智能农业物联网系统

篇一：基于物联网的智慧农业系统的设计

物联网综合应用实践课程设计

题 目: 基于物联网的智慧农业系统的设计 院(系):计算机与通信学院专业年级: 11级物联网1班 姓 名:郭盛功 学 号:112801012 指导教师:马维俊

摘要 .................................................................................................................................................. 3

1 绪论............................................................................................................................................. 4

1.1 农业物联网技术 ............................................................................................................. 4

1.1.1 农业物联网产生背景 ......................................................................................... 4

1.2 物联网技术在农业种植环境中的应用 ......................................................................... 5

1.2.1 物联网技术实现农业种植环境的智能化管理 ................................................. 5

1.2.2 物联网技术实现农产品质量安全有效监管 ..................................................... 5

2 基本原理 ..................................................................................................................................... 6

2.1硬件方面 ............................................................................................................................ 6

2.1.1芯片SHT10介绍 .................................................................................................... 6

2.1.2 CC2530介绍 .......................................................................................................... 7

2.2 软件方面 ......................................................................................................................... 9

2.2.1 ZigBee技术 .......................................................................................................... 9

2.2.2 ZigBee特点 ........................................................................................................ 11

2.2.3 ZigBee协议栈结构 .......................................................................................... 12

2.2.4 无线传感器网络 ............................................................................................... 15

3 农业物联网种植环境监控系统设计 ....................................................................................... 17

3.1 农业物联网种植环境监控系统关键技术 ................................................................... 17

3.2 农业物联网种植环境监控系统建构 ........................................................................... 17

3.3农业种植监控系统构建 .................................................................................................. 18

3.3.1 系统硬件构建 ................................................................................................... 18

3.3.2 系统软件构建 ................................................................................................... 18

3.3．3 编码 ................................................................................................................... 20

四 总结........................................................................................................................................... 22

五 参考文献 ................................................................................................................................... 23

六 致谢信....................................................................................................................................... 24

基于物联网的智慧农业系统设计

摘要

智慧农业是农业生产的高级阶段，是集新兴的互联网、移动互联、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感节点（环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等）和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。

基于Zigbee技术的智慧农业解决方案，成本低廉，是一般人都能负担的价格；控制更简单，让每一位刚接触的人都能轻松使用；功耗更低、组网更方便、网络更健壮，给您带来高科技的全新感受。您的温室大棚规模越大，基于Zigbee技术的智慧农业解决方案在使用中，要准确及时地操控所有设备，最值得关注的应该就是网络信号的稳定性。鉴于温室大棚的网络覆盖区域比较广泛，我们贴心为您呈现物联无线组网！智慧农业能有效连接物联Internet通信网关和超出物联Internet通信网关有效控制区域的其它Zigbee网络设备，实现中继组网，扩大覆盖区域，并传输网关的控制命令到相关网络设备，达到预期传输和控制的效果。基于先进的Zigbee技术，物联无线中继器无需接入网线，就可自行中继组网，扩散网络信号，让您的网络灵活顺畅运行，保障您的所有设备正常运行。主要采集温湿度，从而控制农植物的水分和光照。

关键词：Zigbee，CC2530，智慧农业，云计算，物联网

1 绪论

农业是关系着国计民生的基础产业，我国传统农业在向现代农业发展中面临着确保农产品总量、调整农业产业结构、改善农产品品质和质量，改善生产效益低下、资源严重不足且利用率低、环境污染等问题而不能适应农业持续发展的需要。因此，关于农业物联网技术的研究势在必行。物联网是以感知为目的的，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。物联网可以很好地应用到诸多领域，农业即是其中之一。

文章在农业物联网的背景下，设计了农业中最为关键的种植环境智能化检测系统，一方面对其中的关键技术种植检测硬件系统和软件系统进行设计，主要包括农业物联网监管系列传感器，无线传感器网络通过模块采集温湿度光照登信息，经由无线收发模块传输数据，通过后台管理实现对环境信息的远程控制，随时进行调整和处理，实现对环境信息的远程控制。另一方面是设计了农业物联网下种植环境监控平台。文章旨在设计出基于物联网技术的农业种植环境监控系统，能够极大地推进高现代农业的自动化、智能化水平，降低资源占有率，提高农产品的生产效率及产品的质量。

1.1 农业物联网技术

1.1.1 农业物联网产生背景

农业信息技术是我国现代农业科技的重要内容，大力推进“信息化与农业现代化融合”是我国现代农业发展方向。“农业物联网”即利用物联网技术，即通过相应的智能传感器设备实时监控农业种植环境，并将各个相应的数据通过数据采集设备，经过无线网络系统传送到信息控制中心，进而对农业种植环境进行调节，智能控制农作物健康生长所需环境如温度、湿度以及光照、土壤温度、含水量，及时灌溉系统。实现农业种植综合生态信息的自动检测，对环境进行自动监控。

1.2 物联网技术在农业种植环境中的应用

1.2.1 物联网技术实现农业种植环境的智能化管理

通过在农业种植系统中安装相应的只能控制系统，实现对整农作物种植环境中各个参数的实时监控，及时掌握农作物生长环境的一些参数，并根据参数变化适时调控来掌控农作物最佳的生长环境，将生物信息获取方法应用于无线传感器节点，为温室精准调控提供科学依据。

1.2.2 物联网技术实现农产品质量安全有效监管

农业物联网技术能够通过广泛采用电子标识、条形码、传感器网络、物联网中间件和网络平台技术等关键技术，实现产品从生产、储运、交易信息的透明化和实时监控，从而实现农产品从农田到餐桌的全程可管可控，农产品质量安全有效地监管。

篇二：物联网在智能农业中的应用(终稿)

物联网在智慧农业中的应用

摘 要

人类历史进入新的时期，农业生产也随着人类文明的发展而有了巨大的飞跃。从生产工具、生产方式的不断更新中，我们的农作物产量不断提升。刀耕火种的日子一去不复返，人们的生活水平也有了很大的提升。

进入21世纪以后，科学技术的发展也带动着农业技术的革命。农业生产与现代网络联姻，将农业和因特网技术联系在一起，创新了生产方式，也催生了现代的智能精确农业。本文试着将所学的物联网技术用于现代农业，名为“精确农业”的高科技农业工程，即利用卫星、遥感、计算机和自动控制等高新技术于农业生产，以提高产量，降低能耗。这项国际先进的农田耕作技术成熟后将向全国推广，以解决我国地少人多的农业发展瓶颈、减少污染和浪费，走农业持续发展的道路。

高科技可以促进农业发展方式的转变，智能管理可以实现各类农业资源的高效利用，也可以实现改善环境这一可持续发展目标；不但可以最大限度的提高农村农业现实生产力，而且是实现优质、高产出、低能耗和环保的可持续发展型农业的高效途径。

关键词：精确农业; 物联网; 智能农业

目录

引言 ......................................................................................................... 3

1 研究背景和意义 ................................................................................. 3

1.1研究的背景 ................................................................................. 3

1.2 智能精确农业实例介绍 ............................................................. 4

1.3 研究的现实意义 ......................................................................... 5

2 研究目标 ............................................................................................. 5

2.1 无线网络监控平台 ..................................................................... 5

2.2 农业灌溉控制系统 ..................................................................... 6

2.3 农业大棚信息系统 ..................................................................... 6

3 农业应用中各类传感器简介 .............................................................. 7

3.1 各类传感器产生背景 ................................................................. 7

3.2 各类传感器简介 ......................................................................... 8

4 研究内容 ............................................................................................. 9

4.1 精确农业物联网监测平台 ......................................................... 9

4.2 精准农业的数字化管理系统 ................................................... 10

4.3 物联网感应的智能农业灌溉系统 ........................................... 10

5 在农业中的应用 ............................................................................... 12

5.1 典型应用之智能农业大棚 ....................................................... 12

5.1.1温室信息环境采集 ........................................................... 12

5.1.2无线传感器网络自动灌溉系统 ....................................... 13

5.1.3 系统功能特点 .................................................................. 14

5.2 智能农业在应用领域的未来 ................................................... 14

5.3 智能精确农业的特点 ............................................................... 15

结束语 ................................................................................................... 16

参考文献 ............................................................................................... 16

致 谢 ................................................................................................... 17

物联网基本定义：

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“The Internet of things”。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是：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，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。

现代智能农业的定义：

“精确农业”（Precision Agriculture），指的是利用全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、连续数据采集传感器（CDS）、遥感（RS）、变率处理设备（VRT）和决策支持系统（DSS）等现代高新技术，获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间及时间差异性信息，分析影响小区产量差异的原因，并采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区域对待，按需实施定位调控的“处方农业”；它是当今世界农业发展的新潮流，是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的土壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益[2]。

引言

1 研究背景和意义

1.1研究的背景

传统农业的运行模式已适应不了农业可持续发展的需要，对于产品质量问题，资源分配

不均、严重不足且普遍浪费，环境污染，农产品种类需求多种多样等诸多问题使农业的发展陷入不良循环，而精确农业的出现为现代农业的发展提供了一条光明道路，精确农业与传统农业相比而言最大的特点是以高新技术和合理管理换来了对资源的最优利用。它是一项综合性很强的系统工程，让我国的农业实现低能耗、高效、优质、环保等目标，是世界农业发展新的趋势，同时也让我国农业迈向21世纪。

1.2 智能精确农业实例介绍 精确农业是最近几年来在美国、加拿大和欧盟一些国家发展起来的高新技术与农业生产相结合的新型农业模式。它的特点是“精确”，它利用卫星全球定位系统、遥测遥感技术和计算机，做到精确作业、精确施肥和精确估产。

波特是美国明尼苏达州的农民，他驾驶拖拉机在田里工作，表面上看它和别的农民没有什么区别。但是，他的拖拉机上装了一部586电脑，从屏幕上可看到面积达700公顷的玉米和大豆田的地图，计算机还会告诉他哪个地方需要施肥，施多少肥；如果再装一个卫星信号接收器，就可以收到全球卫星定位系统发出的遥感遥测信息，根据这些信息可进行精确的土壤调查、合理施肥、作物估产、农业环境监测和土地合理利用等[10]。

土壤调查和合理施肥可减少用肥量，减少浪费、减少投入，从而提高经济效益。土壤调查首先要采集土壤样品，如在播种之前，农民驾驶适合地形的车辆在土地上行驶一遍，采集土壤样品数据，并输入计算机；同时全球定位系统精确记录下样品采集地的位置，绘出土壤成分分布图。另外，存入计算机的施肥软件就能根据不同土壤、不同肥料类型和不同作物的施肥标准，推荐最佳方案，做到合理施肥。

作物估产不但能较准确监测产量，还能绘出产量分布图。当农民驾驶联合收割机收割玉米时，玉米棒就碰动收割机上计数器的开关，从而计算出收割的玉米棒子数；与此同时，卫星全球定位系统记录收割这些玉米棒时收割机所处的地理位置，这样就可画出产量分布图和计算出每块土地的产量，根据产量分布图也可判断出何处缺肥，需要施多少肥。

精确农业能针对各条块农田的土壤结构。肥力状况和作物生长情况等因素的精确测量和计算，提出种子、化肥、生长剂、除草剂、杀虫剂等的合理用量。美国农业生产部依阿华州艾姆斯土壤耕作实验室制订了一项“卫星指导农业生产联合计划”，在种

植大豆、玉米、燕麦和苜蓿的450公顷农田上进行试验，每隔13米收集一组农田各种数据信息，输入计算机，并同时在拖拉机上安装了无线电信号接收系统，接收卫星信号，并确定自身位置。拖拉机即可根据联合计划，进行各种农业生产活动。

1.3 研究的现实意义

通过分析，让我们知道，在实现精确农业的道路上，智能农业系统依然存在着诸多问题，因为现有的技术是基于有线的；而基于无线传感网的物联网精确农业系统无疑更具发展潜力，无线网络系统具有较高的带宽传输能力，抗干扰能力强、安全保密性良好，而且功率谱密度低。我们可以利用上述特点，针对农田信息采集和管理组建新的无线网络，实现农田信息的无线、实时传输。同时，可以给用户提供更多的决策信息和技术支持，实现整个系统的远程管理。

对比国内外的发展现状，不难发现国内在精确农业发展模式上的弊病，没有在应用的结合点上技术熟练的人才，信息标准不统一和技术不成熟。最为尴尬的是，国内更多的是示范工程和项目，仅仅停留在试验和演示阶段而没有能够形成产业的应用项目。而随着物联网技术的发展，基于物联网的智能精确农业系统则致力于将精确农业从概念化转化为产业化，更专注于应用领域和产品化，力图为智能精确农业的大规模推广应用打下良好的基础。

综上所述，智能精确农业取代传统农业是农业发展的必然，更是符合我国国情的选择，智能精确农业可以促进农业发展方式的转变，可以实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标，不但可以最大限度提高农业现实生产力，而且是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。

2 研究目标

2.1 无线网络监控平台

建立无线的网络监控平台，对农作物的生长过程进行多方面监管和精确调控。在大棚控制系统中，物联网系统的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器、离子传感器、生物传感器、CO2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与

篇三：农业物联网系统之智能控制功能

农业物联网系统之智能控制功能

一、系统组成

物联网“智能控制”功能主要由控制柜、电磁阀、农业设施电机、控制线及灌溉管网联合操作实现。通过生产区域信息采集及生产需要，可将灌溉、生产、施肥、通风、控温控湿等设备的功能实现集成到到物联网系统中，实现大田及温室内相应设备的智能控制。

二、主要功能：

物联网传感器节点分布生产区域的每一个角落，各传感器按设定时长采集数据，并通过一种低功耗自组网的短程无线通讯技术实现传感器数据的传输，所有数据汇集到中心节点，通过一个无线网关与互联网相连，利用手机或远程计算机可以实时掌握生产区域的环境状态信息，专家系统根据环境参数诊断农作物、家禽或水产的生长状况。经过汇总、分析后，在参数超标后，智能控制器会根据以上各类信息的反馈对生产区域进行自动灌溉、自动降温、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等操作。而温室智能控制则可以自动开启和关闭风机、湿帘、侧窗、内遮阳、外遮阳等仪器设备，无需人工逐一开关，节省人力。

农业物联网自动控制系统，可在无人直接参与的情况下使生产过程按特定规律或预定程序进行运作。在农业物联网系统中，自动控制模块最终简化了劳动程序，节省了人力成本，并严格按照生产需求进行环境调控，实现生产的智能化、精准化和规模化。

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