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农业物联网研究与应用现状及发展对策研究   

时间:2016-03-08 11:37 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:葛文杰、赵春江 点击次数:

  摘要:衣业物联网是新一代信息技术在衣业领域的高度集成和综合运用,对我国衣业信息化发展具有重要引领作用,改变了传统衣业生产方式,促进了衣业向智能化、精细化方向的转变。本文对衣业物联网概念和技术体系构成进行了分析,总结了国内外衣业物联网感知技术、通讯传输技术和应用关键技术的研究进展,分析了我国衣业物联网发展的主要问题,从研究重点、发展布局、推进路径、应用模式和可持续发展机制等方面,提出了我国衣业物联网应用发展的对策。
  关键词:农业物联网  传感器  发展现状  发展对策
  引言
  物联网概念于1999年由美国麻省理工学院提出[1]。2008年底,IBM向美国政府提出“智慧地球”战略后,物联网迅速得到很多国家的高度关注[2]。2009年,欧盟提出“物联网行动计划”,日本政府启动“i-Japan战略2015”,韩国颁布《物联网基础设施构建基本规划》[3]。我国高度重视物联网技术发展,将物联网作为国家战略性新兴产业的一项重要组成内容,采取了多项政策性措施全面推动其在各行业应用发展[4-5]。2013年,国务院发布《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》,并启动实施包括顶层设计、标准制定、技术研发、应用推广、产业支撑、商业模式、安全保障、政策法规和人才培养等方面的10个物联网发展专项行动计划。农业是物联网重要的应用领域,物联网技术与农业生产、经营、管理、服务全产业链的深度融合,对改造传统农业、提升农业现代化水平具有重要意义[3-7]。
   农业物联网是指通过农业信息感知设备,按照约定协议,把农业系统中动植物生命体、环境要素、生产工具等物理部件和各种虚拟“物件”与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现对农业对象和过程智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。农业物联网“人-机-物”一体化互联,可帮助人类以更加精细和动态的方式认知、管理和控制农业中各要素、各过程和各系统,极大提升人类对农业动植物生命本质的认知能力、农业复杂系统的调控能力和农业突发事件的处理能力。目前,世界范围内农业物联网技术研究广泛深入,但应用上总体处于试验示范阶段,本文对农业物联网研究与应用现状、问题和发展对策进行探讨[3,5]。
  1农业物联网技术研究进展
  1.1农业物联网技术组成
  农业物联网由感知层、传输层和应用层构成[6]。其中感知层由各种感知器和传感器节点组成,实现对土壤水分、苗情长势等农业对象或动植物行为等过程的信息获取;传输层主要是将感知层获取的各类数据信息,通过有线或无线方式传输到应用层;应用层主要进行信息处理、建模和决策,实现对农业生产过程的管理控制[6]。
  1.2农业物联网感知技术
  感知技术是农业物联网的关键,传感器是感知技术的核心[6]。近年来,农业传感器技术发展很快,概括起来主要包括农业环境传感器[8-32]和农业动植物本体(生命)信息传感器[8,33-53]。目前,光温水气热等常规环境传感器已比较成熟,土壤传感器是研究的重点[7]。从原理方法上,电子和电磁学方法用于测量土壤电阻、电导率、电容等参数,但受土壤组成影响较大[9,13,19];通过电磁波测量土壤电磁反射或吸收能量水平的方法可对土壤结构和物理化学性质进行测量1329;电化学方法(通过离子选择性膜电极与被测离子溶液间的电位输出)可测量土壤中的某些离子,但需依赖一定的制样过程&3。由于土壤的组成复杂、物理化学性质各异,土壤氮素的快速和原位测量传感器是国际上的难点。动植物生命体信息传感器也是传感器研究的难点,目前主要采用光学和电磁学等物理学原理,根据被测对象性质和特点不同,选择从X射线到超声波不同敏感波段进行检测,由检测到的物理参量通过模型间接计算出反映动植物生命特征的生理(形态)生化参量,但由于动植物生命过程非常复杂,要实现动植物生命信息准确探测感知,必须在生命过程的物理表征机理和计量模型上实现突破。

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