农业物联网监控系统是什么？

农业物联网监控系统专为户外应用研制，内置GSM无线通信模块，另外同时具备图像监控和数据采集两大功能，可以灵活应用于户外场所的信息分析应用，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理各类信息数据。系统构成如图1所示。

　图1农业物联网监控系统结构

农业物联网监控系统的无线传感器节点实时采集农作物生长所需的温室内的温度，湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO浓度等环境参数，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农作物现场的环境状态信息，专家系统根据环境参数诊断农作物的生长状况与病虫害状况。户外现场布置摄像头等监控设备，实时采集视频信号。用户通过电脑或3G手机，随时随地观察现场情况、查看现场温湿度等数据和控制远程智能调节指定设备。

1)户外监控现场：同时监控农田、排污口、果园、户外电力系统等现场，获取温度，湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO浓度、水质、病虫害、电流、电压等环境参数，为管理者提供决策依据。

2)传感器：主要负责温室内部光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。

3)管理中心：户外监控现场的先关参数，经过传输基站到达室内管理中心，经过智慧农业软件系统处理，得出结论，发送至智能终端，给决策者以精确数据依据。

4)智能移动工作终端：完美集成智能手机、GPS手持机、无线对讲机设备优点形成移动单兵设备,一机在手随时无忧。通信双通道模式彻底解决林区通讯死角问题，随时随地通讯无阻、精准定位、采集同步数据，是农业工作者的全能助手。

5)农业监控系统：在监控温湿度、光照、水质、风向等参数的同时，还可以对农作物资源、生态环境、病虫害等进行有效监控。

2农业物联网监控系统特点优势

1)系统建设成本低，日常使用费低，维护费用低

2)高清图像显示监控现场，远程数据采集，直观明了

3)定时拍摄，远程主动索取，降低巡检次数，减少人力物力成本

4)科技创新应用，统一集成，规模化管理

5)历史数据存储，全部数据汇总分析

图2农业物联网监控系统体系架构

农业物联网监控系统结构

利用无线GSM网络，并通过各种外接传感器可对农田作物生长环境温度、湿度等环境参数以及作物图像实现实时远程监测，图像、环境数据通过GPRS传回到管理中心，管理者通过后台数据汇总分析农田环境、虫害情况，及时作出预防措施，同时管理者也可通过后台管理中心设置定时获取环境数据、。智慧农业监控系统结构如图2所示。

传感与执行层：

该层将数据传感器的采集的数据通过ZigBee和Rs485/232两种模式上传至网关。根据传输方式的不同，温室现场部署分为无线版和有线版两种。无线版采用ZigBee发送模块将传感器的数值传送到zigBee节点上；有线版采用电缆方式将数据传送到Rs485/232节点上。无线版具有部署灵活，扩展方便等优点；有线版具有高速部署，数据稳定等优点。

无线传感器节点实时采集农作物生长所需的温室内的温度，湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO2浓度等环境参数并上传到ZigBee网关。

接收远程控制指令，通过继电器控制各种农业生产设备，包括：喷淋、滴灌等喷水系统和卷帘、风机等空气调节系统等。

通过IP网络摄像头可实时对作物情况、人员和安全视频流上传至服务器。

传输层：

该层主要将设备采集到的数据，通过3G/GPRS/Inernet网络传送到服务器上，在传输协议上支持IPv4现网协议及下一代互联网IPv6协议。

应用层：

该层负责对采集的数据进行存储和信息处理，为用户提供分析和决策依据，用户可随时随地通过电脑和手机等终端进行查询。

用户终端：

3G手机、PC机终端通过接入网络实时查看各种由传感器传来的数据，并能调节温室内喷淋、卷帘、风机等各种设备。

农业物联网监控系统网络拓扑结构

农业物联网监控系统在网络方面采取了多种制式，远程通讯采用3G无线网络，近距离传输采取无线ZigBee模式和有线RS485/232模式相结合，保证网络系统的稳定运行。智慧农业监控系统网络拓扑结构如图3所示。

图3农业物联网监控系统网络拓扑结构

农业物联网监控系统主要设备

数据采集单元

传感器单元主要包括气体温湿度传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、光照传感器、易燃气体传感器、有毒气体传感器、土壤酸碱度传感器、水质传感器等。采集器集数据采集传输于一体，电池供电时间长，安装简便，成本低。传感器实现数字信号采集、太阳能供电、Mesh无线传输等技术，应用于不方便布线的场合。

通信单元

　　ZigBee网关

通过GPRS/3G传输，实现ZigBee个域网与互联网络的信息互通和多网融合，自带SD存储卡，可实现数据本地存储；工业级温度范围为-40℃~85℃。

图6智慧农业通信单元

终端显示单元

管理中心可根据上位机软件分析系统得出的结论对农业管理作出决策，智能移动终端亦可随时随地得到相关信息。

目前农业的灌溉方式有很多，比如：微灌、喷灌、滴灌，还有基于物联网技术的智能灌溉系统等等。那么下面我们详细的了解一下这四种农业灌溉方式吧~
1、滴灌
滴灌是一种用水滴来向土壤浇水的常用灌溉方式，能够满足一些农作物对于浇水方式的需求，滴灌的实现原理是使用低压管道系统溶于溶解了化肥的水有规律有速度的慢慢滴到农作物根部土壤中，滴灌灌溉的好处是能够节省水资源，灌溉的时候使用的水比较少，而且它的水管都埋藏在地下面，所以可以腾出沟渠的使用占地空间，将肥料溶于水中一起浇灌给作物能够减少肥料的流失，减少土壤板结的问题，为我们节省了大量的水资源。
2、喷灌
喷灌与滴灌是不同的，滴灌是水自然流动到土壤中的，而喷灌是采用了压力喷射的模式，利用压力来将水喷射到需要浇水的土地上方，然后形成一颗颗小水滴，再因为重力的作用而垂直往下散落到土地中实现水源灌溉，喷灌这种技术需要压力水源和输水管道以及喷头一起完成，喷灌这种灌溉方式很先进，而且其实施起来比较复杂而且维护也比较麻烦，所以因为它的射程很大，所以覆盖的范围广，这种灌溉方式只适合在大型的草坪中使用，对于喜水的农作物灌溉并不适合。
3、微喷
微喷是一种雾滴的喷灌形式，这种灌溉方式是结合喷灌的方式的改进版本，微喷浇灌是用旋转式水龙头和的辐射式水龙头进行了上层和下层双层喷水，解决了喷灌喷洒不了水分在土壤的缺陷，能够让空气和土壤的环境都保持湿润。这种浇灌方式在花农种植中比较常见，因为既可以花房的湿度还可以保持水分每次浇灌的不宜过多的特点。
4、智能灌溉
智能灌溉其实就是自动化灌溉，是根据土壤的湿度来实现灌溉的，设备通过土壤湿度传感器，可以实时监测到土壤的水分信息，当土壤水分低于标准值，系统就自动打开灌溉设备，为农田灌溉，当土壤水分达到标准值，系统就自动关闭灌溉设备。整个灌溉过程都是自动化的，不需要人工去管理。为了避免灌溉不均匀的情况，智能灌溉可以实现分区域控制，通过在多个区域安放土壤湿度传感器，可以获取不同区域的土壤水分信息，可以单独控制。

不会，滴灌通在不断发展壮大，用户数量也在不断增长，为了满足用户的需求，滴灌通也不断推出更多优惠活动，并且与各大运营商建立了战略合作关系，这些都能够有效保障滴灌通的发展，从而避免了倒闭的风险。

滴灌是一种半自动化的机械灌溉方式，安装好的滴灌设备，使用时只要打开阀门，调至适当的压力，即可把水分送到作物根区自行灌溉。滴灌比地面沟灌节约用水30-40%，对土壤结构的破坏大大减轻。滴灌的温室地温相对来说要比传统地面灌溉的高，有利于栽培作物早长早发；湿度较低有利于减轻病虫害发生，增产效果比较明显，一般果菜类可以增产10-20%。
一、滴灌系统的组成
1、供水装置。包括水源、水泵、流量和压力调节器、肥料混合箱、肥料注入器。进入滴灌管道的水必须具有一定压力，才能保证灌溉水的输送和滴出。要获得具有一定压力的水可采取以下方法：
①利用现有水塔。需要计算水塔与灌溉管道的相对高度差，一般要求送水的压力达到01-02兆帕，相当于要求水塔与灌区的相对高度差达到10米以上。②在机井旁设置压力罐。压力罐容量2-8立方米，机井水抽入以后加压至02-05兆帕，压力罐应装有自动补水装置，以保证不间断地均匀供水。③简易贮水罐。在温室旁设置简易的贮水罐，如铁桶、水缸、塑料罐、水泥池等，一般容量为05立方米。贮水罐的高度要距离地面15米左右，使用时用微型水泵不断地把水注入贮水罐中。④微型水泵直接供水。
2、输水管道。是把供水装置的水引向温室等滴灌区的通道。对于温室来说，一般是二级式，即干管和支管，滴灌管直接安装在支管上。滴灌管为高压聚乙烯或聚氯烯管，管的内径有25-100毫米不同的规格。温室外的干管埋入08-1米深的冻土层以下。输水管道上引至温室的出水管的内径为375-50毫米，输水管道上需要安装过滤器，以防铁锈和泥沙堵塞。过滤器采用8-10目的纱网过滤，同时要安装压力表阀门和肥料混合箱（容积05-1立方米）。进入温室后的管道一般置于温室中柱或通道前的地面上。
3、滴水部分。多采用聚乙烯塑料薄膜滴灌带，厚度08-12毫米，直径有16、20、25、32、40、50毫米等规格，颜色为黑色和蓝色，主要是防止管内生绿苔，堵塞管道。日光温室栽培垄或畦比较短，可选用直径小的软管。滴管带软管的左右两侧各有一排05-07毫米孔径的滴水孔，每侧孔距25厘米，两侧滴孔交错排列。当水压达到002-005兆帕时，软管便起到输水作用，将软带的水从两侧滴孔滴入根际土壤中。每米软带的出水量为每小时135-27升。
二、滴水软管的布置和安装
日光温室一般采取东西行向种植，支管布置在温室的北侧，滴水软带一般依栽培作物的行（畦）距，呈南北单分式布置。滴水软带与支管的连接有两种方法：一种是用40×25毫米的异径三通连接，其中25毫米的一端套上滴水软带后用绳索或铁丝扎紧，滴水软带的另一端也要扎紧。然后用内径40毫米的黑色半软塑料管，按一定距离将异径三通的两端连接，温室两头的连接管用塑料堵塞紧。用异径三通连接滴水软带，输水量大，流速快，特别适于长度超过50米的温室。如果温室过长，可从温室中部分成东西两组，安装两个阀门，实行分组灌溉；另一种是将输水支管按软带的布设位置打孔，在孔上安装旁通，将滴水软带接在旁通的出水口上并扎紧。旁通价格便宜，安装时比异径三通省事得多。日光温室输水距离小时，一般都采用这种连接方法。
三、使用方法及注意事项
1、使用方法。①输水压力调整。把水压调至003-005兆帕，压力过大易造成软管破裂。没有压力表时，可从滴水软管的运行上加以判断。若软管呈近似圆形，水声不大，可认为压力合适。若软管绷得太紧，水声太大，说明压力太大，应予调整。②供水量调控。灌溉水量要依作物的不同生育期以及天气情况来确定，一般每亩（1亩=1/15公顷）每次灌水20立方米左右即可，掌握苗期要少，作物生长旺盛期要多，高温干旱时灌水要多。没有流量计显示时，可通过软管供水的时间进行计算，或根据土壤的湿润度来判断。虽然每次灌水的时间要受输水压力、软带直径、软带条数、滴孔大小和密度以及流量等因素的影响，但一般多为2-3小时。采用75-1型土壤湿度计，按作物需要的适宜灌水量供水更为科学。在实际生产中，滴灌的蔬菜往往要比传统灌溉的蔬菜易疯长，所以要适当加以控制，避免影响产量。③施肥技术。利用滴灌系统施肥时，可以购置专用的施肥装置，也可自制。把出液管与滴管软管的支管连接，将溶解好的肥料不断加入施肥装置，或是将化肥用微型泵或喷雾器压入支管中，即可完成施肥。施肥一般在灌溉结束前半小时进行。导入肥料的孔在不使用时应封闭。
2、注意事项。①防止滴孔堵塞。定期清理过滤装置，追肥时一定要溶解好，并清除杂质。②注意水压。压力要适中，避免软带破裂。③肥料营养比例合适。④保管好塑料管材。夏季不用时应将布置在地面的管材和软带收集起来，放到避光和温度较低的地方保存，再用时要检查是否有破裂漏水或堵塞，维修后再重新布设。
温室蔬菜重力滴灌
毫无疑问滴灌是最为节水的一种灌水技术，但它在全国总灌溉面积中所占比例不大，只有在像以色列那样水资源相当匮乏和经济富有的国家所占比例才大，其它的一些发展中国家滴灌所占比例更小，其主要有两个原因：
（1）滴灌系统投资、维修、运行费用太高；特别是当灌溉面积较小时，这时尽管常规的加压滴灌系统可以对小面积的耕地进行设计并运行，但由于供水设备及维护系统正常运行的费用并不随着灌溉面积的减少而成比例地下降，造成系统单位面积的投资比灌溉面积较大时更高，使人望而怯步。
（2）滴灌系统过于复杂、专业化，对于我国大型温室现代化程度较高、管理水平高的温室可以采用滴灌，但对于大多数农民一家一户经营，根本无法使用。因而降低滴灌系统的造价和运行费用，使滴灌技术更容易被农民接受，一直是滴灌工作的奋斗的目标，低能耗是滴灌发展的趋势，低能耗意味着系统运行费用的降低，更有利于其推广和接受。重力既然可以为开敞的渠道提供驱动力，自然也可以为封闭的管道系统提供水运动的驱动力，鉴于以上原因，1985年以色列人GIDEONGILEAD就提出了重力滴灌的想法，以色列EIN-TAL生产的自流式滴灌系统就是在这一想法的启发下出现的。该灌溉系统的灌水器为长流道，迷宫式，流量为02L/h，灌水器紧固在“毛管”（4mm）上，系统的工作水头可以降低到05m。常规的滴灌系统，滴头的设计工作水头为10m，在传统观念“滴头的工作水头越高，系统的灌水均匀度越高”的指导下，为保证系统的灌水均匀度，一般都以10m水头作为滴头的最低工作压力，因此供水系统的费用较高。与一般滴灌系统相比，同等的流量可灌溉10倍于一般滴灌条件下的面积，大大节省了肥料与水源。它具有特殊的重力过滤器，因此，对水源没有特殊要求，井水、河水、原有的水池、水坑、塑料桶、铅皮桶及溶解多元素化肥的水源均可。它不需要依靠动能运转，不用配备昂贵的压力系统，便能将毛细水流均匀地输送到主水管的任何一端，一般约2～3min便能将水源输送到40米外的田头另一端，大大方便了普通农户的使用。目前重力滴灌系统在温室大棚灌溉中得到了广泛应用，最主要是在一家一户生产方式中。
重力滴灌将世界最先进的灌溉技术与最原始的灌溉条件相结合，使农民在不改变现有的灌溉条件的情况下，使用最先进的设备。例如，一家一户的大棚使用时，只需自备一只汽油桶（棚内如有水池更好），将桶垫高50cm，将过滤器放在桶内，并与主管道连接，后接滴灌管。所有管道都是拼插件连接，如果是大棚较集中的地区，只需在水源附近建蓄水池，将过滤器放入水池中，水过滤后经管道送入各棚内，视情况可在蓄水池处装总阀，统一控制灌溉时间，也可在各棚内装分阀，由各棚主控制灌溉时间。整套系统无需计算机控制，无需大量的土木工程，运行时无需用电、用泵，靠50cm落差的自然大气压就可驱动整套系统运行，非常简单、易行。
但目前，研究生产重力滴灌灌水器的国外公司主要有:以色列的EIN-TAL公司、PLASTRO公司、NATEFIM公司等，国内对于重力滴灌灌水器的厂家几乎没有，所以灌水器价格较高。但首部枢纽和管路价格大大降低，因而广泛地适用于小户经营。
水肥一体化技术节本增效
水肥一体化是一项将施肥和灌溉结合进行的技术，是把固体的速效化肥溶于水中并以水带肥的施肥方式。一般在田间将化肥溶解并混合于水池中，以水为载体，灌溉的同时完成了施肥。肥料养分随灌溉水渗入到土壤中，再通过质流、扩散和根系截获等方式到达根表，为作物吸收利用。这种灌溉施肥方式的特点是达到了水肥一体化，施肥效率提高，可以减少施肥总量。每次施肥的多少，要根据作物种类和不同生育期需肥量的差异来配制，并且与所灌的水量相匹配。 这项技术的优点是灌溉施肥的肥效快，养分利用率提高。可以避免肥料施在较干的表土层易引起的挥发损失、溶解慢，最终肥效发挥慢的问题；尤其避免了铵态和尿素态氮肥施在地表挥发损失的问题，既节约氮肥又有利于环境保护。所以水肥一体化技术使肥料的利用率大幅度提高。据华南农业大学张承林教授研究，灌溉施肥体系比常规施肥节省肥料50%~70%；同时，大大降低了设施蔬菜和果园中因过量施肥而造成的水体污染问题。由于水肥一体化技术通过人为定量调控，满足作物在关健生育期“吃饱喝足”的需要，杜绝了任何缺素症状，因而在生产上可达到作物的产量和品质均良好的目标。

农业物联网监控系统有什么优势？它的优势体现在：通过摄像头与传感器，1实时监测空气温湿度、光照、降雨量、风速、风向、大气压力、气体浓度等数据，并通过设定相关报警阈值，实现即时报警，2精准控制种植环境指标。实时监测土壤水张力、土壤温湿度、水位、溶氧量、pH值等通过设定报警阈值，当土壤数据异常时，如湿度过高，系统自动发出预警消息提醒工作人员在手机上即可远程手动控制多个大棚的设施设备，包括风机、外遮阳、内遮阳、喷滴灌、侧窗、水帘、阀门、加温灯等。6系统可制定科学灌溉方案，

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