分析:農業物聯網現有應用環節及未來發展的重點方向

論文類別:計算機論文 > 互聯網研究論文
論文標簽:農業經濟論文 中國農業經濟論文 農業論文
上傳時間:2017/12/29 12:09:08

  (免費論文下載中心訊)在我國積極推進農業物聯網技術應用的情況下,對促進農業智能化和農業現代化的融合具有重大意義。近年來,國家和地方高度重視農業物聯網工作,國家發改委、農業部及地方政府分別我國多個城市開展了一系列有關農業物聯網的應用示範工程,在設施種植、設施養殖、大田作物、農產品物流追溯、農機監控和生態環境監控領域初步形成了一批農業物聯網技術軟硬件產品和應用典型,對發展我國現代農業起到了積極促進作用。

  現有的農業物聯網技術在農業領域有哪些關鍵環節的應用呢?

  1農業環境監控

  從監測手段看主要有兩類,一類是在近地通過低空傳感器和無線傳感器網絡來完成對農業生態環境和農情的監測。另一類是通過遙感和互聯網、無線傳感網結合對農作物長勢、面積、估產、品質的實時監測,並應用高光譜遙感數據對重要的生物和農學參數的反演模型算法和機理進行研究。美國、以色列、荷蘭等一些發達國家和地區相繼建立了智能溫濕度監測系統和宏觀生態監測系統,在農業環境監測、灌溉施肥控制、畜禽水產精細化養殖監測網絡等方面應用廣泛。

  2大田精準作業

  主要運用小型氣象站這種多功能的大田環境監測技術對大田種植生產過程關鍵環節中的作物栽培管理、農作物病蟲害防治等進行精細化投入管理、自動化監測控制,將有效提升農業生產管理水平,提高資源利用和產出效率。目前,物聯網在大型農場、農墾以及農業示範園區取得了良好的應用成效。

  3設施園藝物聯網環境監控

  物聯網技術的發展實現了種植業生產的智能化監測,尤其在設施園藝生產中應用最為廣泛。通過各種傳感器實時監測溫室大棚內“溫度、濕度、光照、土壤水分等環境因子數據,在專家決策系統的支持下進行智能化決策,通過電腦、手機、觸摸屏等終端實時遠程調控濕簾風機,噴淋滴灌、內外遮陽、加溫補光等設備,調節大棚內生長環境至適宜狀態,彌補了傳統設施農業參數采集監控的不足,實現了科學監視、科學種植、提高農業綜合效益。

  4育種信息化

  國內一些育種專用的田間性狀采集設備及作物性狀檢測儀器的研發應用得到快速發展,在實現小群體和個體作物形態、組分、抗倒伏性等參數的快速獲取,作物種子形態、品質、穗發芽性狀的無損測量等方面發揮了重要作用。同時育種資源管理系統、育種過程管理系統、育種數據分析系統等專用軟件的開發利用加快推進了育種流程的規範管理。

  5畜禽養殖精細化管理

  農業物聯網技術在水產、生豬、奶牛等養殖行業的使用較為成熟。采用動物生長模型、營養優化模型、傳感器、智能裝備、自動控制等現代信息技術,根據畜禽的生長周期、個體質量、進食周期、食量以及進食情況等信息對畜禽的飼餵時間、進食量進行科學的優化控制,實現自動化飼料餵養。通過動物體溫信息的實時獲取和分析,實現畜禽個體生理信息精細管理,有效預警重大疫情。通過建立畜禽信息化健康檔案,利用個體定位與溯源管理系統對畜禽產品從生產到流通全過程進行監管,實現畜禽疫病和畜禽產品安全管理

  6農產品質量安全追溯

  農產品追溯系統作為質量安全管理的重要手段,越來越受到有關部門和消費者的普遍關註。目前,中國確定的動物標識及疫病可追溯體系基本模式是以畜禽標識為基礎,利用移動智能識讀設備,通過無線網絡傳輸數據,中央數據庫存儲數據,記錄動物從出生到屠宰的飼養、防疫、檢疫等管理和監督工作信息,實現從牲畜出生到屠宰全過程的數據網上記錄。

  我國農業物聯網未來技術發展重點方向有哪些呢?

  1.農業物聯網信息感知與識別技術。有以下幾個方面:

  (1)農作物生命與環境信息感知與識別技術。加快傳感器的軟硬件技術創新和算法優化,結合農作物生長環境(土壤溫濕度、光照強度及土壤養分)和生長狀況,組建傳感無線網絡。改變目前大多數農作物環境傳感技術處於理論或者實驗室階段的現狀。開發一款集多種測量元素於一體的多功能傳感裝備,提高傳感器的時效性、普適性,加快“數字農業”的步伐。

  (2)水產養殖環境信息感知與標識技術。加快水產養殖信息感知類傳感器研發與創新,使數據獲取自動化,同時與遙感技術相結合,擴大信息獲取範圍、廣度和精度,通過人工智能、數據挖掘等計算機算法讓獲取信息處理向模型化、智能化和多元化方向發展,使水產養殖向精細化、科學化方向發展。

  (3)畜禽養殖環境信息感知與標識技術。加快畜禽養殖環境監控系統建設,獲取養殖環境音頻、視頻信息,並通過構建模型分析畜禽生長狀況,研發出與之配套的智能環境調控系統;研究高精度RFID和DNA指紋圖譜識別技術,打破距離、信號幹擾、識別環境等因素制約,並制定動物識別統一標準,增強產品兼容性和普適性,加快畜禽養殖智能化發展。

  (4)農業資源與生態環境信息感知監測技術設備。通過對影響動物、植物生長的各種自然環境因子(如空氣、土壤、水體、氣象等信息)的檢測、監測、跟蹤、預警、預報等,加強傳感識別、數據匯集、智能分析技術研究,建立農業資源和生態環境質量監測與評價體系,加強3S技術與地面監測技術結合的研究,實現關鍵性環境參數的智能采集、環境實時監控與跟蹤,實現農業資源與生態環境信息的自動獲取與處理。

  2.農業物聯網自組織網絡部署與信息傳輸技術。有以下幾個方面:

  (1)農業物聯網全維度空間部署與拓撲構架技術。加強作物在不同生長期內節點布設距離和高度以及作物高度對無線電信號傳輸損失影響研究,研究電磁波在土壤與空氣界面之間傳輸規律,規避影響地下傳感網絡影響因素引起的電磁波多路徑傳輸的路徑損失、誤碼率、最大傳輸距離、含水量測試誤差等,確定在不同農業應用環境條件下傳感器網絡節點最優位置,建立地上地下全維度最優的網絡拓撲結構。

  (2)農業物聯網低耗自組織網絡技術。加大傳感器在有限能量條件下盡可能延長使用壽命的研究,開展準確的時間同步算法研究,降低信息交換能量消耗;根據自組織網絡環境選擇合適的MAC協議,減少碰撞、避免串擾和減少空間偵聽造成的能量浪費。

  3.農業物聯網信息融合與雲計算技術。有以下幾個方面:

  (1)農業物聯網多源海量信息融合技術。加強自主感知信息標準化和自主與外部感知信息的融合處理技術研究。圍繞農業智能生產管理的不同層面專業需求,開展自主感知信息的標準化研究、多源感知信息智能融合處理Web服務鏈及中間件研究,結合智能生產管理信息感知模型開展感知信息挖掘與聯機分析,使感知信息得到快速規範處理和有效融合,確保多源感知信息可以給智能生產管理提供及時有效的支撐,實現海量多源感知信息高效融合處理。

  (2)面向農業特定領域的雲計算與雲服務技術。加強建設適合農業領域應用的雲平臺建設,加快雲服務和農業特定領域需求融合。借助雲計算隨需隨取的計算能力,加強農業基因測序方面應用。建立基於雲服務的跨行業、跨專業的數據庫,為政府監測、決策提供科學、準確的依據。匯集國家政策、氣候、原料價格等數據,建立雲模型,預測農產品價格變化,使生產決策更科學。建立物聯網雲平臺,處理傳感器采集到的海量動態數據,為農業物聯網提供數據存儲、分析計算等技術支持。

  (3)農業物聯網安全監管與服務質量保障技術。加快建設農產品質量安全監督與服務體系,推廣RFID技術、EPC編碼、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備在農產品生產銷售中的應用;制定相關協議,實現物品互聯互通的網絡連接;進行信息交換和通信,實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理,提高農業物聯網安全監管與服務質量保障。(來源:智慧農業生態鏈互益平臺;編選:中國電子商務研究中心)

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