学年论文——物联网在智能农业中的应用研究
本科毕业论文（设计）模板本科学年论文(设计)论文题目 物联网在智能农业中的应用研究 学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师： 完成日期： 2015 年 5 月 20 日信息学院本科学年论文 物联网在智能农业中的应用研究目 录一、 研究背景和意义 1（一）研究的背景 11.传统农业面临的问题 12.智能精确农业实例介绍 2（二）研究的现实意义 2二、研究目标3（一）无线网络监控平台3（二）农业灌溉控制系统3（三）农业大棚信息系统4三、农业应用中各类传感器简介5（一）各类传感器产生背景5（二）各类传感器简介5四、研究内容6（一）精确农业物联网监测平台6（二）精准农业的数字化管理系统7（三）物联网感应的智能农业灌溉系统7五、在农业中的应用8（一）数据采集8（二）农业设施智能控制系统9（三）农业影像监控9（四）病虫害预警10（五）无线传感器网络自动灌溉系统10（六）物联网技术在农业应用中存在的问题10（七）智能农业在应用领域的未来11参考文献120物联网在智能农业中的应用研究内 容 摘 要进入21世纪以后，科学技术的发展带动着农业技术的革命。农业生产与现代网络联姻，将农业和因特网技术联系在一起，创新了生产方式，也催生了现代的智能精确农业。本文试着将所学的物联网技术用于现代农业，名为“精确农业”的高科技农业工程，即利用卫星、遥感、计算机和自动控制等高新技术于农业生产，以提高产量，降低能耗。这项国际先进的农田耕作技术成熟后将向全国推广，以解决我国地少人多的农业发展瓶颈、减少污染和浪费，走农业持续发展的道路。高科技可以促进农业发展方式的转变，智能管理可以实现各类农业资源的高效利用，也可以实现改善环境这一可持续发展目标；不但可以最大限度的提高农村农业现实生产力，而且是实现优质、高产出、低能耗和环保的可持续发展型农业的高效途径。关键词：精确农业 物联网 智能农业The Internet of things in the application of intelligent agriculture researchAbstractAfter entering the 21st century, the development of science and technology promotes the agricultural technology revolution. The agricultural technology and the Internet are related together, it innovated the mode of production, and it dose good for the emergence of the intelligent precision agriculture. The program named high-tech agricultural engineering which means using satellite, remote sensing, computer and automatic control of high and new technology in agricultural production, in order to improve production and reduce the energy consumption. It will be popularized to the whole country after this international advanced farmland farming technology matures, in order to solve the bottleneck of field-lacking in agricultural development in our country. And it reduces pollution and waste, as well.High-tech agriculture can promote the transformation of development mode, and intelligent management can realize all kinds of high efficiency utilization of agricultural resources, and it protects the environment as well. The intelligent management can not only improve the rural agricultural productive forces, but also achieve the purpose of sustainable development.Key words：Precision Agriculture Internet of Things Agricultural application 序 言物联网的概念：物联网的英文名称叫“The Internet of Things”，简称IOT。物联网的定义是：通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。即物联网就是“物物相连的互联网”，这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。智能农业的概念：“智能农业”（Intelligent Agriculture），指的是利用全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、连续数据采集传感器（CDS）、遥感（RS）、变率处理设备（VRT）和决策支持系统（DSS）等现代高新技术，获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间及时间差异性信息，分析影响小区产量差异的原因，并采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区域对待，按需实施定位调控的“处方农业”；其基本涵义是一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益。一、研究背景和意义(一)研究的背景1.传统农业面临的问题我国人多地少，随着经济的飞速发展,我国加入世贸组织后,国外价格低廉的优质农副产品源源不断地流入我国,这对我国的农产品市场构成极大威胁。因此,如何提高 我国农产品的质量和生产效率,如何对大面积土地的规模化耕种实施信息技术指导下科学的精确管理,是一个既前沿又当务之急的科研课题。而现实情况是，粗放的管理与滥用化肥，其低效益与环境污染令人惊叹。 传统农业生产的物质技术手段落后，主要是依靠人力、畜力和各种手工工具以及一些简单机械。在现实中主要存在的问题是： (1)农业科技含量、装备水平相对滞后， (2)农业生产存在污染和浪费，据农业、水利部门测算，我国每年农业所消耗化肥、农药和水资源量都在飞速增长，数据惊人，农业的污染问题困扰着不少乡村，不少农民群众饮水安全受到影响。 (3)农业产出少、农民收入低 (4)农产品的品种少。依靠和使用着这些落后的生产工具和生产技术维持着简单再生产，农业生产率低下，农业的产量增长缓慢，农业得不到很好的发展，这从而又反过来阻碍了农业技术的进步以及生产工具的创新。于是，传统农业的自身发展陷入恶性循环之中。传统农业在向现代农业发展过程中面临着确保农产品总量、调整农业产业结构、改善农产品品质和质量、生产效益低下、资源严重不足且利用率低、环境污染等问题而不能适应农业持续发展的需要。因此,关于智能农业技术的研究， 显得非常必要与重要。 2.智能精确农业实例介绍精确农业是最近几年来在美国、加拿大和欧盟一些国家发展起来的高新技术与农业生产相结合的新型农业模式。它的特点是“精确”，它利用卫星全球定位系统、遥测遥感技术和计算机，做到精确作业、精确施肥和精确估产。 波特是美国明尼苏达州的农民，他驾驶拖拉机在田里工作，表面上看它和别的农民没有什么区别。但是，他的拖拉机上装了一部586电脑，从屏幕上可看到面积达700公顷的玉米和大豆田的地图，计算机还会告诉他哪个地方需要施肥，施多少肥；如果再装一个卫星信号接收器，就可以收到全球卫星定位系统发出的遥感遥测信息，根据这些信息可进行精确的土壤调查、合理施肥、作物估产、农业环境监测和土地合理利用等。 土壤调查和合理施肥可减少用肥量，减少浪费、减少投入，从而提高经济效益。土壤调查首先要采集土壤样品，如在播种之前，农民驾驶适合地形的车辆在土地上行驶一遍，采集土壤样品数据，并输入计算机；同时全球定位系统精确记录下样品采集地的位置，绘出土壤成分分布图。另外，存入计算机的施肥软件就能根据不同土壤、不同肥料类型和不同作物的施肥标准，推荐最佳方案，做到合理施肥。 作物估产不但能较准确监测产量，还能绘出产量分布图。当农民驾驶联合收割机收割玉米时，玉米棒就碰动收割机上计数器的开关，从而计算出收割的玉米棒子数；与此同时，卫星全球定位系统记录收割这些玉米棒时收割机所处的地理位置，这样就可画出产量分布图和计算出每块土地的产量，根据产量分布图也可判断出何处缺肥，需要施多少肥。 精确农业能针对各条块农田的土壤结构。肥力状况和作物生长情况等因素的精确测量和计算，提出种子、化肥、生长剂、除草剂、杀虫剂等的合理用量。美国农业生产部依阿华州艾姆斯土壤耕作实验室
