cookieOptions = {...}; .農業物聯網如何實現智慧感知、預測?未來發展路徑會怎樣? - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

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2020年2月17日 星期一

Internet of Things (IoT) - SMART AGRICULTURE



來源:RFID世界网 作者:烽云物联  

作為整合新一代資訊技術的策略性新興產業之一,物聯網備受各界關注。農業是物聯網技術的重點應用領域之一,也是物聯網技術應用需求最迫切、難度最大、整合性特徵最明顯的領域。

近幾年,物聯網技術已被應用到農業的諸多領域,包括農業環境監測、溫室大棚生產控制、節水灌溉、氣象監測、產品安全與溯源、設備智慧診斷管理等方方面面。

對於物聯網技術在農業中的應用,基礎技術是感測器網路的完善。感測系統的完善與否,直接影響著整個農業物聯網技術的運行。

农业物联网如何实现智能感知、预测?未来发展路径会怎样?
  
農業物聯網由感知層、傳輸層和處理層構成。感知層的感測器技術、條碼技術、全球定位等技術採集的數據資訊,透過傳輸層的有線、無線感測器網路技術,和行動通信技術,傳輸到處理層的農業預測、診斷、控制、決策,以及預警等智慧化模組。

一、關鍵技術
1、農業物聯網感知技術
感知層主要包括各類感測器及節點技術、全球定位系統技術和條碼技術等,實現對土壤水分、環境溫濕度、家禽水產健康狀況等資訊的採集功能,是農業物聯網的關鍵技術。

目前,光溫水氣熱等環境感測器應用相對成熟,土壤感測器是研究的熱點,透過電磁波反射或吸收能量水平的大小,可判斷土壤結構,根據離子選擇性膜電極,與被測離子溶液間的點位輸出,可測定土壤裡的特定離子。利用光學和電磁學原理,製成的動植物生命資訊感測器,也是研究的熱點和難點之一。

2、農業物聯網傳輸技術
當前,農業物聯網中的傳輸技術,主要為無線和有線感測網路技術,以及行動通信技術。其中,無線感測網路技術的應用最為普遍,國際上無線感測器網路應用,已經到了實踐階段。

荷蘭的一個農業物聯網項目,將無線感測器網路技術,應用到馬鈴薯生長環境的監測中,生產者可根據監測結果控制疫病,從而實現防患於未然。

農業物聯網的資訊傳輸技術處於試驗階段,有學者建構無線傳感網路監控系統,該系統可對種植環境進行即時監測,園區佈置的感測器節點,可採集土壤與空氣的溫濕度、CO2 的濃度以及光照強度等參數。

3、農業物聯網處理技術
農業物聯網處理層的技術,包括雲計算、雲服務和模組化決策,這個層面是將採集的數據資訊,轉化為實際的操作,利用控制模型和策略,對相關農業設施進行智慧控制,比如打開水龍頭、關閉燈光、自動施肥等。

智慧決策是預先把經驗,和專家知識輸入模組,透過推理模擬思維,為農業生產提供技術參考,比如對農田肥力、灌溉、病蟲防治、動物飼料配方和園藝設施等方面,提供技術支持。智慧預警是以數學模型為手段,對實際不正常狀態進行警示,給出危害提醒。

二、核心應用領域
按照監測對象的不同,物聯網系統可以分為農業生產環境監控物聯網、動植物生命資訊監控物聯網、農機作業監控物聯網、農產品品質檢測,與品質安全追溯物聯網等。

1、農業生產環境監控物聯網
農業生產監控物聯網,主要指利用傳感器技術採集,和獲取農業生產環境各要素資訊,如種植業中的光照、溫濕度,二氧化碳濃度、土壤肥力、土壤含水量等參數,水產養殖業中的酸鹼度、溶解氧、氨、氮、濁度和電導率,畜禽養殖業中的氨氣、二氧化硫、粉塵等有害物質濃度等參數,透過對採集資訊的分析決策,來指導農業生產環境的調控,實現種養殖業的高產高效。

农业物联网如何实现智能感知、预测?未来发展路径会怎样?
  感測器
  
農業生產環境複雜,需要在高溫、高濕、低溫、雨水等惡劣多變環境下,連續不間斷運行,且感測器節點佈置稀疏不規則,布線不方便;而無線傳感器網路組網簡單、無需布線,具有低成本、靈活的優勢,成為當前農業生產環境監控系統主要應用方式。

2、動植物生命資訊監控物聯網
對植物資訊採集的研究,主要包括表觀可視資訊的獲取,和內在資訊的獲取,表觀資訊如作物苗情長勢、病蟲害、果實膨大狀況、生物量、莖乾直徑、葉面積等資訊。內在資訊包括葉綠素含量、作物氮素、光合速率、種子活力、葉片溫濕度等,主要監測手段,為光譜技術及圖像分析等

對動物生命資訊的監測,主要包括動物的體溫、體重、行為、運動量、取食量、疾病資訊等,透過相關監測,瞭解動物自身的生理狀況和營養狀況,以及對外界環境條件的適應能力,確保動物個體健康生長,主要監測手段包括動物本體監測感測器、影像分析等。

3、智慧農機物聯網
近年來隨著土地流轉的進行,農機作業範圍不斷擴大,農機作業資訊滯後、時效性差、缺乏有效的監管手段,機收的組織者和參與者對資訊快捷、準確、詳細的要求,難以滿足等問題逐漸突顯。

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如何透過技術手段,有效地進行農機作業遠端監控與調度,提高工作效率和作業品質,尤其是保障農機夜間作業品質,和農機裝備的智慧化水平,是農機物聯網發展的迫切需求之一。

農機物聯網主要研究方向,包括農機作業導航自動駕駛技術、農機具遠端監控與調度、農機作業品質監控等方面。

4、農產品質安全追溯物聯網
農產品資訊感知技術,主要包括農產品顏色、大小、形狀及缺陷損傷等外觀資訊,和農產品成熟度、糖度、酸度、硬度、農藥殘留等內在品質資訊。

農產品質安全與追溯,對農業物聯網的運用,集中在農產品倉儲及農產品物流配送等環節,透過電子數據交換技術、條碼技術和 RFID 電子標籤等技術,實現物品的自動辨識和出入庫,利用無線感測器網路,對倉儲車間及物流配送車輛,進行即時監控,從而實現主要農產品來源可追溯,去向可追蹤的目標。

在未來,隨著農業物聯網的發展不斷深入,從政府推動企業變革轉變為企業主動變革,這是未來農業物聯網化的終極趨勢。未來有部分企業,將會依靠大量農業數據的分析、共享,挖掘利用來賺錢,改變農產品的生產方式和消費方式。291180706

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