基于农业物联网监测系统的农田土壤墒情监测系统研究

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1、基于农业物联网监测系统的农田土壤墒情监测系统研究摘要：精准农业是2l世纪世界农业主要发展方向。本文就基于物联IN(InternetOfThings，lOT)技术实现区域农田土壤墒情监测的技术路线、系统设计、应用开发进行了深入的研究，提出了通过无线传感器网络(WSN)，实现农田土壤温度、湿度等土壤墒情信息进行自动化采集与存贮的信息系统设计。通过该系统的推广与应用，必将为获取精确的作物环境和作物信息提供有力的支持，推进当前精准农业研究的进一步发展。关键宇：农业物联网监测系统；无线传感网络；精准农业1引言物联网概

2、念在1999年提出，是将所有物品通过各种信息传感设备，如射频识别装置、基于光声电磁的传感器、3S技术、激光扫描器等各类装置与互联网结合起来，实现数据采集、融合、处理，并通过操作终端，实现智能化识别理。物联网技术在农业中的应用既能改变粗放的农业经营管理方式，又能提高动植物疾情疾病防控能力，确保农产品质量安全，引领现代农业发展。随着农业科技的发展，以及国家对三农的的高度重视，特别是国家2012农业国家一号文件颁发后。国家科技园、各大农业园区、农场等农业机构企业积极寻求在良种培育、节本降耗、节水灌溉、农机装备、新

3、型肥药、疫病防控、加工贮运、循环农业、海洋农业、农村民生等方面的高新技术，力求突破现存的农业技术瓶颈，真正实现现代化农业。浙江托普仪器有限公司和浙江大学合作积极响应科技兴农政策突出农业科技创新重点，研发出农业物联网智能控制系统通过通过射频识别（rfid）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备等新型技术将农业和互联网连接起来提大大提高了农业生产的工作效率和精细管理，避免了“瘦肉精”、“毒辣椒粉”、“红心鸭蛋”等问题的再次发生，保证了食品的安全和产量。目前此物联系统已在全国多家科技园、示范园区、农

4、场、科研所、院校等区域成功运行，技术稳定成熟，功能齐全。为在农业种植业、畜牧养殖业等领域的生产关键环节建立智能化控制、信息化管理的现代农业项目提供了强有力的技术支持。物联网的实施将大大提高国家推进科技创新增强农产品的步伐。农业物联网将开启农业生产腾飞的新篇章。托普农业物联网核心产品均属于自有品牌，自主研发生产。托普农业物联网系统主要包括三个层次：感知层：采用各种传感器（如温湿度、光照、CO2、风向、风速、雨量、土壤温湿度等）获取植物的各类信息。传输层：信息通过无线网络传输系统和信息路由设备传到控制中心，各个

5、节点可以自由配对、任意监控、互不干扰。应用层：根据WSN获取植物实时生长环境。图温湿度、光照参数等，收集各个节点的数据，进行存储和管理实现整个测试点的信息动态显示，并根据各类信息进行自动灌溉、施肥、喷药、降温补光等控制、对异常信息进行自动报警。加装摄像头可以对每个大棚和整个园区进行实时监控。精准农业是21世纪世界农业主要发展方向。在美国、加拿大等农业发达国家，精准农业已经形成一种高新技术与农业生产相结合的产业，成为农业可持续发展的重要途径【1]【2]。农业灌溉是我国的用水大户，其用水量约占总用水量的70％。

6、据统计，因干旱造成我国粮食每年平均受灾面积达两千万公顷，损失粮食占全国因灾减产粮食的50％。长期以来，由于技术、管理水平落后，导致灌溉用水浪费十分严重，农业灌溉用水的利用率仅40％。土壤水分是作物生长的关键性限制因素，土壤墒情信息的准确采集是进行农田的节水灌溉、最优调控的基础和保证，对于节水技术有效实施具有关键性的作用。对土壤墒情信息，从宏观到微观的监测预测和动态分析，传统获取手段已很难实现。如果根据监测土壤墒情信息，实时控制灌溉时机和水量，可以有效提高用水效率。快速有效地描述影响作物生长的田间信息，成为目

7、前开展精细农业实践迫切需要解决的基础问题之一。农业物联网监测系统为农田信息获取提供了一个崭新的思路。物联网是通过射频识别、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[3】[41【5】。将传感节点布设于农田等目标区域，网络节点大量实时、精确地采集温度、湿度、光照、气体浓度等环境信息，这些信息在数据汇聚节点汇集，网络对汇集的数据进行分析，帮助生产者有针对地投放农业生产资料等，从而更好地实现耕地资源的合理

8、高效利用和农业现代化精准管理，推进农业生产的高效管理、提升农业生产效能。应用农业物联网监测系统重要组成的无线传感器网络进行农田土壤墒情信息获取可以满足快速、精确、连续测量的要求。无线传感器网络作为一种全新的信息获取和处理技术，凭借其低功耗、低成本、高可靠性等特点，已逐渐渗透到农业领域。国外目前已有相关的理论与应用研究。美国加州Camalie葡萄园在1．78hm2区域部署了20个Crossbow公司的Mica2do