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導 語：
隨著社會的快速發展和國家政策對農業的大力支持，加之物聯網技術的日漸成熟，物聯網在傳統農業領域的應用越來越廣泛。農業是物聯網技術的重點應用領域之一，也是物聯網技術應用需求最迫切、難度最大、集成性特徵最明顯的領域。
農業農村部發布的《全國農業可持續發展規劃(2015-2030)》中提到，到2020年，農業科技進步貢獻率達到60%以上，主要農作物耕種收綜合機械化水平達到68%以上，而這些都需要物聯網技術的支持。
近幾年，物聯網技術已被應用到農業的諸多領域，包括農業環境監測、溫室大棚生產控制、節水灌溉、氣象監測、產品安全與溯源、設備智能診斷管理等方方面面。
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。）
農業物聯網一般應用是將大量的傳感器節點構成監控網路， 通過各種傳感器采集信息， 以幫助農民及時發現問題， 並且準確地確定發生問題的位置， 這樣農業將逐漸地從以人力為中心、依賴於孤立機械的生產模式轉向以信息和軟件為中心的生產模式，從而大量使用各種自動化、智能化、遠程控制的生產設備。
近年來，互聯網技術在農業領域得以廣泛應用，農業生產管理人員可以便捷地獲得各種市場供求信息、氣象與土壤信息、作物與病蟲害信息等，綜合管理生產過程。溫室內部傳感器、環境調控設備數量多、分布廣，且溫室地理位置偏遠，面積廣，現場環境惡劣，現場管理難度大、成本高，因此，從溫室環境信息實時、遠程監測和多因子自動控制的角度出發，借助互聯網技術做到溫室環境遠程監測和干預調控，有助於提高農業生產的科技水平，推動農業現代化發展。
中國農業大學信息與電氣工程學院杜尚豐教授團隊研發的溫室環境遠程監控系統結構簡單、操作便捷，監控過程中節點地址、測控周期、環境參數設定值等信息均可修改調整，系統維護成本低，通用性較強。
成果優勢：
1.具有先進的智能控制算法，基於模型的優化控制，部分蔬菜可做到全自動管理化管理；
2.降低能耗，節約生產能耗50%；
3.採用嵌入式技術研發具有自主知識產權的環境調控設備價格低廉，非常適合普及，適合農民用戶；
4.具有自主知識產權的溫度、濕度、二氧化碳一體化傳感器；
5.在何時何地，何以使用手機APP遠程可以瀏覽溫室環境和遠程控制。
成果簡介:
系統主要分為三層：溫室現場測控層、服務器層和用戶應用層，由溫室現場測控層做到溫室內外環境信息的感知；服務器層做到數據處理和綜合分析，並調控現場設備改變環境；用戶應用層做到信息遠程獲取和控制過程干預。
溫室現場測控層和服務器層之間採用分布式拓撲結構，以服務器層為測控核心，利用RS485總線或無線通信模塊等方式做到數據通訊，負責指令下發、數據分析、處理和存儲，溫室現場測控層信息采集、狀態測控等子節點接收指令後完成各環境信息采集、設備狀態采集和控制功能。
服務器層與用戶應用層之間採用C/S和B/S混合架構，通過Internet網路做到通信。B/S即瀏覽器-服務器結構，由瀏覽器訪問存儲於服服務器層的動態網頁獲取相關信息； C/S即客戶端-服務器結構，需在移動設備中安裝Android應用程序才可訪問服務器。
溫室環境遠程監控系統工作示意圖
系統構成
1、溫室現場測控層
環境監測模塊： 由視頻監控模塊、溫室內環境信息采集節點和溫室外氣象站組成，可采集溫室內外環境信息、獲取視頻圖像信息。
環境調控模塊： 由數字量輸入板、數字量輸出板和環境調控設備組成，可采集、輸出16路開關量，做到環境調控設備的開關狀態監測和控制。
信息采集結點示意圖
2、服務器層
以ARM系列嵌入式開發板為硬件平台，通過配套軟件做到各層之間的數據通訊。
串口通信模塊軟件： 服務器層與溫室現場測控層之間的數據通信軟件， 做到包含溫室內外環境監測、溫室環境自動或手動控制等功能；
信息存儲模塊軟件： 存儲系統配置信息、環境信息和測控過程信息；
服務器守護模塊軟件： 服務器層與用戶應用層之間的通信軟件，做到遠程客戶端數據查詢和信息修改請求的響應。
3、用戶應用層
系統為用戶提供多種類型的遠程監控管理平台。
瀏覽器： 訪問系統中提供的動態網頁。
Android移動設備： 安裝Android應用程序做到服務器訪問。
監控終端示意圖
系統可利用無線通信模塊綜合管理溫室現場信息采集節點及狀態測控節點，構成分布式系統結構，便於系統升級維護。
系統核心功能如下：
服務器層：環境信息、設備開關狀態采集；溫室環境自動調控；
用戶應用層：溫室環境手動調控；溫室現場視頻圖像獲取；溫室現場節點地址配置和錄影頭登錄信息設置；溫室環境自動調控參數查詢與修改（環境設定值、測控周期、控制方法）；系統測控模式切換。
技術參數：
系統供電：服務器層供電5V直流電源；溫室現場信息采集節點供電24V直流電源。
通訊方式：溫室現場與服務器層—RS485/無線通信模塊，服務器層與用戶應用層—互聯網通信。
測控周期： ≥1min。
控制方法：滯環控制，PID控制，模糊控制，魯棒控制，預測控制；
溫度檢測範圍：－10℃～+60℃；檢測精度： ±0.5℃；
濕度檢測範圍： 5~95%。
CO2濃度檢測範圍： 0~2000ppm；檢測精度： ±30ppm；
光照檢測範圍： 0~200000Lux。
成本投入：測控系統核心硬件平台及軟件共2萬元左右，整套系統因配置不同價格在5-10萬左右。
北京國際都市農業科技園
農業物聯網未來發展趨勢
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，由此形成基於這些功能的新興產業。據業內人士可能，中國物聯網產業鏈能創造1000億元左右的產值，它已經成為後3G時代最大的市場興奮點。
未來的農業生產中，農業物聯網系統的應用將更加廣泛，農民看到了運用先進技術帶來的效益，將主動選擇適合自己農業生產的智能化系統，以提高農產品產量，增加收益。數據處理系統更加精準化、智能化在未來的農業數據處理中，隨著雲計算技術的不斷成熟，農業數據更加精準、安全、智能。農業數據處理系統會主動分析出最適合當地種植的品種，及各種品種的優劣勢，以供農民選擇。
洋河農業嘉年華
未來要在全球化背景下謀劃農業發展，必須加快通過對農業信息的分析、預測和發布，增強國際市場話語權，在維護大陸農業核心利益的同時，繼續為世界糧食安全作出新貢獻。
隨著世界各國政府對物聯網行業的的政策傾斜和企業的大力支持和投入，物聯網產業被急速的催生，可以預見到的是越來越多的行業領域以及技術、應用會和物聯網產生交叉，向物聯方向轉變優化已經成為了時代的發展方向，物聯網的發展，科技融合的加快。
成果所屬單位：中國農業大學
專家簡介
杜尚豐，中國農業大學信息與電氣工程學院，教授，主要研究方向:複雜系統建模與控制，溫室生產自動化技術，無線傳感器網路理論，GPS應用技術，機器視覺定位，機器人控制技術；發表期刊論文70餘篇，出版專著3篇，申請國家專利11項。
部分摘自《中外農業概覽》
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