物联网农业技术创新有哪些

物联网农业智能测控系统所技术特点：
（1）监控功能系统：根据无线网络获取的植物生长环境信息，如监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。其它参数也可以选配，如土壤中的PH值、电导率等等。信息收集、负责接收无线传感汇聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理，实现所有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处理以直观的图表和曲线的方式显示给用户，并根据以上各类信息的反馈对农业园区进行自动灌溉、自动降温、自动卷模、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等自动控制。
（2）监测功能系统：在农业园区内实现自动信息检测与控制，通过配备无线传感节点，太阳能供电系统、信息采集和信息路由设备、配备无线传感传输系统，每个基点配置无线传感节点，每个无线传感节点可监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。其它参数也可以选配，如土壤中的PH值、电导率等等。信息收集、负责接收无线传感汇聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理，实现所有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处理以直观的图表和曲线的方式显示给用户，并根据种植作物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息。
（3）实时图像与视频监控功能：农业物联网的基本概念是实现农业上作物与环境、土壤及肥力间的物物相联的关系网络，通过多维信息与多层次处理实现农作物的最佳生长环境调理及施肥管理。但是作为管理农业生产的人员而言，仅仅数值化的物物相联并不能完全营造作物最佳生长条件。视频与图像监控为物与物之间的关联提供了更直观的表达方式。比如：哪块地缺水了，在物联网单层数据上看仅仅能看到水分数据偏低。应该灌溉到什么程度也不能死搬硬套地仅仅根据这一个数据来作决策。因为农业生产环境的不均匀性决定了农业信息获取上的先天性弊端，而很难从单纯的技术手段上进行突破。视频监控的引用，直观地反映了农作物生产的实时状态，引入视频图像与图像处理，既可直观反映一些作物的生长长势，也可以侧面反映出作物生长的整体状态及营养水平。可以从整体上给农户提供更加科学的种植决策理论依据。

主要功能：数据采集，数据处理，数据通信，信息查询，数据管理，泵站控制，预防报警，作物生长环境参数（土壤水分、养分、空气温湿度、光照、辐射、CO2、风速、风向、雨量等）实时采集和监控。
信息采集1、通过各种传感器采集各类信息，其中包括温湿度、二氧化碳、土壤水分、土壤温度、电导、PH、光量子、光照度、风速、风向、雨量计等2、一个基地可以建多个节点，每个节点可以根据需要连接多个传感器，各个节点可以互联，也可单独传到主控室，进而通过网络传到你的电脑或手机里。

智慧农业的项目。
智慧农业可发展植保无人机、未来农场、农业AI技术、节水农业、农业大数据等项目。植保无人机：就是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，通过地面遥控或导航飞控，来实现喷洒作业，可以喷洒药剂、种子、粉剂等。未来农场：智慧农业管理系统全方位支持耕、种、管、收，让作物实现全程可追溯。

1、全球智慧农业发展历经三个阶段

全球智慧农业的发展主要经历了三个阶段，分别为萌芽期、快速发展期和规模应用期。

萌芽期：从20世纪70年代末开始，美国为代表的欧美国家率先开始农业信息化、智能化的应用研究，以农业专家系统（运用新型技术、结合农业知识和专家经验等，为农业生产经营者提供相关咨询服务）为代表的农业信息化应用开始在农业生产领域萌芽。我国在20世纪80年代，也逐步启动了农业专家系统的研制，主要涵盖作物耕种、病虫害防治、生产管理和节水灌溉等方面。

快速发展期：20世纪90年代，农业信息技术快速发展，计算机视觉技术发展迅猛，使农业机器人成为了新的发展方向。“中国863电脑农业”是该项技术应用示范的典型工程，不仅推动了中国农村的发展和农业现代化进程，还为世界范围内各个发展中国家提供了先进经验和典型参考模式。

规模应用期：进入21世纪，各国工业化、城镇化不断发展，农村劳动力短缺，全球面临结构失衡和老龄化等问题，为农业机器人、精准农业等领域快速发展提供空间。在此期间，采摘机器人和计算机视觉技术的结合使水果自动分拣系统得到广泛应用，无人机植保技术也得到发展。新技术的不断应用，推动了智慧农业的发展，形成新的农业发展形态。从社会环境方面来看，农业劳动力不断向其他产业转移，结构性短缺和老龄化趋势已成为全球问题，另外，世界主要国家地区的政府和组织相继推出了数字农业农村发展计划。美国搭建人工智能战略实施框架，提出智慧农业研究计划；欧盟出台《地平线2020》，提出利用对地观测技术为小农户搭建智慧服务平台；欧洲农机协会提出以现代信息技术与先进农机装备应用为特征的农业40；德国发布《有机农业-展望战略》等。全球的宏观环境也展现了全球智慧农业已经步入规模运用期。

2、需求拉动传统农业向智慧农业转型

根据联合国的计算，到2050年，世界上将有97亿人口，比2020年增加约20亿人口。根据联合国粮食及农业组织的说法，2010年至2050年间全球农业产量的增长为69%才能满足所需。由于城市迁移和人口老龄化，农业劳动力变得越来越稀缺。日益加剧的气候变化正在以难以预测的方式改变生长条件，地球的资源和生物多样性正在减少。所以，在接下来的几十年里，农业将变得非常重要，它必须能满足不断增长的人口需求。此外，食品行业目前占世界能源消耗的30%和温室气体排放的22%。因此，挑战不仅在于生产更多的食物，而且在于可持续地生产。这就是农民和农业综合企业转向物联网和智能农业技术以改进分析和提高生产能力的原因。智慧农业正在成为优化和保护人力和自然资源的一种日益必要的方式，全球各国都在加快智慧农业布局，加深人工智能、大数据、云计算等技术在农业领域的应用。

根据联合国粮食及农业组织最新统计数据，2017-2020年全球农业产值呈现增长态势。2020年，全球农业产值达398万亿元，其中亚洲提供了将近一半的农业产值。前瞻根据往年全球农业产量数据，初步统计2021年全球农业产值超过4万亿。

从数字经济农业渗透率来看，中高收入国家大数据、云计算等新一代信息技术运用较广，传统产业数字化转型程度较深。2020年，高收入国家数字经济农业渗透率达125%，中国数字农业经济渗透为89%，离高收入国家还有一定差距。2021年，全球数字经济第一产业渗透率为839%。

3、中国智慧农业相关专利最多

通过智慧芽专利网搜索“智慧农业”、“农业物联网”等关键词，搜索范围包括专利标题、摘要和权利要求，全球共有6514项相关专利。其中，中国是相关专利申请数量最多的国家，申请数量高达4679项，占全球申请数量的718%。其次，申请数量较高的国家为印度，共申请598项，占比92%。

4、智能技术拉动全球智慧农业市场增长

智慧农业已成为当今世界现代农业发展的大趋势，世界主要国家地区的政府和组织相继推出了数字农业农村发展计划。美国搭建人工智能战略实施框架，提出智慧农业研究计划。欧盟出台《地平线2020》，提出利用对地观测技术为小农户搭建智慧服务平台。欧洲农机协会提出以现代信息技术与先进农机装备应用为特征的农业40。德国发布《有机农业-展望战略》，明确基于“工业40”的基本理念发展智慧农业。荷兰《数字化战略》明确数字化技术在开放式耕种、精准农业、温室园艺、畜牧养殖、食品质量安全以及生产链各环节的应用。日本发布“机器人新战略”，启动基于智能机械+IT的“下一代农林水产业创造技术”。

智慧农业市场在过去的几年里出现了显著增长，这主要是由于人工智能、物联网等技术在智慧农业中的进步和实施，以及由于人口的快速增长，粮食供应系统面临的压力不断增加，现代农业技术和养殖监测技术越来越受到重视。根据BIS research发布的研究数据，2020年全球智慧农业市场规模约为124亿美元，2021年增长至147亿美元。预计未来全球智慧农业市场将继续保持高增长趋势，至2027年，全球智慧农业市场规模有望超过400亿美元。

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国智慧农业发展前景预测与投资战略规划分析报告》

近年来，伴随着互联网等新技术的加速涌现，物联网、云计算、大数据等技术运用到农业生产各环节，数字农业、智慧农业应运而生。我国智慧农业呈现良好发展势头，但普及程度仍然较低，其中一个原因便是缺少让大多数农民能够直观理解、使用的可视化数据交互方式。

数字孪生是指通过各种传感器，如温度、湿度传感器等集成物理反馈数据，并辅以人工智能、机器学习和软件分析，在信息化平台内创建一个数字化模拟，这个模拟会根据反馈做出相应的变化。

山海鲸可视化通过数字孪生技术， 将物联网设备获取到的数据和3D空间渲染相结合，不仅可以直观的观察大棚种植中的常见的指标信息， 而且可以通过大屏管理中的开关对物联网设备进行直接控制，实现一站式的智慧大棚管理。

整个智慧蔬菜大棚系统分为四个模块，分别是园区概览，环境监测、设备服运维和安防管理，各个模块的数据可以通过山海鲸内置数据源接口和IOT协议与大棚系统进行对接。数据源支持实时刷新，模块内容支持自定义修改和定制化开发。

园区概览通过鸟瞰的形式整体呈现了多个大棚的位置和状态，同时周边图表展现了蔬菜种植的种类，种植的分布，产量分析和产值占比。

昼夜切换

通过点击昼夜切换按钮实现了白天和夜晚效果的切换，通过白天的动态光影和夜晚的灯光展现了蔬菜大棚在不同时间的外观。

区域联动

在3D模型中可以动态配置多个兴趣点位，并且可以对点位进行具体详情的设置。展现中通过点击标记点来展示不同蔬菜种植的具体位置和信息。

由于农业系统中对于大棚种植最重要的信息是大棚的整体环境和天气环境，因此环境信息通过对热力传感器和天气数据的整合，实时向管理人员呈现了当前大棚的环境状态，以便决定是否需要通过控制补光灯和风机对环境进行调节。

管理人员通过观察环境模块中的信息后，可以通过设备管理模块，直接对风机和补光灯进行 *** 作。不同大棚的风机和补光灯通过各自按钮可以实现独立的开关控制。

对于整个园区的安防摄像头进行统一的实时状态监测，通过ONVIF标准实时接入监控信息，并且在3D模型中展现了不同监控点具体的位置。对于管理人员更好的掌握园区当前的真实状况有着很好的辅助作用。

现今，科技已经成为农业不可分割的一部分，在农业智能化已成为我国现代农业发展新方向的背景下，智慧农业正在成为乡村振兴发展的重要路径。在这条路径之中数字孪生技术作为让智慧农业走近群众的关键技术环节，在未来还会有更加光明的发展前景。

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