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行業動態

智能農業的市場應用
 

智能農業的概念

                               

智能農業也可以說是農業物聯網,即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自動控制中的物聯網。可以為溫室精準調控提供科學依據,達到增產、改善品質、調節生長周期、提高經濟效益的目的。


大棚控制系統中,運用物聯網系統的溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、光照度傳感器、CO2傳感器等設備,檢測環境中的溫度、相對濕度、PH值、光照強度、土壤養分、CO2濃度等物理量參數,保證農作物有一個良好的、適宜的生長環境。遠程控制的實現使技術人員在辦公室就能對多個大棚的環境進行監測控制。采用無線網絡來測量獲得作物生長的最佳條件。



1、實施農業物聯網的原因


(1) 解決三農問題的一個重要途徑


我國“三農”問題主要是農業資源貧乏,農村人口多,勞動力老齡化,勞動者科技文化素質低,勞動生產率低。農業自動化,機械化,智能化可以最有效的解決當下勞動力老齡化和勞動生產效率低地問題,同時也相比傳統農業作物糧食產量增收30%左右。


(2)是出口創匯的重要措施


我國自2000年加入WTO,各種產業都將參與國際市場競爭,就我國具有較強市場競爭力的產品被認為主要蔬菜、果品。畜產品,水產品,花卉等,工廠化農業,農業智能化可以人為控制環境,使其滿足作物生長需要,實驗優質高產產品,達到市場需求,有利于開拓國際市場。


(3)增加就業機會的重要領域


新型農業是工廠化,智能化的勞動密集型產業,它涉及設施、環境、種苗、建材、農業生產等多方面,這不僅可以增加各行各業的就業機會,為各行各業的發展創造新的機遇。


(4)減災防災的重要方式


工廠化,智能化農業對環境是可控制的,可以極大減少干旱,冰凍,洪災、低溫等災害天氣對農作物的影響,減少農民損失。


(5)重返利用資源的重要有效方法


工廠化,智能化農業可以實行全季性,


可充分利用太陽光資源和土地資源,有水資源。同時可充分利用鹽堿灘,沙漠,海島等,擴大種植糧食作物的面積,增加糧食作物的產量。



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農林“四情”的監控


農林 “四情” 是指利用物聯網技術,動態監測田間作物的墑情、苗情、病蟲情及災情的監測預警系統。


監測預警系統由無線墑情監測站、苗情監控攝像頭、可視化自動蟲情測報燈、災情視頻監控攝像機、預警預報系統、專家咨詢系統、用戶管理平臺組成。用戶可以通過移動端和PC端隨時隨地登陸自己專屬的網絡客戶端,訪問田間的實時數據并進行系統管理,對每個監測點的環境、氣象、病蟲狀況、作物生長情況等進行實時監測。結合系統預警模型,對作物實時遠程監測與診斷,并獲得智能化、自動化的解決方案,實現作物生長動態監測和人工遠程管理,保證農作物在適宜的環境條件下生長,提高農業生產力,增加農民收入。


一、土壤墑情自動監測系統


1、墑情自動監測系統主要是針對土壤水分含量進行監測,通過墑情傳感器測量土壤的體積含水量(VWC)。同時,可以根據用戶的需求,該系統可以擴展配置土壤溫度、土壤電導率、空氣溫濕度、太陽輻射、二氧化碳等氣象傳感器。


2、監測數據統一由自動監測站發送到網絡數據平臺,數據按照統一的格式進行存儲,通過圖表格式直觀展現給用戶。


3、平臺設置有圖形預警和災情渲染模塊,可以根據作物種類和土壤類型設定不同的預警閾值,當實測數據低于預警閾值后,平臺會及時向用戶發送預警信息,同時災情渲染模塊將按照災情嚴重程度分為不同顏色,在省級行政地圖上面以點的形式展現,可直觀顯示各區域的災情動態信息。


二、田間苗情災情一體化自動監測系統


田間苗情、災情一體化自動監測系統,是指由自動監測系統對農作物的生長發育狀態、病蟲害情況以及災情進行實時視頻監控(包括日間圖像和夜間的紅外圖像)。結合氣象、墑情等傳感器以及蟲情預報燈等,可以對田間苗情、蟲情、災情實現自動監測,使管理人員可以遠程關注作物生長狀況,根據作物在不同生長周期的需求,指導灌溉、施肥、噴藥等措施。


三、田間蟲情自動監測系統


自動蟲情測報燈(可視化)利用現代光、電、數控技術,實現了在無人監管的情況下,能自動完成誘蟲、殺蟲、收集、分裝、排水等系統作業,通過GPRS移動無線網絡,定時拍照采集接蟲盒內收集的蟲體圖片,自動上傳到遠程物聯網監控平臺,平臺每天自動記錄采集數據,形成蟲害數據庫,可以通過數據列表和圖表的形式展現,工作人員可隨時遠程了解以蟲體的情況和變化,制定防控措施。


四、專家診斷系統


生產使用人員可以將植物的病害特征以及危害植物生長的病蟲害種類,以文字描述和圖片的方式發送至監控平臺,由專家在線解答回復,建立一個互動的平臺。


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智能溫室大棚


智能溫室大棚控制系統充分應用現代信息技術,集成軟件、智能控制、物聯網技術、音視頻技術、3S技術、無線通信技術及專家智慧與知識,實現大棚控制各關鍵環節的信息化、標準化,是云計算、物聯網、地理信息系統等多種信息技術在大棚控制中綜合的應用,實現更完備的信息化基礎支撐、更透徹的農業信息感知、更集中的數據資源、更廣泛的互聯互通、更深入的智能控制、更貼心的公眾服務。


一、溫室環境監測


溫室大棚智能化遠程管理,通過溫室環境監測對種植環境的空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照度、二氧化碳濃度等信息進行采集,對采集的數據進行分析,根據參數的變化實施調控或自動控制溫控系統、灌溉系統等現場生產設備,保證農作物良好的生長環境、促進農業生產的高產!


二、視頻監控


通過在農業生產區域內安裝高清攝像機置,對包括種植作物的生長情況、投入品使用情況、病蟲害狀況情況進行實時視頻監控,實現現場無人職守情況下,種植者對作物生長狀況的遠程在線監控,農業專家遠程在線病蟲害作物圖像信息獲取,質量監督檢驗檢疫部門及上級主管部門對生產過程的有效監督和及時干預,以及信息技術管理人員對現場數據信息和圖像信息的獲取、備份和分析處理。


三、智能預警


通過將監測點上環境傳感器采集到的數據與作物適宜生長的環境數據相比較,當實時監測到的環境數據超出預警值時,系統自動進行預警提示,包括環境預警和病蟲害預警,并提供相應的預警指導措施,進行手機和大屏幕顯示設備推送。


四、智能控制


通過控制系統,可以對農業生產區域內各種設備運行條件進行設定,當傳感器采集的實時數據結果超出設定的閾值時,系統會自動通過繼電器控制設備或模擬輸出模塊對溫室大棚自動化設備進行控制操作,如自動噴灑系統、自動換氣系統等,確保溫室內為植物生長適宜環境。


常用的現場設備包括灌溉設備、風機、水簾、遮陽板等,這些設備均可以通過信號線進行控制,服務器發送的指令被轉化成控制信號后即可實現遠程啟動/關閉現場設備。


五、監管平臺及用戶終端運行管理


用戶可以通過區域管理,打開圖標可顯示站點的實時監測數據,可按照時間段查詢和下載歷史數據,通過曲線圖,柱形圖或餅狀圖進行數據展示和分析,建立大數據庫,指導農業生產。


用戶可通過PC段,無線或在線實時監管農業物聯網監控平臺。


用戶可通過手機客戶端,隨時隨地查看自己負責監控點的環境參數,通過手機端,用戶可以遠程自動控制現場環境設備,也可以使用手機端及時接收、查看現場環境報警信息。


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水肥一體化技術


一、概述


水肥一體化技術是將灌溉與施肥融為一體的農業新技術。水肥一體化是借助壓力系統(或地形自然落差),將可溶性固體或液體肥料,按土壤養分含量和作物種類的需肥規律和特點,配兌成的肥液與灌溉水一起,通過可控管道系統供水、供肥,使水肥相融后,通過管道、噴槍或噴頭形成噴灌、均勻、定時、定量,噴灑在作物發育生長區域,使主要發育生長區域土壤始終保持疏松和適宜的含水量,同時根據不同的作物的需肥特點,土壤環境和養分含量狀況,需肥規律情況進行不同生育期的需求設計,把水分、養分定時定量,按比例直接提供給作物。


二、水肥一體化系統原理圖


水肥一體化系統通常包括水源工程、首部樞紐、田間輸配水管網系統和灌水器等四部分,實際生產中由于供水條件和灌溉要求不同,施肥系統可能僅由部分設備組成。


三、水肥一體機


水肥一體機系統結構包括:控制柜、觸摸屏控制系統、混肥硬件設備系統、無線采集控制系統。支持pc端以及微信端實施查看數據以及控制前端設備;水肥一體化智能灌溉系統可以幫助生產者很方便的實現自動的水肥一體化管理。系統由上位機軟件系統、區域控制柜、分路控制器、變送器、數據采集終端組成。通過與供水系統有機結合,實現智能化控制。可實現智能化監測、控制灌溉中的供水時間、施肥濃度以及供水量。變送器(土壤水分變送器、流量變送器等)將實時監測的灌溉狀況,當灌區土壤濕度達到預先設定的下限值時,電磁閥可以自動開啟,當監測的土壤含水量及液位達到預設的灌水定額后,可以自動關閉電磁閥系統。可根據時間段調度整個灌區電磁閥的輪流工作,并手動控制灌溉和采集墑情。整個系統可協調工作實施輪灌,充分提高灌溉用水效率,實現節水、節電,減少勞動強度,降低人力投入成本。


四、施肥系統


水肥一體化施肥系統原理由灌溉系統和肥料溶液混合系統兩部分組成。灌溉系統主要由灌溉泵、穩壓閥、控制器、過濾器、田間灌溉管網以及灌溉電磁閥構成。肥料溶液混合系統由控制器、肥料灌、施肥器、電磁閥、傳感器以及混合罐、混合泵組成。


4.1 : 輸配水管網系統


由干管、支管、毛管組成。干管一般采用PVC管材,支管一般采用PE管材或PVC管材,管徑根據流量分級配置,毛管目前多選用內鑲式滴灌帶或邊縫迷宮式滴灌帶;首部及大口徑閥門多采用鐵件。干管或分干管的首端進水口設閘閥,支管和輔管進水口處設球閥。


輸配水管網的作用是將首部處理過的水, 按照要求輸送到灌水單元和灌水器,毛管是微灌系統的后面的管道,在滴灌系統中,即為滴灌管,在微噴系統中,毛管上安裝微噴頭。


4.2:環境數據采集器


環境數據采集器由低功耗氣象傳感器、低功耗氣象數據采集控制器和計算機氣象軟件三部分組成。可同時監測大氣溫度、大氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、雨量、風速、風向、氣壓、輻射、照度等諸多氣象要素;具有高精度高可靠性的特點,可實現定時氣象數據采集、實時時間顯示、氣象數據定時存儲、氣象數據定時上報、參數設定等功能。


4.3:無線閥門控制器


閥門控制器是接收由田間工作站傳來的指令并實施指令的下端。閥門控制器直接與管網布置的電磁閥相連接,接收到田間工作站的指令后對電磁閥的開閉進行控制,同時也能夠采集田間信息,并上傳信息至田間工作站,一個閥門控制器可控制多個電磁閥。


電磁閥是控制田間灌溉的閥門,電磁閥由田間節水灌溉設計輪灌組的劃分來確定安裝位置及個數。


4.4:灌水器系統


微灌按微灌灌水流量小,一次灌水延續時間較長,灌水周期短,需要的工作壓力較低,能夠較準確的控制灌水量,能把水和養分直接地輸送到作物根部附近的土壤中去。


五、系統功能:


5.1:用水量控制管理


實現兩級用水計量,通過出口流量監測作為本區域內用水總量計量,通過每個支管壓力傳感采集數據實時計算各支管的輪灌水量,與閥門自動控制功能結合,實現每一個閥門控制單元的用水量統計。同時水泵引入流量控制,當超過用水總量將通過遠程控制,限制區域用水。


5.2:運行狀態實時監控


通過水位和視頻監控能夠實時監測滴灌系統水源狀況,及時發布缺水預警;


通過水泵電流和電壓監測、出水口壓力和流量監測、管網分干管流量和壓力監測,能夠及時發現滴灌系統爆管、漏水、低壓運行等不合理灌溉事件,及時通知系統維護人員,保障滴灌系統有效運行。


5.3:閥門自動控制功能


通過對農田土壤墑情信息、小氣候信息和作物長勢信息的實時監測,采用無線或有線技術,實現閥門的遙控啟閉和定時輪灌啟閉。根據采集到的信息,結合當地作物的需水和灌溉輪灌情況制定自動開啟水泵、閥門,實現無人職守自動灌溉,分片控制,預防人為誤操作。


5.4:PC展示平臺


通過物聯網水肥一體化智能監測平臺,能夠為用戶提供傳感器數據、圖片遠程、采集、傳輸、儲存、處理及報警信息發送等服務。該平臺以集中式分區化的方式為用戶提供便捷、經濟、有效的遠程監控整體解決方案。通過物聯網智能監測平臺,用戶可以不受時間、地點限制對監控目標進行實時監控、管理、觀看和接收報警信息。


5.5:移動終端


建立手機系統,客戶直接采用微信客戶端就可以控制和查看實時數據,手機端具有手動啟動、關閉電磁閥,水泵等設備功能。



5


智能農業的未來


物聯網不是科技狂想,而是又一場科技革命。

物聯網使物品和服務功能都發生了質的飛躍,這些新的功能將給使用者帶來進一步的效率、便利和安全,由此形成基于這些功能的新興產業。物聯網需要信息高速公路的建立,移動互聯網的高速發展以及固話寬帶的普及是物聯網海量信息傳輸交互的基礎。依靠網絡技術,物聯網將生產要素和供應鏈進行深度重組,成為信息化帶動工業化的現實載體。據業內人士估計,中國物聯網產業鏈今年就能創造1000億元左右的產值,它已經成為后3G時代最大的市場興奮點。


                                                                                  ---本文轉自農業MIS服務體系,如有侵權,請告知!

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