殖等领域示范应用。如果不断扩大应用范围。进一步完善相关技术,即可形成农业环境监控物联网。应用该研究成果可针对大规模农业园区、设施农业和野外农田,离散部署无线传感器节点,组建无线传感器网络,对作物生长环境、农业气象要素,如空气温湿度、土壤温湿度、光照强度等进行动态实时采集,并通过 GPRS/ CDMM3G 移动通信网络实时传输至远程中心服务器,中心服务器接收存储数据,结合对应的诊断知识模型对数据解析处理,以达到分布式监测,集中式管理。真正的使“运筹帷幄决胜千里”的农业管理调控理念梦想成真。

4.4先进性及解决的关键问题

通过采用传感器、视频监控、建立农业监测与设施信息库、状态库、调度服务库及智能分析平台等手段提高投入资源的附加值、减少资源损耗,提升农业生产竞争力。

(1)在现代化温室栽培领域,物联网技术精确地呵护着果蔬和作物的秧苗。在这个过程中,温度传感器、湿度传感器、PH 值传感器、光传感器、离子传感器、生物传感器、CO2 传感器等设备,检测环境中的温度、相对湿度、PH 值、光照强度、土壤养分、CO2 浓度等物理量参数,通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中,保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境,从而达到增加作物产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。

(2)在节水灌溉方面,无线传感网自动灌溉系统利用传感器感应土壤的水分,并在设定条件下与接收器通信,控制灌溉系统的阀门打开、关闭,从而达到自动节水灌溉的目的,构建高效、低能耗、低投入、多功能的农业节水灌溉平台。可在温室、庭院花园绿地、高速公路中央隔离带、农田井用灌溉区等区域,实现农业与生态节水技术的定量化、规范化、模式化、集成化,促进节水农业的快速和健康发展。

(3)在农田、果园等大规模生产方面,借助物联网技术把农业小环境的温度、湿度、光照、降雨量等,土壤的有机质含量、温湿度、重金属含量、PH 值等,以及植物生长特征等信息进行实时获取传输并利用,对于科学施肥、灌溉作业来说具有非常重要的意义。

(4)在果蔬和粮食的储藏中,温度传感器发挥着巨大的作用,制冷机根据冷库内温度传感器的实时参数值,实施自动控制并且保持该温度的相对稳定。气调库相比于冷藏库将成为更先进的贮藏保鲜方法,除了温度之外,气调库内的相对湿度 (RH)、O2 浓度、CO2 浓度、乙烯(C2H4)浓度等均有相应的控制指标。控制系统采集气调库内各种物理量参数,通过各种仪器仪表适时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中,保证有一个适宜的贮藏保鲜环境。

(5)在生鲜农产品流通方面,需要对储运环境的温度和农产品的水分进行控制,环境温度过高可能会发生大批农产品的腐烂,水分不足品质会受到影响,在这个环节如果借助物联网的帮助,将能大大提高农产品运输的品质。

(6)在作物的生长过程中还可以利用形状传感器、颜色传感器、重量传感器等来监测物的外形、颜色、大小等,用来确定物的成熟程度,以便适时采摘和收获;可以利用二氧化碳传感器进行植物生长的人工环境的监控,以促进光合作用的进行。

(7)在动物饲养中也有传感器应用,如有可用来测定畜、禽肉鲜度的传感器。它可以高精度地测定出鸡、鱼、肉等食品变质时发出的臭味成分二甲基胺(DMA)的浓度,利用这种传感器可以准确地掌握肉类的鲜度,防止腐败变质。也有用来检测鸡蛋质量的传感器。

4.5应用推广前景

物联网技术在农业中的应用,既能改变粗放的农业经营管理方式,也能提高动植物疫情疫病防控能力,确保农产品质量安全,引领现代农业发展。在传统农业中,浇水、施肥、打药,农民全凭经验、靠感觉。如今,在现代化农业中,看到的却是另一番景象:瓜果蔬菜该不该浇水?施肥、打药,怎样保持精确的浓度?温度、湿度、光照、二氧化碳浓度,如何实行按需供给?一系列作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题,都有信息化智能监控系统实时定量“精确”把关,农民只需按个开关,做个选择,或是完全听“指令”,就能种好菜、养好花。

此前我国出台的多项利好政策也大大的促进了农业农村信息化的发展,成为农业物联网发展的强大后盾。现如今,我国很多农村的通讯网络基础条件已经成熟,物联网技术的应用会为之带来巨大的经济和社会效益。近年来,随着智能农业、精准农业的发展,智能感知芯片、移动嵌入式系统等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽。在监视农作物灌溉情况、土壤空气变更、畜禽的环境状况以及大面积的地表检测,收集温度、湿度、风力、大气、降雨量,有关土地的湿度、氮浓缩量和土壤 pH 值等方面,物联网技术正在发挥出越来越大的作用,从而实现科学监测,科学种植,帮助农民抗灾、减灾,提高农业综合效益,促进了现代农业的转型升级。