第十三章種植業物聯網系統應用機電工程學院務本崇實修德精業目錄Content大田農業物聯網系統應用設施農業物聯網系統應用果園農業物聯網系統應用01020313.1大田農業物聯網系統應用Basicprincipleandclassificationoftransformer13.1.1大田農業物聯網概述內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字

大田農業是指大規模種植的農作物的農業生產，一般來說，大田農業與精細農業的概念是一個相對的概念。大田農作物主要是指在我國都有大面積種植的作物，如小麥、水稻、玉米等。大田農業主要體現了農業生產的規模化及"小土"變大田的思想，是我國推行現代化農業發展的必然選擇。一般地，大田農業具有種植范圍廣、監測點多、布線復雜和供電難等特征。大田農業物聯網是農業物聯網的分支之一，針對以上問題，可以有效利用高精度土壤溫濕度傳感器和智能氣象站，遠程在線采集土壤璃情、氣象信息，實現璃情自動預報、智能決策灌溉用水量等。采用物聯網技術，進行精耕細作、準確施肥和合理灌溉是大田農業未來的發展目標。13.1.2大田農業物聯網特點內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字

大田農業有兩個最大的特點：種植區域面積廣而且地勢平坦，以東北平原大田種植為典型代表;由于種植區域面積廣闊平坦，種植區域內氣候多變。由于這兩大特點，因此對傳統農業中的農業信息傳輸技術有很大要求，同時也需要物聯網平臺監控有很大范圍，而且傳輸信號的穩定性也會受到野外天氣的影響。通常情況下，大田作業過程中的農業物聯網監控大田農業數據的采集并不具有高頻性和連續性的特點，因而，遠距離下的數據的低速可靠性傳輸成為大田農業的一項技術需求。

13.1.3大田農業物聯網系統組成內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字

智能感知平臺無線傳輸平臺運維管理平臺應用平臺13.1.3大田農業物聯網系統組成內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字

1.智能感知平臺

智能感知平臺作為整個大田農業物聯網系統平臺中的基層平臺，該平臺由兩部分組成∶土壤水分傳感器和土壤溫度傳感器，主要對農作物土壤所需的條件進行監測控制，是整個大田農業物聯網系統的基礎和第一鏈條。平臺主要通過對農作物生長的土壤、溫度、濕度等農作物生長所必需的外在條件監測來實現各項功能。智能氣象服務站，主要服務農作物在外生長所用的溫度、濕度、降水量、風速、風向及輻射情況等條件，具有作用綜合和服務范圍廣的特點。2.無線傳輸平臺大田農業信息的傳輸主要由無線傳輸平臺來實現。作為整個農業物聯網系統平臺的第二鏈條，無線傳輸平臺與智能感知平臺緊密相關。根據傳輸介質劃分，無線傳輸主要有以下兩大類傳輸方式∶GPRS、CDMA、3G無線網絡，因為這些移動通信載體具有無布線、易布置和可流動情況下工作的特點，所以可以應用于不利于布線布網的野外大田農作物種植場合;WLAN無線網絡，因其具有以太網、帶寬的優點，且屬于區域內的無線網絡，具備GPRS、CDMA、TD等網路的部分無線功能，這些將會是大田農業物聯網系統中無線傳輸平臺的發展方向之一。13.1.3大田農業物聯網系統組成內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字

3.運維管理平臺運維管理平臺作為整個系統平臺的第三鏈條，隸屬于管理平臺，與無線傳輸平臺緊密相關，是一種智能管理系統。灌溉遠程控制、灌溉自動控制、嫡情預測及農田水利管理等共同組成運維管理平臺。作業過程的實現是通過整合無線傳輸平臺傳遞的農作物及其環境信息，隨后通過對信息的處理在運維管理平臺開展平臺管理、調度、指揮等各項工作。例如，在處理旱情信息時，可通過旱情預報反映的信息，在運維管理平臺決定實施遠程灌溉，指導灌溉時間長短、用水量大小等。另外，大田農業管理涉及眾多方面的內容，只有運用智能化的運維管理平臺才能為其提供科學、精確、高效的管理策略。4.應用平臺應用平臺作為整個系統平臺的第四鏈條，是一個終端平臺，并且與運維管理平臺緊密相連。應用平臺主要由以下兩部分組成∶網絡技術應用平臺，主要包括手機短信、彩信，WAP平臺和互聯網訪問等，信息終端可以遠程加以了解和處理監測信息、預警信息等;網絡應用主體平臺，主要包括政府部門，如農業、水利和氣象等部門，這些部門通過整合大田農業系統中各環節信息，來實現農業生產的專業化、精細化、科學化。13.1.3大田農業物聯網系統組成內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字

13.1農田物聯網技術體系結構13.1.4土壤墑情監控系統內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字內容文字

1.土壤墑情監控系統的原理

對于長距離的數據收發的大田農業信息傳遞，一般采用GPRS或GSM傳輸方式。GPRS通信方式是在采集點采集數據后通過GPRS或GSM上傳網絡，用戶可利用一臺可上網的計算機登陸并查看數據，穩定可靠，無須擔心突然斷線，通信費用按流量計費，一般適用于數據量較大的應用場景中。圖13.2和圖13.3分別是土壤墑情檢測系統和全國土壤墑情監測系統登入界面。13.1.4土壤墑情監控系統

墑情監控系統建設主要含三大部分：墑情綜合監測系統，建設大田墑情綜合監測站，利用傳感技術實時觀測土壤水分、溫度、地下水位、地下水質、作物長勢和農田氣象信息，并匯聚到信息服務中心，信息中心對各種信息進行處理、分析，并向預警系統提供決策服務；灌溉控制系統，是在智能控制技術的基礎上，結合璃情監測的信息，對灌溉機井、渠系閘門等設備的遠程控制和用水量的計量，提高灌溉自動化水平；大田種植痛情和用水管理信息服務系統，為大田農作物生長提供合適的水環境，在保障糧食產量的前提下節約水資源。13.1.4土壤墑情監控系統

2.土壤增情檢測系統的特點網絡提取∶是指數據可通過GPRS傳輸到網絡上，用戶通過網絡查看或下載上傳的數據或曲線圖，后期可對數據進行分析、處理。短信或電話提取∶是指數據通過讀取命令給主機，即可實現手機接收數據，同時，還可通過打電話來提取數據。可用U盤在主機上直接將歷史數據導出。13.1.5農田環境監測系統

農田環境監測系統主要是對土壤、微氣象和水質等信息進行自動監測及遠程傳輸。根據農田檢測參數的集中程度，可以分別建設單一功能的農田墻情監測標準站、農田小氣候監測站和水文水質監測標準站，也可以建設規格更高的農田生態環境綜合監測站，利用農田生態環境綜合監測站可以同時采集土壤、氣象和水質參數。監測站具有低功耗、一體化設計的特點，供電來源來自太陽能，是綠色產品，而且具有良好的農田環境耐受性和一定的防盜性。13.1.5農田環境監測系統

在現實環境中，針對農田環境狀況復雜、監測難度大等問題，設計了基于WIA-PA標準無線傳感器網絡。農田環境參數的采集是通過無線傳感器節點來實現的，獲得的參數數據通過WIA-PA網絡發送至遠程服務器。參數數據通過遠程服務器的分析和存儲，遠程服務器會把超出閾值的數據及時通知管理者，管理者通過遠程服務器發送控制命令至傳感器節點，進而調節相關參數，從而實現遠程監測與控制。

以農田氣象監測系統建設為例，來闡述農田環境監測的過程和作用。氣象信息采集系統、數據傳輸系統和執行設備管理和控制系統共同組成農田氣象監測系統。其中，氣象信息采集系統，是指用于采集氣象變化信息的各種傳感器，如雨量傳感器、空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、風速風向傳感器、土壤水分傳感器、土壤溫度傳感器和光照傳感器等；數據傳輸系統，是指無線傳輸模塊將采集到的數據通過GPRS無線網絡將與之相連的用戶設備傳輸到Intermet中一臺主機上，可以達到遠程傳輸的目的及實現數據的透明傳輸；執行設備管理和控制系統，其中執行設備是指以二氧化碳生成器、灌溉設備等為主的用來調節大田小氣候變化的各種設備；而控制設備是指掌控數據采集設備和執行設備工作的數據采集控制模塊，這些模塊通過智能氣象站系統的設置，掌控數據采集設備的運行狀態；根據智能氣象站系統所發出的指令，隨時控制執行設備的開啟/關閉。13.1.5農田環境監測系統

13.1.5農田環境監測系統

13.1.6測土配方施肥管理系統

1.測土配方施肥系統簡介測土配方施肥管理系統是根據測土配方施肥的各個關鍵點設置，生成合理的施肥方案，是一種具有很強服務能力的軟件服務系統。該系統包括∶測土數據管理系統和測土數據應用系統兩大部分。測土數據管理系統完成對測土數據的存儲、施肥配方的管理和施肥配方的評價三方面的工作;測土數據應用系統的作用是完成對測土數據的查詢、施肥配方的生成和測土配方施肥的指導。其中，系統的主要用戶群為普通農民，而系統的維護和管理人員則是農業領域技術專家。2.測土配方施肥的原理測土配方施肥是在作物需肥規律、土壤供肥性能和肥料效應的指導下，在土壤測試和肥料田間試驗基礎上，提出氮、磷、鉀及中量、微量元素等肥料的施用數量、施肥時期和施用方法。測土配方施肥技術的關鍵是協調并解決作物需肥與土壤供肥之間的矛盾，實現作物各樣分平衡供給，在滿足作物需求的同時，提高資源利用率和降低環境污染。通俗地講，就是普通農民在農業技術專家的指導下科學地施肥。13.1.6測土配方施肥管理系統

3.系統功能和特點測土配方施肥系統主要分為測土數據管理和應用兩大子系統。測土數據管理系統主要服務于農技推廣專家，是關于測土數據和基本信息的維護管理，其主要包含農技專家管理、測土數據管理、施肥配方管理、肥料管理、測土配方分析、測土配方知識管理、農資供應站管理和調查問卷管理等功能。測土數據應用系統主要服務于基層農業生產人員，是測土數據應用、施肥配方應用、對施肥配方進行評價、學習測土配方基本理論知識的平臺。主要包含測土數據查詢、作物種植施肥配方、農資供應查詢、測土配方施肥技術查詢、視頻面對面和測土配肥意見反饋等功能。測土配方施肥系統有如下特點∶①測土配方施肥業務全過程的管理；②支持多種應用方式，最大化服務范圍；③多樣的展現形式，易于農民接受；④科學的施肥配方算法，形成科學的施肥配方；⑤測土配方施肥的宣傳和培訓平臺；⑥視頻面對面的集成，利于專家和農民的交流；⑦調查和反饋系統使得系統形成統一的閉環平臺；⑧可組合的模塊方式，適合各種應用；⑨支持數據采集的多種模式，簡化測土信息錄入;⑩接受定制開發，滿足個性化需求。13.1.7大田作物病蟲害診斷與預警系統

病蟲害對農作物的產量有著極大的影響，嚴重的病蟲害會導致農作物大量減產。因此，建設大田農作物病蟲害診斷與預警系統對確保農作物產量有著舉足輕重的作用，而科學地監測、預測并進行事先的預防和控制，對農業增收意義重大。大田作物病蟲害發生嚴重、病蟲害專家匱乏、農民教育程度偏低、政府宣傳力度及科技服務不到位等問題是目前大田農作物病蟲害監測診斷與預警系統建立的關鍵所在。大田病蟲害的監測診斷可通過Web、電話、手機等設備接收來自專家系統的幫助。該系統可實現農業病蟲害診斷、防治、預警等知識表示、問題求解與視頻會議、呼叫中心、短消息等新技術的有效集成，實現了通過網絡診斷、遠程會診、呼叫中心和移動式診斷決策多種模式的農業病蟲害診斷防治體系。大田作物病蟲害遠程診治和預警平臺的體系結構分為5層，由基礎硬件層、基礎信息層、應用支撐平臺、應用層和界面層組成。13.1.7大田作物病蟲害診斷與預警系統

圖13.6大田作物病蟲害遠程診治和預警平臺體系Basicprincipleandclassificationoftransformer13.2設施農業物聯網系統應用13.2.1設施農業的概述

1.設施農業的介紹

設施農業是一種新型的農業生產方式，主要通過借助溫室及相關配套裝置來適時調節和控制作物生產環境條件。設施農業融合特定功能的工程裝備技術、管理技術及生物信息技術等，用來控制作物局部生產環境，為農、林、牧、副、漁等領域提供相對可控的環境條件，如溫濕度、光照等環境條件。智能控制相較于人工控制的最大好處是可維持相對穩定的局部環境，減少因自然因素造成的農業生產損失。設施農業因其采用了大量的傳感器如溫濕度、光照等傳感器，攝像頭、控制器等，加之又融合3G網絡技術，使得設施農業智能化程度飛速提升，在保證作業質量的前提下有效地提高了工作效率。傳感器，作為設施農業物聯網技術中的關鍵一環，常見的如溫濕度、光照、壓敏、CO2、pH等傳感器在設施農業中可對作物生長環境及生長狀態等進行有效監測。其實物見下圖。13.2.1設施農業的概述

農業物聯網常用傳感器13.2.2設施農業物聯網技術發展的背景

設施農業因其可提高單位面積土地使用率等突出成效而得到較快發展。設施農業是一個相對可以調節的人工環境，棚內環境對作物的生產影響很大，大量的農民開始從事設施農業如果對調節這種環境的意識不足，而作業又很粗放，我們推廣隊伍的專家數量有限，農民遇到技術問題的時候，不能夠快速地得到充分的服務，這也是亟待解決的問題。對于外界的氣象條件發生突變，尤其是在北方地區，如果在夜間發生大降溫、下雪等，可能會造成不可挽救的損失。所以設施農業物聯網應用系統的誕生將把溫室的溫度、濕度、光度等參數通過手機的無線通信傳輸到互聯網的平臺上來，互聯網的平臺可以監測大量溫室，數據會顯示發生異常的溫室，這個系統會立刻自動地以短信的形式發到農戶的手機上，對異常情況提出預警，以便進一步采取措施。這就是設施農業物聯網應用系統的產生背景。13.2.3設施農業物聯網監控系統

設施農業物聯網以全面感知、可靠傳輸和智能處理等物聯網技術為支撐和手段，以白動化生產、最優化控制和智能化管理為主要生產方式，是一種高產、高效、低耗、優質、生態、安全現代化農業發展模式與形態。主要由設施農業環境信息感知、信息傳輸和信息處理這三個環節構成。各個環節的功能和作用如下：（1）設施農業物聯網感知層。設施農業物聯網的應用一般對溫室生產的7個指標進行監測，即通過土壤、氣象和光照等傳感器，實現對溫室的溫、水、肥、電、熱、氣和光進行實時調控與記錄，保證溫室內有機蔬菜和花卉在良好環境中生長。（2）設施農業物聯網傳輸層。一般情況下，在溫室內部通過無線終端，實現實時遠程監控溫室環境和作物長勢情況。手機網絡或短信是一種常見的獲取大田傳感器所采集信息的方式。（3）設施農業物聯網智能處理層。通過對獲取的信息的共享、交換、融合，獲得最優和全方位的準確數據信息，實現對設施農業生產過程的決策管理和指導。結合經驗知識，并基于作物長勢和病蟲害等相關圖形圖像處理技術，實現對設施農業作物的長勢預測和病蟲害監測與預警功能。各溫室的局部環境狀況可通過監控信息輸送到信息處理平臺，這樣可有效實現室內環境的可知可控。13.2.3設施農業物聯網監控系統

13.2.4設施農業物聯網應用系統的功能

1.設施農業物聯網應用系統的便捷功能農戶可以隨時隨地通過自己的手機或者計算機訪問到這個平臺，可以看到自己家溫室的溫度和濕度及各項數據。這樣農戶就不用隨時擔心溫室的溫度、濕度、水分等。2.設施農業物聯網應用系統的遠程控制功能遠程控制功能，對于一些相對大的溫室種植基地，都會有電動卷簾和排風機等，如果溫室里有這樣的設備就可以自動地進行控制。例如，當室外問題低于15℃時溫室設備就會自動監測到，這時就會控制卷簾放下，設定好這樣的程序之后系統會自動控制卷簾，并不需農戶親自到溫室進行操作，極大地方便了農戶對溫室進行管理。在溫室的設備上設置攝像頭，攝像頭可以幫助農民與專家進行診斷對接，這樣既可以方便農戶咨詢問題，也可以讓專家為更多的農戶服務。例如，發生特殊病蟲害，農戶可以將其拍下來告訴專家，專家再來提供服務，流程非常簡單且易于操作。13.2.4設施農業物聯網應用系統的功能

3.設施農業物聯網應用系統的查詢功能農戶可以通過查詢功能隨時隨地用移動設備登錄查詢系統，可以查看溫室的歷史溫度曲線，以及設備的操作過程。查詢系統還有查詢增值服務功能，當地惠農政策、全國的行情、供求信息、專家通道等，實現有針對性的綜合信息服務，歷史溫濕度曲線就是每天都是這樣的規律，當規律打破出現異常的時候，它會立刻得到報警，報警功能需要預先設定適合條件的上限值和下限值，超過限定值后，就會有報警響應。13.2.4設施農業病蟲害預測預警系統

設施農業病蟲害預測預警系統可有效解決病蟲害的預報數據，并及時發布預處理結果，實現病蟲害發生前期、中期的預警分析、病蟲害蔓延范圍時空疊加分析；大棚對周邊地區病蟲害疫情進行防控預案管理、捕殺方案輔助決策、防控指令與蟲情信息上傳下達等功能，為設施病蟲害聯防聯控提供分析決策和指揮調度平臺。因此系統包括以下4個部分：病蟲害實時數據采集模塊、病蟲害預測預報監控與發布模塊、各區縣重大疫情監測點數據采集與防控聯動模塊、病蟲害聯防聯控指揮決策模塊，具體下圖所示。13.2.4設施農業病蟲害預測預警系統

（1）病蟲害實時數據采集模塊∶主要是實時采集各基地的病蟲害信息數據，并在數據庫中存儲，為后續的疫情監測提供服務。

（2）病蟲害預測預報監控與發布模塊∶將上述采集的數據進行統計分析，發布并及時顯示分析結果及解決方案，方便相關人員進行瀏覽和查詢病蟲害相關信息。

（3）各區縣重大疫情監測點數據采集與防控聯動模塊∶此模塊負責實現上級控制中心與各區縣現有重大疫情監測點系統的聯網，實現數據的實時采集，實現上級防控指揮命令和文件的下達，實現各區縣聯防聯控的進展交流和上級匯報。

（4）病蟲害聯防聯控指揮決策模塊∶綜合以上各環節信息，發布指揮決策包括病蟲害聯防聯控預案制定、遠程防控會商決策、防控方案制定與下發、遠程防控指揮命令實時下達、疫情防控情況匯報與匯總及監控區域的聯防聯控指揮及決策。13.2.5設施農業病蟲害預測預警系統

（1）病蟲害實時數據采集模塊∶主要是實時采集各基地的病蟲害信息數據，并在數據庫中存儲，為后續的疫情監測提供服務。

（2）病蟲害預測預報監控與發布模塊∶將上述采集的數據進行統計分析，發布并及時顯示分析結果及解決方案，方便相關人員進行瀏覽和查詢病蟲害相關信息。

（3）各區縣重大疫情監測點數據采集與防控聯動模塊∶此模塊負責實現上級控制中心與各區縣現有重大疫情監測點系統的聯網，實現數據的實時采集，實現上級防控指揮命令和文件的下達，實現各區縣聯防聯控的進展交流和上級匯報。

（4）病蟲害聯防聯控指揮決策模塊∶綜合以上各環節信息，發布指揮決策包括病蟲害聯防聯控預案制定、遠程防控會商決策、防控方案制定與下發、遠程防控指揮命令實時下達、疫情防控情況匯報與匯總及監控區域的聯防聯控指揮及決策。13.2.6設施農業物聯網重點應用領域

1.設施種植領域物聯網應用設施種植領域物聯網應用的發展目標是實現農作物生長過程信息的感知、采集、輸送、存儲、處理等系列過程的集約、精細和智能化。同時，以優質、高產、高效、可持續發展為宗旨，融合信息采集技術、實時監控技術等系列技術來實現設施作物生長過程的控制。2.設施養殖領域物聯網應用設施養殖領域物聯網應用的發展目標是實現養殖過程的智能、自動和精準化。通過物聯網在系統架構、網絡結構、智能監控技術上的優勢來促進現代畜牧業規模化、集約化、信息化的生產特點。通過物聯網技術及設施養殖的高速融合，可進一步實現養殖環境的智能控制。3.農業資源環境監測物聯網應用農業資源環境物聯網應用的發展目標是建立農產品生長環境、農產品品質監測等溯源體系。在相關技術的支持下，通過對動植物生長自然環境因子的監測、分析、預警等來實現農產品產地關鍵性環境參數的智能采集、環境實時監控與跟蹤。13.2.6設施農業物聯網重點應用領域

4.農產品加工質量安全物聯網應用農產品加工質量安全物聯網應用的發展目標是建立農產品電子溯源標準化體系。通過系列設備、相關技術支持，通過對農產品生長、加工中心區的環境的監測，來建立實時高效快捷的農產品監控系統，以保證農產品從產地到餐桌的安全衛生。5.農村信息智能化推送服務物聯網應用

農村信息智能化推送服務物聯網應用的發展目標是融合各方資源，在物聯網等平臺的支撐下，服務"三農"。同時應用相關技術手段，開展農村現代遠程教育等信息咨詢和知識服務，推廣相應科技成果。6.開發應用綜合智能管理系統

開發應用綜合智能管理系統的發展目標是綜合應用物聯網的自主組網技術、寬帶傳輸技術、云服務技術、遠程視頻技術等，將示范區域內各類智能化應用子系統集成于一個綜合平臺，實現遠程實時展示、監控與統一管理。Basicprincipleandclassificationoftransformer13.3果園農業物聯網系統應用13.3.1我國種植業物聯網技術特點

我國種植業物聯網技術特點：

大田種植業所涉及的種植區域多為野外區域，農業區域有如下兩個最大的特點∶第一，種植區面積廣闊且地勢平坦開闊，以這種類型區的典型代表東北平原大田種植區為代表。第二，由于種植區域幅員遼闊，造成種植區域內氣候多變。

農業種植區的上述兩個重要特點直接決定了傳統農業中農業生產信息傳輸的技術需求。由于種植區面積一般較為廣闊，造成我們物聯網平臺需要監控的范圍較大，且野外傳輸受到天氣等因素的影響傳輸信號穩定性成為關鍵。而農業物聯網監控數據采集的頻率和連續性要求并不太高，因此遠距離的低速數據可靠性傳輸成為一項需求技術。且由于傳輸距離較遠，數據采集單元較多，采用有線傳輸的方式往往無法滿足實際的業務需求，也不切合實際，因此一種遠距離低速數據無線傳輸技術成為了傳統農業中農業信息傳輸需求的關鍵技術需求。13.3.2大田種植物聯網總體框架

13.3.2大田種植物聯網總體框架

①感知層主要包括農田生態環境傳感器、土壤境情傳感器、氣象傳感器、作物長勢傳感器、農田視頻監測傳感器，灌溉傳感器（水位、水流量），田間移動數據采集終端等。重點實現對大田作物生長、土壤狀態、氣象狀態和病蟲害的信息進行采集。②傳輸網絡傳輸網絡包括網絡傳輸標準、PAN網絡、LAN網絡、WAN網絡。通過上述網絡實現信息的可靠和安全傳輸。③種植業物聯網服務平臺種植業物聯網服務平臺服務架構體系，主要分成三層架構∶基礎平臺、服務平臺、應用系統。Basicprincipleandclassificationoftransformer13.4墑情監控系統13.4墑情監控系統

境情監控系統建設主要含三大部分。一是建設墑情綜合監測系統，建設大田墑情綜合監測站，利用傳感技術實時觀測土壤水分、溫度、地下水位、地下水質、作物長勢、農田氣象信息，并匯聚到信息服務中心，信息中心對各種信息進行分析處理，提供預測預警信息服務;二是灌溉控制系統，主要是利用智能控制技術，結合墑情監測的信息，對灌溉機井、渠系閘門等設備的遠程控制和用水量的計量，提高灌溉自動化水平;三是構建大田種植壤情和用水管理信息服務系統，為大田農作物生長提供合適的水環境，在保障糧食產量的前提下節約水資源。系統包括∶智能感知平臺、無線傳輸平臺、運維管理平臺和應用平臺。13.4墑情監控系統

墑情監控系統總體結構圖13.4墑情監控系統

墑情監控系統針對農業大田種植分布廣、監測點多、布線和供電困難等特點，利用物聯網技術，采用高精度土壤溫濕度傳感器和智能氣象站，遠程在線采集土壤墑情、氣象信息，實現墑情（旱情）自動預報、灌溉用水量智能決策、遠程/自動控制灌溉設備等功能。該系統根據不同地域的土壤類型、灌溉水源、灌溉方式、種植作物等劃分不同類型區，在不同類型區內選擇代表性的地塊，建設具有土壤含水量，地下水位，降雨量等信息自動采集、傳輸功能的監測點。監控系統設備、監控終端和配套軟件平臺見下圖：墑情監控系統終端設備和控制終端13.4墑情監控系統

墑情監控系統——墑情監測平臺13.4墑情監控系統

墑情監控系統—灌溉設備控制平臺

通過灌溉預報軟件結合信息實時監測系統，獲得作物最佳灌溉時間、灌溉水量及需采取的節水措施為主要內容的灌溉預報結果，定期向群眾發布，科學指導農民實時實量灌溉，達到節水目的。該設備可實現對灌區管道輸配水壓力、流量均衡及調節技術，實現灌區管道輸配水關鍵調控設備（設施），并完成監測。Basicprincipleandclassificationoftransformer13.5農田環境監測系統13.5農田環境監測系統

以農田氣象監測系統建設為例（見下圖），該系統主要包括三大部分。一是氣象信息采集系統，是指用來采集氣象因子信息的各種傳感器，主要包括雨量傳感器、空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、風速風向傳感器、土壤水分傳感器、土壤溫度傳感器、光照傳感器等，二是數據傳輸系統，無線傳輸模塊能夠通過GPRS無線網絡將與之相連的用戶設備的數據傳輸到Internet中一臺主機上，可實現數據遠程的透明傳輸；三是設備管理和控制系統。執行設備是指用來調節農田小氣候各種設施，主要包括二氧化碳生成器、灌溉設備；控制設備是指掌控數據采集設備和執行設備工作的數據采集控制模塊，主要作用為通過智能氣象站系統的設置，掌控數據采集設備的運行狀態；根據智能氣象站系統所發出的指令，掌控執行設備的開啟/關閉。13.5農田環境監測系統

農田氣象監測設備Basicprincipleandclassificationoftransformer13.6施肥管理測土配方系統13.6施肥管理測土配方系統

①地力評價與農田養分管理是利用測土配方施肥項目的成果對土壤的肥力進行評估，利用地理信息系統平臺和耕地資源基礎數據庫，應用耕地地力指數模型，建立縣域耕地地力評價系統，為不同尺度的耕地資源管理、農業結構調整、養分資源綜合管理和測土配方施肥指導服務。②施肥推薦系統是測土配方的目的，借助地理信息系統平臺，利用建立的數據庫與施肥模型庫，建立配方施肥決策系統，為科學施肥提供決策依據。地理信息系統與決策支持系統的結合，形成空間決策支持系統，解決了傳統的配方施肥決策系統的空間決策問題，以及可視化問題。目前GIS與虛擬現實技術（虛擬地理環境）的結合，提高了GIS圖形顯示的真實感和對圖形的可操作性，進一步推進了測土配方施肥的應用。

利用信息技術開發計算機推薦施肥系統、農田監測系統被證明是推廣農田種植信息化的有效技術措施。根據以往研究的經驗，應著重系統屬性數據庫管理的標準化研究，建立數據庫規范與標準，加強農業信息的可視化管理，以此來實現任意區域信息技術的推廣應用。Basicprincipleandclassificationoftransformer13.7

大田作物病蟲害診斷與預警系統13.7大田作物病蟲害診斷與預警系統

農業病蟲害診斷與預警系統體系架構圖

大田作物病蟲害遠程診治和預警平臺的體系結構分為五層，由基礎硬件層、基礎信息層、應用支撐平臺、應用層、界面層組成，如下所示。13.7大田作物病蟲害診斷與預警系統

①訪問界面層該層是直接面向用戶的系統界面。用戶可以通過多種方法訪問系統并與系統交互，訪問方式包括手機網站、電話等。要求界面友好，操作簡單。②應用層提供所有的信息應用和疾病診斷的業務邏輯。主要包括分解用戶診斷業務請求，通過應用支撐層進行數據處理，并將返回信息組織成所需的格式提供給客戶端。③應用支撐層構建在J2EE應用服務器之上，提供了一個應用基礎平臺，并提供大量公共服務和業務構件，提供構件的運行、開發和管理環境，最大限度提高開發效率，降低工程實施、維護的成本和風險。④信息貴源層整個系統的信息資源中心，涵蓋所有數據。它是信息資源的存儲和積累，為農業病蟲害診治應用提供數據支持。⑤基礎平臺層該層為系統軟硬件以及網絡基礎平臺，分為三部分∶系統軟件、硬件支撐平臺和網絡支撐平臺。其中，系統軟件包括中間件、數據庫服務器軟件等;硬件支撐平臺包括主機、存儲、備份等硬件設備;網絡支撐為系統運行所依賴的網絡環境。13.7大田作物病蟲害診斷與預警系統

大田種植作物病蟲害自測系統Basicprincipleandclassificationoftransformer13.8

農機調度管理系統13.8農機調度管理系統

農機調度管理系統是一個依托GSM數字公眾通信網絡、全球導航衛星系統和地理信息系統技術為各省市縣鄉的農機管理部門和農機合作組織提供作業農機實時信息服務的平臺。農機調度系統主要是農機管理人員根據下達的作業任務，通過對收割點位置、面積等信息分析，推薦最適合出行的農機數，并規劃農機的出行路線。同時該輔助模塊通過對歷史作業數據統計分析，實現對各作業的效率，油耗成本考核，推薦出行農機操作員。該系統通過對車臺傳回的數據進行處理分析，可以準確獲取當前作業農機的實時位置、油耗等數據。實時跟蹤顯示當前農機的作業情況，提供有效作業里程、油耗等數據的統計分析，并可提供農機歷史行走軌跡的檢索和回放，實現對農機作業的遠程監控，輔助管理者進行作業調度，提供農機作業服務的效率。13.8農機調度管理系統

農機監控調度系統主要包括三個部分∶車載終端，監控服務器端，客戶端監控終端。①車載終端安裝在作業農機上的集成了GPS定位模塊、GPRS無線通信模塊、中心控制模塊和多種狀態傳感器的機載終端設備。通過GPS模塊獲取農機地理位置（經度、緯度、海拔）數據，同時通過外接的油耗傳感器、燈信號傳感器、速度傳感器等獲取農機實時狀態數據，然后將這些數據通過GPRS無線通信模塊上傳到監控服務器端。②監拉服務器端在邏輯上分為車載終端服務器、監控終端服務器、數據庫服務器三個部分。車載終端服務器主要負責與車載終端進行通信，接收各個車載終端的數據并將這些數據存儲到調度中心的數據庫中，同時可以向車載終端發出控制指令和調度信息。監控終端服務器主要與客戶端調度中心進行交互，解析和響應客戶端的請求，從數據庫中提取數據返回給客戶端。數據庫服務器統一存儲和管理農機的位置、狀態、工作參