农业物联网关键技术国内外应用进展

2017-01-02 12:33 来源:OFweek物联网 点击数: 加入收藏

  目前, 国外农业物联网信息技术及感知产品相对较成熟,国内大部分的农业物联网信息感知产品在农业信息化基地逐渐使用;但大部分仍然处于试验阶段,产品的可靠性、 稳定性等和国外有明显的差距。

  一、农业物联网信息感知技术应用进展 

  1、大田方面 

    国外, Hamrita 等人2005年应用RFID技术开发了土壤性质监测系统,实现对土壤湿度、温度的实时检测,对后续植物的生长状况进行研究;Ampatzidis等人2009 年将RFID应用在果树信息的检测中,实现对果实的生长过程及状况进行检测。国内,卜天然等人 2009年将传感器应用在空气湿度和温度、土壤温度、CO2浓度、土壤pH值等检测中,研究其对农作物生长的影响;张晓东等人利用传感器、RFID、多光谱图像等技术,实现对农作物生长信息进行检测;中国农业大学在新疆建立了土壤墒情和气象信息检测试验,实现按照土壤墒情进行自动滴灌。

  2、畜禽养殖方面 

    国外,Parsons 等人2005年将电子标签安装在Colorado的羊身上,实现了对羊群的高效管理;荷兰将其研发的 Velos 智能化母猪管理系统推广到欧美等国家,通过对传感器检测的信息进行分析与处理,实现母猪养殖全过程的自动管理、自动喂料和自动报警。国内,谢琪等人设计并实现了基于RFID 的养猪场管理检测系统;耿丽微等人基于RFID和传感器设计了奶牛身份识别系统。

  3、农产品物流方面 

    国外,Spiessl - Mayr E等人将RFID 技术应用到猪肉追溯中,实现了猪肉追溯管理系统。国内,谢菊芳等人利用RFID、二维码等技术,构建了猪肉追溯系统;史海霞等人利用构件技术、RFID技术等,实现了柑橘追溯系统;北京、上海、南京等地逐渐将条形码、RFID、IC卡等应用到了农产品质量追溯系统的设计与研发中。除此之外,农业物联网信息感知技术在设施园艺、水产养殖等方面也有较多应用。

  二、农业物联网信息传输技术应用进展 

  1、大田种植方面 

  国外,美国 AS Leader公司采用CAN现场总线控制方案;美国 StarPal 公司生产的HGIS系统,能进行GPS位置、土壤采样等信息采集,并在许多系统设计中进行了应用;Masayuld等基于无线传感网络,开发了农业和土地检测系统,实现对农田信息的检测。国内,何龙等人基于无线传感网络,实现了杭州美人紫葡萄栽培实时检控;高军等人基于ZigBee技术和GPRS技术实现了节水灌溉控制系统;杨婷等人基于CC2430,设计了基于无线传感网络的自动控制滴灌系统

  2、畜禽养殖方面 

  国外,Bishop-Hurlen GL等人进行了耕牛自动放牧试验,实现了基于无线传感器网络的虚拟栅栏系统; Nagl 等人基于 GPS 传感器设计了家养牲畜远程健康监控系统;Taylor等人基于无限传感器,实现动物位置和健康信息的监控。在国内,林惠强等人利用无线传感网络实现动物生理特征信息的实时传输,设计实现了基于无线传感网络的动物检测系统。除此之外,农业物联网信息传输技术在农产品物流、 设施园艺及水产养殖等方面也有较广泛的应用。

  3、农业物联网信息处理技术应用进展 

    农业物联网信息处理是将模式识别、复杂计算、智能处理等技术应用到农业物联网中, 以此实现对各类农业信息的预测、 预警、 智能控制和智能决策等。预测是以所获得的各类农业信息为依据,以数学模型为手段,对所研究的农业对象将来的发展进行推测和估计。

  预警是在预测的基础上,结合实际,给出判断说明,预报不正确的状态及对农业对象造成的危害,最大程度避免或减少遭受的损失。国外,欧美等发达国家研发了大量的预测预警模型,开发了大量的软件,并进行了许多的应用。国内,张克鑫等人基于BP 神经网络对叶绿素a浓度进行了预测预警研究,并在湖南镇水库中进行应用;李道亮等人分别基于PSO-LSSVR和RS-SVM进行了集约化河蟹养殖水质预测模型和预警模型的研究及应用。智能控制是通过实时监测农业对象个体信息、环境信息等,根据控制模型和策略,采用智能控制方法和手段,对相关农业设施进行控制。目前,国内外对农业信息智能控制研究较多,如在温室温度和湿度智能控制、二氧化碳浓度控制、光源和强度控制、水质控制、农业滴灌控制和动物生长环境智能控制等方面研究和应用较多。

  智能决策是预先把专家的知识和经验整理成计算机表示的知识,组成知识库,通过推理机来模拟专家的推理思维,为农业生产提供智能化的决策支持。目前,国内外对农业智能决策的研究主要表现在对农田肥力、品种、灌溉、病虫害预防和防治、农作物产量、动物养殖、动物饲料配方和设施园艺等方面。除此之外,国内外对农业物联网智能处理、 农业诊断推理和农业视觉信息处理等研究也较多,并进行了许多探索性的应用。

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