智能農業

它集科研、生產、加工、銷售於一體，實現週年性、全天候、反季節的企業化規模生產；它集成現代生物技術、農業工程、農用新材料等學科，以現代化農業設施為依託，科技含量高，產品附加值高，土地產出率高和勞動生產率高，是我國農業新技術革命的跨世紀工程。

智能農業產品通過實時採集温室內温度、土壤温度、CO2濃度、濕度信號以及光照、葉面濕度、露點温度等環境參數，自動開啓或者關閉指定設備。可以根據用户需求，隨時進行處理，為設施農業綜合生態信息自動監測、對環境進行自動控制和智能化管理提供科學依據。通過模塊採集温度傳感器等信號，經由無線信號收發模塊傳輸數據，實現對大棚温濕度的遠程控制。智能農業還包括智能糧庫系統，該系統通過將糧庫內温濕度變化的感知與計算機或手機的連接進行實時觀察，記錄現場情況以保證量糧庫的温濕度平衡。

傳統農業生產活動中的澆水灌溉、施肥、打藥，農民依靠人工估摸，全憑經驗和感覺來完成。而應用物聯網，諸如瓜果蔬菜的澆水時間，施肥、打藥，怎樣保持精確的濃度，如何實行按需供給等一系列作物在不同生長週期曾被“模糊”處理的問題，都有信息化智能監控系統實時定量“精確”把關，農民只需按個開關，作個選擇，或是完全聽“指令”， 就能種好菜、養好花。 從傳統農業到現代農業轉變的過程中，農業信息化的發展大致經歷了計算機農業、 數字農業、精準農業和智慧農業 4 個過程。

我國發展現代農業，面臨着資源緊缺與資源 消耗過大的雙重挑戰。以信息傳感設備、傳感網、互聯網和智能信息處理為核心的物聯網將為農業生產過程中量化分析、智能決策、變量投入、定位操作的現代農業生產管理技術體系開闢新的思路和有利手段，將在農業領域得到廣泛應用，並將進一步促進信息 技術與農業現代化的融合。 基於物聯網的智能農業可用於大中型農業種植基地、設施園藝、畜禽水產養殖和農產 品物流，佈設的 6 種類型的無線傳感節點，包括空氣温度、空氣濕度、土壤温 度、土壤濕度、光照強度、二氧化碳濃度等，並通過低功耗自組織網絡的無線通信技術實現傳感器數據的無線傳輸。所有數據彙集到中心節點，通過無線網關與互聯網或移動網絡相連，實現農業信息的多尺度（個域、視域、區域、地域）傳輸；用户通過手機或計算機可以實時掌握農作物現場的環境信息，系統根據環境參數診斷農作物生長狀況和病蟲害狀況。同時，在環境參數超標的情況下，系統可遠程對灌溉等農業裝備進行控制，實現農業生產的產前、產中、產後的過程監控，進而實現農業生產集約、高產、優質、高效、生態、 安全等可持續發展的目標。

2002 年，英特爾公司率先在俄勒岡建立了世界上第一個無線葡萄園。傳感器節點被分 布在葡萄園的每個角落，每隔 1min 檢測一次土壤温度、濕度或該區域有害物的數量，以確 保葡萄可以健康生長。研究人員發現，葡萄園氣候的細微變化可極大地影響葡萄酒的質量。通過長年的數據記錄以及相關分析，便能精確地掌握葡萄酒的質地與葡萄生長過程中的日 照、温度、濕度的確切關係。這是一個典型的精準農業、智能耕種的實例。

2008 年美國 Crossbow 公司開發了基於無線傳感網絡的農作物監測系統，基於太陽能供電，能監測土壤温濕度與空氣温度，通過 Internet 瀏覽器為客户提供了農作物健康、生 長情況的實時數據，已經在美國批量應用。 美國加州 Camalie 葡萄園在 4.4 英畝（1 英畝 = 6.07 畝）區域部署了 20 個智能節點， 組建了土壤温濕度監測網絡，同時還監測酒窖內存儲温度的變化，管理人員可通過網絡遠 程瀏覽和管理數據，在應用了網絡化的監測管理之後，葡萄園的經濟效益顯著提高。與 2004 年的 2t 產量相比，2005～2007 年的產量逐年翻一番，分別達到了 4t，8t 和 17.5t，同時也 改善了葡萄酒品質，節省了灌溉用水。 日本富士通公司開發的富士通農場管理系統以全生命週期農產品質量安全控制為重點，帶動設施農業生產、智能畜禽和智能水產養殖，實現設施農業管理、養殖場遠程監控 與維護、水產養殖生產全過程的智能化。

無錫陽山鎮專門開發桃園種植技術的物聯網監測系統，實現了高科技種桃，令人嘆為 觀止。該鎮有 25 畝桃林作為物聯網種植園的示範基地，由 22 個傳感器和 3 個微型氣象站 組成的監測系統充當“智慧桃農”。這種綠色農業種植模式有效壓縮了成本，提高了經濟效 益，實現了高產、優品的種植目標。

中科院遙感應用研究所開發的基於無線傳感網絡和移動通信平台的農業生態環境監測系統，解決了大棚內監測温度、濕度的困難，在環境參數超過用户設置的範圍時，系統可以通過短信方式對用户進行報警，同時用户可利用手機短信獲取大棚內實時的温度、濕度 或者登錄 Internet 網頁查看，用户還可以通過手機短信對大棚內的澆灌系統、天棚等設備進 行控制。 上海交大機電控制與物流裝備研究所針對葡萄新梢生長髮育的規律特點，開發研製了 基於嵌入式控制器和 CCD 彩色相機的葡萄新梢生長圖像數據採集記錄系統， 實現了葡萄新梢生長態勢的在線監測。該系統針對葡萄生長髮育特點，配備球座標式圖像採集支架，實現對圖像採集角度的自由調整；設計開發的全光譜輔助照明裝置，大限度地減少或避免了直射光對成像質量的影響；嵌入可編程式控制器實現了無人值守的自動拍照模式，用户可根據需求預先自由設定拍攝間隔，從而無需人工干預即可獲取清 晰的圖像數據。由於採用了商業化的 CCD 彩 色相機，拍攝到的圖像分辨率高且色彩真實，有利於後續的圖像分析處理，可以得到理想的圖像分割效果和精度。同時系統還具備現場大 容量 SD 卡存儲和遠程無線網絡傳輸功能，既延長了監控週期，又可以實時地共享觀測結果。