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數字農業概述范文1
關鍵詞：灌溉；自動化控制；應用；發展方向
中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A 文章編號：
1 前言
滴灌作為一種新型的節水灌溉技術，在缺水比較嚴重的國家和地區顯示出前所未有的節水能力，近年來，我國以新疆為代表的干旱地區將滴灌技術與薄膜覆蓋栽培技術結合起來，大面積應用于棉花生產，截至2005年，全疆已推行棉花滴灌700萬畝，其推廣速度之快、面積之大，在國內外都是前所未有的。但是，由于現有的滴灌系統基本上采用人工控制球閥進行灌溉，受長期溝灌傳統思維影響，加上灌溉閥門分散開關閥困難，種植戶不能嚴格按照設計灌溉時間、周期、次序進行灌溉，造成輪灌制度得不到有效執行，最終造成滴灌系統運行不正常，很難達到預期的節水增產目的。
為了解決這個問題，只有通過以下途徑：1．嚴格執行灌溉制度，達到水利設計要求；2．提高設備運轉效率，保證灌溉均勻度；3．根據棉花不同生育期的蓄水規律合理分配灌水量；4．根據不同時期氣候情況靈活調整灌溉計劃；5．減輕勞動強度，提高勞動生產率。而這些問題僅靠加強培訓力度、規范管理是不能徹底解決的。只有通過自動化控制灌溉，降低人為因素影響，以上幾個方面問題才能得到有效解決。
2 灌溉自動化控制的技術實現
2.1 系統基本原理
灌溉自動化控制系統是由中央監控計算機、首部控制站、田間控制站、閥門控制器、電磁閥、及相關的軟件系統組成的一套自動化控制系統。中央監控計算機根據棉花需水規律和生長情況制定符合水利學要求的輪灌計劃，并將該計劃下達到首部控制站、首部控制站接收到灌溉計劃后可以直接執行也可以進行修改后下發轉換成控制指令發送到對應的田間控制站，田間控制站收到指令后控制對應的閥門控制器和電磁閥的開啟和關閉從而實現灌溉計劃。
2.2系統組成和結構
本系統由一套中央監控站、多個首部控制站、多套田間控制站、多臺閥門控制器和電磁閥組成另外還有相應的通訊系統和系統軟件作為支撐。系統結構參見《滴灌自動化系統結構示意圖》。
2.2.1中央監控站
中央監控級由中央監控計算機、GSM/GPRS/CDMA模塊、internet連接設備和相應的軟件構成:計算機提供友好的人機界面便于管理人員操作；GSM/GPRS/CDMA模塊負責與各田間灌溉控制器進行數據通訊；internet連接設備負責將本地數據提供給更高級的管理者。
同時中央監控級也是其他管理者通過互聯網（internet）訪問和操作整個滴灌自動化控制系統得橋梁。
2.2.2首部控制站
首部控制站由觸摸屏、計算機、GSM/GPRS/CDMA模塊和相應的軟件構成:計算機提供友好的人機界面便于管理人員操作；GSM/GPRS/CDMA模塊負責與中央監控站和各田間控制站進行數據通訊。
2.2.3田間控制站
田間灌溉控制器帶有GSM/GPRS/CDMA通訊功能，它接收中央監控站的控制指令按程序開啟或關閉相應的電磁閥。根據電磁閥的地理分布情況的不同每個田間控制器帶1~32組電磁閥。
2.2.4電磁閥
電磁閥是整個系統的最末端執行機構，它負責接收開關閥的電信號最終將水輸送到滴灌帶中。
2.3滴灌自動控制系統的三個基本要求：
2.3.1經濟性
經濟性是棉田膜下滴灌自動化控制系統的基本要求，只有農民用的起的才是有生命力的；只有為使用者帶來效益才會給生產這帶來長期的利益。
節約資金應該從四個方面考慮：第一是一次性投資少、第二是避免重復投資、第三是系統擴充投資少、第四是系統運行和維護費用少。
2.3.2可靠性
可靠性也是系統主要的性能，因為農時不等人，只有可靠才會讓使用者放心。
2.3.3實用性
實用性是為了讓用戶方便地使用，并且留有擴充和發展的余地，這就要求用戶可以用簡單的方式操作和管理自己的系統，不需要很多專業知識。
2.4滴灌自動化控制系統的技術特點
控制地域面積大：灌溉控制系統所控制的區域非常寬闊，少則幾百畝多則幾萬畝。
控制點分布分散：田間需要控制和測量的點非常分散，如電磁閥、濕度傳感器等。
田間布線條件較差：因為田間有犁地等機械化作業，還有鼠害都會危及地下的電纜。
通訊和供電成本很高： 由于控制點的分散性使得控制系統總體成本中通訊和供電的成本高于控制的成本。
設備環境條件差：大部分設備處于室外環境，高溫、潮濕、日曬、雨淋。
要求便于管理和維護：設備管理條件較差，因為設備使用者為農民，一般不具備維護和維修能力。
2.5滴灌自動化系統的功能描述
2.5.1自動灌溉功能
方式一：依據多種參數進行決策的自動灌溉
系統根據自動采集和人工錄入的地塊信息、灌溉系統信息、棉花品種、生長階段、土壤性質、土壤成分、天氣預報、天氣實況、積溫值等多種參數，根據專家數據庫進行綜合分析和計算，自動產生灌溉和施肥計劃。每次灌溉計劃產生后系統自動發送短信給管理人員請求審批，管理人員直接批準該灌溉計劃也可以調整該灌溉計劃或拒絕該計劃，經過管理人員審批的計劃由系統負責自動執行。管理人員也可強行終止正在執行的灌溉計劃。
方式二：以土壤濕度為主參數進行自動灌溉
系統設有土壤濕度傳感器對典型點的土壤濕度進行連續的測量，以多點土壤濕度指標為主要依據進行自動灌溉，灌溉量按地塊面積比例均勻分配到每個輪灌區，由田間灌溉控制器自動執行灌溉任務。
方式三：以預先制定程序為主進行自動灌溉
系統允許操作人員預先設定一段時間（可以是一次也可以是整個灌溉期）的灌溉計劃，系統按照該灌溉計劃自動進行灌溉。同時根據近期天氣情況（和降雨量）對灌溉計劃進行修正。最后系統將修正后的灌溉計劃傳給田間灌溉控制器自動執行灌溉任務。
2.5.2手動遙控灌溉功能
允許通過中央監控站、首部控制站或授權的手機直接操作電磁閥進行灌溉控制和濕度信號讀取。
2.5.3手動就地灌溉功能
系統所用的每一個電磁閥都帶有手動開關，在電動控制出現問題的時候可以實現就地控制，以確保灌溉不會因自動化系統故障而無法操作。
2.5.4土壤濕度測量
每一個田間灌溉控制器都可以配置土壤濕度傳感器，能夠自動定時測量土壤濕度并進行記錄，如果中央監控系統需要可以隨時查詢，同時系統也會定時將當天的土壤濕度曲線傳送到首部控制站和中央監控站。
2.5.5均衡施肥
系統根據所要施肥（藥）的數量和各輪灌組的地塊面積通過自動施肥機均勻分配肥（藥）量。
2.5.6圖像采集和傳輸功能：
系統具有圖像采集和傳輸功能，可以根據需要隨時拍攝田間的照片傳輸到首部控制站，用來監控棉花的生長過程和灌溉情況。此功能作為一種可選的功能。
2.5.7遠程通訊功能：
每一個田間灌溉控制器可以通過GSM/GPRS/CDMA 移動電話網實現與首部控制站和中央監控站的數據通訊，從而對灌溉系統實現遙控和遙測。使管理人員可以通過計算機了解所有灌區的當前土壤濕度、灌溉狀態和灌溉歷史記錄。
2.5.8灌溉數據統計功能：
系統自動記錄每個電磁閥總共開啟時間由此可以計算出每個電磁閥的灌溉總用水量。再根據每個電磁閥與地塊的隸屬關系可以計算出每塊地的灌溉量等統計數據。
2.5.9保安防盜功能：
由于田間控制箱放置在田間，處于無人看守狀態比較容易被盜，所以系統設有防盜裝置，如果有人非法開啟田間控制箱或者田間控制箱體受到劇烈沖擊，系統就會自動發出報警短信到中央監控站和管理人員的手機上。
2.5.10 設備故障保護和報警：
系統自動監視各主要設備的運行狀態，一旦發現故障會自動發出報警信息，同時系統還會準確的指出故障位置和故障類型。例如，當太陽能供電不足電池電壓降低到一定程度時系統就會發出電池電壓過低的信號，并提示維護人員檢查太陽能電池板。
3 滴灌自動化系統在兵團的應用情況
灌溉自動化控制是信息技術在農業生產的具體應用，是現代農業發展的方向。并已成為新疆生產建設兵團發展精準農業技術、實現農業生產全程機械化和體現規?；洜I效益的必由之路。
近年來新疆生產建設兵團許多師、團在滴灌自動化方面已做出了有益的嘗試取得了豐碩的成果和寶貴的經驗。部分師、團在完成了小面積的試用、取得了成熟經驗的基礎上把它當作一種實用的增產、節水、節勞技術措施放到最普通的大田里去運用。
早期的灌溉自動化系統主要采用以色列和美國的產品，這些產品大部分牌形象好、產品質量穩定，但這些系統由于開發的時間較早，所采用的技術比較落后，而且價格高、服務不便、不適應中國的管理模式，目前已逐漸退出主流市場，只在一些特殊項目中有部分應用。取而代之的是國產的灌溉自動化系統，這些系統采用先進的技術、較低的價格、完善的服務和切合實際的操作和管理界面得到用戶的認可。
不論是國外的系統還是國內的系統，雖然所用設備不同，技術實現手段也有所不同，但實現的功能大同小異，總體上來說各種系統都起到了灌溉自動控制的作用，直接效果是勞動強度大大降低、灌溉計劃得以實施、灌水均勻度大大提高。從而達到了配合滴灌系統實現節水、增產的目標。近年較大面積實施灌溉自動化控制的22個團場，總控制面積達到25萬畝。
4 滴灌自動化控制發展方向
從近年實施的系統中，我們可以看到一些代表著最新技術的方案和產品，同時也使我們更加看清了灌溉信息化未來的發展方向。
4.1 自動化滴灌系統的優化設計方案
滴灌自動化系統是建立在滴灌水利方案基礎之上的，水利學方案又是為農藝措施服務的，農藝措施又是通過管理行為來實現的，因此我們要將管理、農藝、水利、自動化這四個方面需求和成本綜合考慮研究自動化滴灌方案，進一步降低自動化滴灌系統總體造價。目前比較典型水利學方案有：小輔管輪灌系統、大輔管輪灌系統、長短支管輪灌系統、單支管輪灌系統。
4.2 采用統一、開放的數據標準，實現數據共享，避免信息孤島。
為適應集約化管理，減少中央監控系統的投資成本和管理成本，實現自上向下一體化管理和自下而上數據一致性傳輸。非常有必要建立一套貫穿兵團、師、團、連、首部的一體化滴灌管理系統。農一師已經建立起包含3團、6團、8團、11團、13團、14團、15團、南口農場在內的統一的管理平臺，為今后向全兵團擴展打下了良好的基礎。
4.3 大力開發國產設備，盡力降低系統成本
隨著國內滴灌自動化控制技術的不斷成熟，要著力實現相應的自動化設備的本地低成本生產。其中電磁閥在總體成本中比例最大，如果實現本地化制造或完全國產化可以使自動化成本有較大幅度的降低。自動化控制系統的國產化也勢在必行，一方面可以更好地滿足國內的需要，另一方面服務會更加快捷方便。
4.4 大力開發和推廣閥門控制無線化方案。
在大面積推廣灌溉自動化的過程中，我們發現線纜（電纜或水命令管）投入成本和維護成本都很高，而且由于我們所有的自動化設備每年都要進行拆裝、地里要進行多次機械化作業這都使線纜損壞率大大增加，因此采用無線方案徹底擺脫線纜維護困擾是大面積推廣灌溉自動化的必由之路。
4.5 采用便于農民使用的操作界面
隨著滴灌自動化控制技術的大面積推廣，使用者越來越趨向于普通農工，很難要求操作人員具有計算機知識，因此灌溉自動化的操作方式要向直觀、簡潔、實用的方向發展。著力推廣便于普通農工看得懂、會使用的操作界面。
4.6 自動化推廣和智能化開發相輔相成
現階段的灌溉信息化建設以實現灌溉自動化為主，并應留有接收和執行智能化決策信息的接口和能力。
政府應組織農學、水利、信息化的專家加大智能決策系統的研發力度，取的成果后為所有自動控制系統提供決策數據。避免以首部為單位的智能化開發造成人力和財力的浪費，造成低水平重復。從而形成自動化推動智能化、智能化促進自動化的良性循環。
數字農業概述范文2
關鍵詞：數字化設計技術；農業機械設計；應用
近年來，信息技術發展十分迅速。伴隨著信息技術研究的深入與推廣應用，由此衍生出了數字化設計技術，同樣在社會各行業中得到廣泛應用，并發揮了巨大的作用，為社會進一步發展作出了突出貢獻。就數字化設計技術在農業機械設計中的應用而言，一定程度上實現了農業機械設計的標準化與前沿化發展。然而技術的發展是必然的，就農業機械設計中應用數字化設計技術進行更深層次的剖析十分重要，這對推動農業機械設計的進步與發展具有十分重要的現實意義。本文主要以數字化設計技術與農業機械設計為主線，分3部分進行論述，主要目的在于促進農業機械設計中數字化設計技術應用價值提升。
1數字化設計技術相關內容概述
1.1數字化設計技術概念
所謂“數字化設計技術”，是指在計算機數字化技術發展到一定程度的背景下，用于輔助設計領域的部分工作[1]。就當前大家所了解的數字化設計技術而言，涉及眾多技術，核心處理技術主要有數字壓縮、數字編碼以及數字調制等。伴隨著信息技術與計算機技術的不斷深入應用與發展，數字化設計技術也得到了長足發展，逐步建立了一個以計算機為基礎框架的模型，現如今在社會眾多領域當中得到了廣泛應用[2]。
1.2數字化設計技術特點
數字化設計技術在實踐應用中，彰顯了眾多特點，總結起來，主要包括以下幾個方面：首先，一個統一化產品定義模型，在社會眾多領域當中能夠得到更加廣泛的應用，并且有著巨大的、潛在的應用空間；其次，數字化設計技術可實現并行設計，能夠實現多小組同時作業，在一定程度上，可以大大提高工作效率[3]；再次，基于統一化模型，設計質量也有相應的保障；最后，設計可以實現虛擬仿真處理，主要是利用計算機技術來實現，避免了傳統設計對實物模型依賴程度高的弊端，相比傳統設計而言，具有明顯的優勢，具體表現在工作效率與成本2個方面。
2農業機械設計中數字化設計技術應用現狀分析
在數字化設計技術推廣應用之前，設計主要是滿足設計對象的一些具體要求，在局部優化或者整體優化方面，并沒有重點考慮，導致無法實現總體設計優化。數字化設計技術的應用，主要是在產品設計過程中，注重CAD、CAE等多類處理技術的應用，使得產品設計周期影響因素發生巨大改變，從而達到各項要求，例如設計質量、設計成本等。與此同時，為保障后期維護工作的便捷，設計會重視總體設計的優化。就農業機械而言，具有種類繁多、市場需求量大等特點，在具體設計中，主要是在傳統設計理念的支撐下，采用一些傳統的設計工藝，造成整體設計水平低下，然而數字化設計技術具有一定的先進性，基于農業機械設計現狀，無形中為數字化設計技術的應用提供了巨大的空間?？v觀當前數字化設計技術的應用，尤其是在農業機械設計中的應用，有效促進了農業機械設計效率與質量的提升，然而在實際應用中，相關設計人員還需要高度重視一些注意事項，包括農業機械設計特點，同時對數字化設計技術的特點引起高度重視，確保兩者的兼容性，以此有效提升農業機械設計的總體水平。農業機械設計特點眾多，概括起來，主要包括以下2個方面：首先，從結構方面而言，結構類型較多且較為復雜；其次，從功能角度而言，功能多樣，操作較為方便、簡單。就前者而言，以播種機為例，在具體的設計過程中，設計人員通常需要重視的僅有2項，一是農作物的品種，二是農藝特點。根據上述2項要求，播種機便可以大致分為條播種機、穴播種機以及精密播種機等，在此基礎上，結合工作原理加以區分，播種機又可以分為2大類，分別是機械式與氣力式?；诖?，農業機械種類繁雜。就后者而言，為滿足播種的各項需求，即使農業機械型號不同，在功能方面也沒有本質差異。
3農業機械設計中數字化設計技術應用前景
數字化設計技術在農業機械設計中的應用，具有十分重要的現實意義。伴隨著各項技術的進一步發展，有必要對數字化設計技術的應用前景進行更深層次的剖析。對其應用前景進行論述，具體內容如下：（1）農業機械設計中引入虛擬技術。虛擬技術在農業機械設計中的應用，最大優勢在于有效解決復雜結構設計問題，具體操作：借助聲音定位技術以及三維成像技術實現仿真處理，在計算機上完成結構設計，以此簡化設計，有效降低設計難度。另外，虛擬技術的應用，可以真實再現機械運動過程，并且可以在虛擬的情況下，借助計算機進行機械運動的力學分析，以此有效提升農業機械設計的可行性與質量。（2）實現產品設計以及制造的協同性，主要是注重兩者的協調，才能保障農業機械設計質量。然而傳統設計在設計與制造2個方面，存在嚴重的脫節問題。因此，在今后的設計中，設計人員需要高度重視農業機械產品設計與制造的協同化，并且落實到具體的設計工作中，以此實現農業機械設計優化、降低成本以及周期縮減等目的。關鍵工作是落實數字化設計技術的集成式應用，恰當運用這一技術，能夠實現設計效果的最優化。（3）重視技術的創新。21世紀是知識時代，也是一個創新時代。一項技術是否能可持續發展，關鍵在于技術是否能夠與時俱進、不斷創新。數字化設計技術也需要不斷創新，才能滿足農業機械設計的各項實時要求。隨著時間推移，農業機械設計將會不斷衍生出新問題，數字化設計技術的應用將會面臨諸多挑戰?；谶@一認識，為滿足農業機械設計的可行性與前沿性，實現數字化設計技術的創新顯然具有十分重要的現實意義。與此同時，農業機械設計必然朝著高標準方向發展，這無形中對數字化設計技術提出了更高的要求。數字化設計技術的創新，注重理念與技術的同時創新，以新理念推動技術的深入研究與實踐，以此推動技術的發展，切實使設計水平得到有效提升。
數字農業概述范文3
【關鍵詞】皮帶秤 發展史 傳感器 數字傳輸 遠程控制
皮帶秤具有傳輸和稱重兩種主要功能，從上世紀50年代起電子皮帶秤的出現，讓皮帶秤真正意義的投入到了工農業生產中，增加了人們勞作的效率，為工農業的發展貢獻著巨大的力量。
一、皮帶秤的發展歷程
電子皮帶秤是一種能夠對固態散裝物進行連續稱重的計量傳輸設備。當固態物料通過輸送皮帶時，皮帶秤就可以不間斷的測量出輸送皮帶上通過物料的瞬時流量和累積流量。這種過程完全是連續和自動運行的，在稱重輸送過程中并不需要操作人員參與。
早在1908年，美國人赫爾伯特.梅里克利用家里廢舊的皮帶，用杠桿原理制造出了一臺皮帶能夠傳動的稱重機器，那就是世界上第一臺通過皮帶和稱重天平并且能傳動固體的動態稱重設備，這是人類史上第一臺皮帶秤。這個發明顛覆了那個時代對于固體和物料流量的測量方法。后來梅里克公司成立，開始生產皮帶秤。大大幫助了人們的生產生活。
在上世紀50年代到60年代期間，皮帶秤被廣泛應用，代表了那個年代最先進的自動化機械，那時已經產生了電子皮帶秤，取代了笨重且操作性危險的原始機械皮帶秤。電子皮帶秤分三個部分組成：傳感器、秤架和二次儀表。
傳感器可以感應皮帶上經過的物料進行瞬間感應稱重和位移感應稱重，分別計算物料的瞬間流量和累計流量。當皮帶的傾角是水平時，物料的瞬間流量就是稱重傳感器和位移傳感器給出數據的乘積;如果皮帶有傾斜角度，就要利用定位傳感器進行角度上的修正，確定相對位置后再計算。
二次儀表是在數字式皮帶秤出現之前，用來計算的設置。但是它的算法簡單且單一，只有歸零和計算重量與流速信號乘積的功能。目前的數字式計算不但可以正常運算還增加了溫度補償、數字濾波、模擬檢定以及試驗精確度和結果判定等等功能。這些都是應用于現代科技的智能軟件，所以二次儀表雖然功能豐富計算更加智能，但是卻并沒有增加成本。
圖1電子皮帶秤的主要構成
我國從上世紀70年代末開始廣泛應用電子皮帶秤。由于我國地域遼闊、資源豐富，對電子皮帶秤的需求也非常之高。僅僅在鞍鋼一家，從原料碼頭到堆料場，就有超過20臺電子皮帶秤連續運行。但是說到技術科研方面，我國對于皮帶秤的研究發展還很緩慢，很多廠家對于皮帶秤的理解還十分有限。但是隨著煤礦工業的特殊需求，我國近年來對于皮帶秤的技術研究也有了明顯進步，利用遠程數控來運行電子皮帶秤的技術也開始運作。
二、電子皮帶秤遠程控制系統
（1）現場積算器?，F場積算器安裝在秤體前端，通過它將重量信號濾波，速度信號通過模數轉換后進入單片機，由單片機處理數據并計算出瞬間重量和流積量。通過通訊系統模塊發送回控制室的顯示儀器。這樣在控制室就能整合數據并進行分析。積算器前置讓稱重傳感器距離積算器只有2米左右的距離，所衰減自然降低許多。計算出來的瞬間重量和累計流量更加精準。另外由于積算器被前置到皮帶秤旁，可以最快的得到累計重量和累計流量并存儲，不會因為像傳統皮帶秤那樣因為通訊故障或者電路短路而丟失數據。
（2）數字傳輸模塊下的遠程數字傳輸和普通電子傳輸。數字傳輸的主要設計就是模塊式線路，采用數字模塊后，遠程控制下電子皮帶秤的實力得到進一步優化。在傳輸方面，遠程數字傳輸皮帶秤可以在長距離傳輸過程中做到信號無衰減。這類似于目前的光纖網絡技術，在對信號質量的保留度方面相當出色。并且遠程數字傳輸方式提高了物料的計量精度，不會再有由于計算而流失的物料，降低了工業成本。傳統電子皮帶秤因為采用了模擬信號，所以皮帶傳輸距離短，信號衰減大;在傳輸距離方面，遠程數字傳輸可以做到至少1200m，最長10km的傳輸距離，照比傳統皮帶秤的300m有了質的飛躍;遠程數字傳輸模式下，最大的優勢就是“遠程”二字，一般普通的通訊模塊所能傳輸信號的距離都能達到千米以上，并且采用不同級別的通訊模塊，傳輸距離也是不同的，因特網模塊模式下的通訊距離可以任意設定，達到無限遠程;傳統皮帶秤的積算模式由于積算過程延后，所以不如遠程數字傳輸的現場積算更加精準，傳統電子皮帶秤的算法大大影響了計量數據的準確性;遠程數字傳輸模式下，操作人員可以通過微型調試器進行現場動作，校秤很方便，但是傳統電子皮帶秤的校秤需要更多的人力進行合作，且很難達到校秤上的絕對精準;而在成本方面，由于遠程數字傳輸技術采用了目前比較先進的數字模塊和遠程控制室計算機系統，它的成本自然要比傳統電子皮帶秤高許多。
電子皮帶秤遠程數字傳輸平臺的構成，不同于傳統電子皮帶秤的控制結構，它擁有一個距離可以任意設定的遠程控制室。
三、總結
中國作為一個世界工農業大國，工農業生產日益發達。大型電子皮帶秤的遠程控制系統滿足了我國在這方面發展的高水平需求，實現了我國工農業生產向數字化發展的目標，對我國的國家經濟意義重大。而且在節能減排的國策下，積極發展技術應用，合理優化能源使用也是國力強盛的根本之一。
參考文獻：
[1]方原柏.電子皮帶秤的現狀和發展動向[J].衡器，2006.
數字農業概述范文4
關鍵詞：農業；物聯網
1、系統概述
1.1背景概述
隨著傳感技術和自動化技術的發展，用于大棚種植監控的傳感器品類越來越多，大棚種植整體自動化水平也隨之上升。農業智能大棚監控是利用傳感器來監控大棚內的溫度、濕度、光照和土壤濕度、土壤溫度、CO2濃度等影響農作物生長的環境參數，通過信息化無線傳輸網絡把數據傳輸到系統進行智能化分析，同時通過計算機系統遠程控制大棚內的水閥、加熱、補濕、滴灌、噴灌、補光等設備，能夠相對恒定的控制大棚內部的環境，從而確保農作物在最佳的狀態下進行生長。對于環境要求比較高的植物來說，更能避免因為人為因素而造成的生產損失。
1.2 系統概述
1.2.1系統簡介
本教學示范系統涉及傳感器技術，ZIGBEE無線傳感器網絡，RFID射頻識別技術，計算機網絡和串口通信技術，自動化控制，嵌入式系統技術等物聯網組成的重要技術，使學生能夠從實際應用中，全方位了解這一新興行業，更好的掌握物聯網有關的知識。
1.2.2系統概要設計
根據初步溝通，本項目包括如下設備內容：
1. 采集傳感設備：通過傳感器采集溫室的溫度、濕度、CO2 濃度、光照強度、土壤濕度、土壤溫度。采集設備可根據需要在溫室內部署。
2. 高清視頻設備：采用高清攝像頭采集溫室現場的視頻和圖像數據，保護試驗成果。
3. 無線傳輸設備：環境數據通過無線方式進行局部傳輸，方便項目部署和未來的擴展性。
4. 手持管理終端：根據實驗需要為相關人員配備手持管理終端，可實時查詢園區內的環境參數，及安防情況。
5. 監視操作臺：控制中心PC對溫室的全部溫濕度、CO2 濃度、土壤濕度、土壤溫度行統一監控，方便管理，便于學生學習時的參觀、演示。
6. 遠程實驗平臺：通過互聯網方式訪問遠程實驗平臺，可實時查看采集數據，觀看現場視頻，并進行病蟲害圖片管理。
2、 系統方案設計
2.1系統功能
自動檢測并調節大棚內溫度、濕度、CO2 濃度，光照強度等環境參數。同時，網絡視頻可以實時監控農作物生長狀況。
2.2系統設備選型
大棚智能監控系統由智能監控系統、大棚環境智能控制器以及傳感器（溫濕度傳感器、CO2 傳感器、光照強度傳感器等）、視頻圖像采集器（攝像頭）、過程追溯（RFID讀寫器標簽，）及設備（加熱器、加濕器、風機、濕簾水泵、遮陽網、天窗、CO2 發生器等）構成。
2.2.1環境監測傳感器資料與說明
> 無線空氣溫濕度傳感器
內置先進的溫度感應器，物聯無線溫度濕度傳感器可實時為您監測溫室中的溫度，通過無線Zigbee 技術，可與溫室中的空調設備相連，當室內溫度超過或低于系統設定范圍時，可自動打開或關閉空調設備。還可通過設置，隨時將溫室中的溫度情況發送到您的手機上，以便您及時了解，省去經常往大棚跑的麻煩。此外，物聯無線溫度濕度傳感器采用無線控制技術，省去您的布線煩惱，讓您的溫室更添整潔清爽。
> 無線光照傳感器
無線光照傳感器，采用對弱光也有較高靈敏度的硅蘭光伏探測器作為傳感器，隨時監測記錄太陽光線的強度。通過無線Zigbee 技術，物聯無線光照傳感器還可與相關的補光系統、遮陽系統等設備相連，在有需要時，自動打開相關設備，為您的作物生長打造完美的光照環境。
> 無線二氧化碳傳感器
運用先進的Zigbee 技術，當空氣中的二氧化碳濃度超過系統設定闕值范圍后，可自動打開與之相連的通風設備，也可增加對作物的光照，使之進行更多的光和作用，從而減少二氧化碳的濃度。
> 無線網關
是將Zigbee 無線網絡信號和互聯網網絡相互連接的橋接設備，實現Zigbee網絡設備與互聯網網絡設備之間的監測與控制。有了它，您可以隨時隨地在互聯網上瀏覽您的溫室大棚最新情況，并且還可以進行遠程操控！
> 無線中繼器
它能有效連接物聯Internet 通信網關和超出物聯Internet 通信網關有效控制區域的其它Zigbee 網絡設備，實現中繼組網，擴大覆蓋區域，并傳輸網關的控制命令到相關網絡設備，達到預期傳輸和控制的效果。
基于先進的Zigbee 技術，物聯無線中繼器無需接入網線，就可自行中繼組網，擴散網絡信號，讓您的網絡靈活順暢運行，保障您的所有設備正常運行。
> 小型氣象站
HOBO氣象站使用非常靈敏的傳感器，測量要素：溫度、相對濕度、降雨、PAR、風速、大氣壓力、蒸發量等多個傳感器。根據用戶需要，每個數采器可達到15個輸入通道，可以采集500000個數據。
> 土壤養分·水分綜合測定儀
該儀器不僅能較精確測試土壤中氮、磷、鉀、有機質的含量，還可以對土壤的酸堿度、鹽分（電導）、其它微量元素及土壤的地溫、土壤的容積含水量進行實時在線連續測定和速測。另外也可以對化肥進行檢測。
> 農藥殘留速測儀
六通道旋轉設計，檢測速度快；四位LED高亮度數碼顯示，清晰度高、靈敏度好；數字線路，自動計算，打印測試結果；一體式設計，便于攜帶，內置普通紙打印機，自動打印結果；采用獨特專利暗盒設計，一個對照樣品同時對五個樣品進行測試，藥劑成本低；體積小、重量輕，主機加附件、藥劑盒總重量不超3公斤；交直流兩用，可野外流動測試，流動測試可以外接12伏車載直流電源。
2.2.2 視頻監控前端信息采集
> 球形攝像機
用于視頻采集。
> 視頻服務器
該視音頻解碼器是專為大型電視墻監控系統的部署與管理而設計的網絡多路解碼器，采用Linux操作系統，運行穩定可靠。
支持多種網絡傳輸協議、多種碼流的傳輸方式，可支持高清720p視頻流的解碼輸出，同時支持4CIF/DCIF/2CIF/CIF/QCIF分辨率圖像解碼；支持BNC和VGA同時解碼輸出；支持語音對講、報警輸入/輸出、透明通道等功能，為大型電視墻解碼服務提供強有力的支持。
> 監控中心
視頻服務器上安裝編碼器對應的服務器和客戶端軟件，將編碼器轉出來的數字信號直接存儲到本地存儲空間，或者實時監看和操作。
> 設備控制器
本系統采用PLC做設備的控制。PLC通過以太網與控制中心PC通訊，從PC中獲取環境有關的數據，從而控制的執行機構，如水泵，加濕器，加熱器，電磁閥，以及遮陽網電機等。（作者單位：南京信息職業技術學院）
參考文獻：
[1]陳一飛，杜尚豐.對農業大系統控制若干問題的思考，農業工程（創刊號），2011，vol.1，1：1-5
[2]張海濤，馬建，熊永平.物聯網技術應用，北京：機械工業出版社，2011，5.
數字農業概述范文5
信息時代的到來，廚房與數字技術的結合，使傳統模式下的廚房發生了重要的變化。本文分別從廚房的受眾人群，功能模塊，廚事方式，廚房環境以及廚房地位等角度分別闡述了在數字技術影響下傳統廚房的變化。
【關鍵字】數字技術；傳統廚房；影響
1、概述
1.1 傳統廚房模式
傳統廚房模式是建立在傳統烹飪方式以及傳統飲食基礎之上的。
數字信息技術融入之前的傳統廚房，空間較小，器具較多，布局稍顯凌亂，環境單一，廚事效率較低，枯燥繁瑣。廚房單純的以進行烹飪的形式存在與家庭中，廚房對于中國主婦來說更像是一個燒飯做菜的操作間，而不是享受生活樂趣的烹飪空間。
1.2 數字技術概述
數字技術（Digital Technology），借助一定的設備將各種信息轉化為二進制數字“0”和“1”后進行運算、加工、存儲、傳送、傳播、還原。
數字技術發展十分迅速并得到了廣泛應用，使工業、農業、科研、醫療及人們的日常生活發生了根本性變革，同時數字技術的發展也使廚房進入了一個大變革的時期。
2、研究背景
2.1廚房的發展
原始人不懂熟食制作；火的發現，人類開始了用熟食的習慣；舊石器時代，人們籍生火堆，燒烤食物；新石器時代，人們圍坐火塘，用釜罐而煮食，出現了真正意義的灶，并在居室一角安排了灶區；后來出現了以火塘為中心的住宅；后來飲食由燒烤為主轉向以燒煮為主，火塘逐漸演變成爐灶；后來復雜的廚事操作使廚房從房屋中分離出來成為獨立廚房；科技的發展，新能源新型廚電的引進，使廚房的環境以及廚事操作有了很大改善。近年來，更是提出了未來廚房的概念，如橡皮泥廚房，生物農場廚房，機器人廚房等。 在人們的概念里，廚房從最初單純的做飯吃飯的地方，變為更加開放多樣式的體驗空間。
2.2 家庭結構及需求的變化
關系演變的短暫現象
圖片來源：中國傳統廚房研究 王其鈞
中國人的家庭結構由傳統的“大家庭”轉變為現在的“小家庭”（如圖2.2-1）家庭結構的變化導致廚事需求的變化。
2006年中國主要城市新房裝修花費抽查顯示，廚房建設的平均花費，第一次超過整體裝修費用的30%[1]。隨著人們對居住環境及品質要求的提高，中國人心目中的理想家居生活開始從客廳延伸至廚房，廚房成為繼客廳之后最重要的家庭氛圍聚集區，與客廳共同成為家庭生活質量的衡量標尺。視野日漸開放的的居民對廚房也提出了更高的要求。
①枯燥無味，一成不變的廚事，使用戶渴望擁有更加便捷有趣味的廚事。
②生活逐漸富足，更加注重健康營養，追求“廚事”的品質。
③忙碌工作之余，希望通過整個“廚事”及就餐過程得到更多交流互動，增進家庭成員之間的感情。
④廚房做為家居生活的心臟，既要能滿足中國傳統的特色飲食文化和烹飪需求，又要貼合時尚生活的閑適舒暢。
2.3 數字技術的發展
信息時代的到來，數字技術的發展，數字智能電視、智能音響等數字產品先后出現，廚房也開始進入數字化。廚房走向數字化智能化是時展的需求，是家庭對廚房提出的新的需求的結果。數字技術的融入使廚事更加方便簡易，功能更加完善，更加能迎合人們的消費需求。
3、數字技術對中國廚房傳統模式的影響
3.1 功能模塊的變化
數字技術與物聯網、3G互聯、智能管理等技術融入廚房，真正實現了媒體教學、營養膳食、輕松廚事、智能控制、遠程操作、多方交流、及時把控等功能。使廚房從單純做飯的空間變為了一個集數字技術一體化的互動空間。
3.2 廚房環境的變化
通過數字技術的家庭控制系統，可以營造更細膩更多層次的廚房氛圍，讓傳統的廚房不再傳統，而成為時尚潮流的人性化空間，給帶用戶來真正的舒適，帶來“以人為本”的享受。
根據人的心情和狀態而變化的廚房系統，當用戶走進廚房時，整套系統會根據讀取到的腦電波來調整LED照明、廚房氣味等，營造一種能夠讓用戶感到放松的廚房環境[2]。
3.3 廚事方式的變化
數字技術進入廚房，從本質上改變了操持家務的方式及效率，合理安排了廚房空間，最大限度減少了用戶的體能消耗，將做飯變成簡單享受的事，點觸間，即可完成下廚。同時也讓廚房里的等待時間也變得色彩紛呈。廚房，成為了一個集聯動性、娛樂性、開放性為一體的生活中心。
3.4 廚事情感體驗的變化
數字技術融入之后的智能廚房關注的不只是烹飪本身，更關注的是烹飪的方式，環境和心情。改變了廚事的方式及效率的同時也改變了用戶進行廚事的情感體驗。廚房不僅是主婦們大展廚藝的地方，更可以成為朋友們交流、分享和互動的場所，讓我們的生活質量發生意想不到的變化。
4、總結
中國的傳統烹飪有著悠久的歷史，廚房在中國傳統民居中有著重要的地位，廚房的發展也經歷了一個復雜而漫長的過程。數字技術進入廚房，從根本上改變了廚事的方式，提高了廚事的效率，豐富了廚房的功能，創造了更加溫馨多變的環境，讓用戶在廚房的過程變得豐富而有趣，更加能迎合人們的消費需求。
數字技術在廚房中應用的精髓在于，將廚房現代化推向更為豐富的價值時代，宣告了一個廚房新時代的開啟，廚房正在迎來“一體化、智能化、科技化、藝術化、人性化”的發展。
注釋：
[1]蔣學勤.科技，開啟中國家庭“廚房生活時代”[J].家電科技.2007.06期.
[2]黃艷秋.iPad操控廚房預測三十年后科技廚房.驅動之家.2010.
參考文獻：
[1]王其鈞.中國傳統廚房研究[D].南方建筑
[2]光藤俊夫，中山繁信.居所中的水與火[M].北京：清華大學出版社.2010.07
[3]蔣學勤.科技，開啟中國家庭“廚房生活時代”[J].家電科技.2007.06期.
作者簡介：
數字農業概述范文6
關鍵詞：物聯網技術；關鍵技術；進展；應用
0引言
物聯網技術的不斷發展，逐漸從原來的計算機、無線通信過渡到遠程控制和人工智能等多個技術領域，物聯網技術已經成為一個跨越多行業推動社會發展的力量。目前，世界上主要的發達國家都對物聯網發展計劃高度重視，國外發達國家相繼推出了和物聯網相關的技術和產業戰略布局。因此，研究物聯網技術的進展以及應用前景，能夠為我國在全球信息化發展階段，提供一定的借鑒和參考價值。
1物聯網技術的概述
物聯網技術是在互聯網發展的應用的基礎上，不斷延伸擴展形成的網絡技術，和互聯網技術不同的是，物聯網是利用互聯網的架構，來實現物與物相連的技術，因此，物聯網的核心和基礎是互聯網。物聯網的定義在世界上比較公認的是：利用無線傳感器和無線射頻技術、納米技術以及智能技術的傳感設備，利用互聯網架構搭建的能夠進行定位、跟蹤和追溯管理的網絡。因此，物聯網的技術關鍵就在于通過無線傳感器和無線射頻技術、納米技術以及智能技術的傳感設備獲取物品的各種信息，然后利用互聯網進行數據交互，因此，物聯網技術進展，就里不開無線傳感器、無線射頻技術、納米技術以及智能技術的傳感設備的發展。
2物聯網技術的進展
從物聯網的概述以及定義，可以看出物聯網的發展和物聯網技術傳感設備的發展息息相關，因此，本文探討了無線傳感技術、無線射頻識別技術、納米技術和智能技術這4種關鍵技術的發展。
2.1無線傳感技術
無線傳感技術是連接物理世界、數字虛擬世界和人類社會的橋梁，物聯網的應用的基礎，就是無限傳感技術，利用無線傳感技術，能夠更好地對物品進行監測、感知和數據采集，同時也能夠和互聯網平臺進行數據交互。因此無線傳感技術的發展，直接關系到物聯網技術落地和實際應用的領域。目前，低成本、微型化、低功耗以及靈活的組網方式、鋪設方式是無線傳感技術的發展方向。
2.2無線射頻識別技術
無線射頻識別技術（RFID）是一種利用無線射頻信號及其空間耦合的傳輸特性，通過非接觸對附有標簽的物體進行辨別的自動識別技術，無線射頻識別技術的3個重要部分分別是天線、閱讀器和標簽，其優勢在于能夠可實現高速運動下對特定物品的識別，且能夠實現同時對多個附有標簽的物體的識別的目的。已經廣泛應用到生產制造、物流管理和公共安全等各個領域。
2.3納米技術和智能技術
隨著互聯網技術的不斷發展，物聯網技術的應用，也逐漸形成了以物體為核心，將物與物之間進行智能化關聯，而納米技術優勢非常明顯，利用納米技術，能夠讓物聯網更智能地互聯，且進行數據交互，納米技術的應用方向為納米電子技術、納米力學技術和納米材料技術等，而智能技術則是通過對物體內植入智能芯片，將智能賦予相關的物體，并通過互聯網與物體、人之間進行主動、被動交互，機器人技術將成為未來智能技術的發展方向。
3物聯網技術應用研究
目前，物聯網技術的應用還屬于初級階段，預計物聯網技術的未來會迅速地發展和長遠地應用，本文從與人生活相關的吃穿住行方面，介紹了物聯網的應用方向和前景。
3.1生活相關的智慧城市物聯網
在城市中應用物聯網技術，能夠讓城市的規劃更加科學，城市功能更加完善，城市的各項服務更加便利，能夠讓城市更好地適應人們的生活，將城市生活與經濟社會實現可持續發展完美結合，同時智慧城市建設，也能夠讓城市更加方便管理。
3.2出行相關的交通物聯網
目前，城市道路擁堵已經越來越普遍，將物聯網技術應用在交通上，將公交車、公交站點和城市道路結合起來，同時利用傳感器和監控中心數據交互，能更方便人們的出行。
3.3農業生產相關的農業物聯網
物聯網技術在農業生產上的應用，能夠讓農業有更好的發展，節省人工，提高農業生產的效率，例如在大棚農業種植的時候，就可以通過物聯網將實時對監測蔬菜大棚的溫度、濕度以及土壤鹽堿度等數據，便于對大棚的管理，同時也可以遠程控制大棚的溫度調節裝置，大大提高大棚管理的效率。同時物聯網的應用發展，也為綠色農業的發展提供了應用基礎，能夠更好地對農產品追根溯源，提高農產品的生產的科學化和規范化。
3.4建設醫療服務物聯網
建設新的醫療互聯網，將病人和醫院的數據庫系統相結合，能夠對人體的各類數據進行采集，傳輸到醫院的大數據庫系統中進行分析，進而掌握病人的生活數據，能夠在就醫時，更方便醫生對病人進行會診，同時也能夠為人提供更好的就醫和健康咨詢服務。
4結束語
目前，物聯網技術的發展及應用備受人們的關注，在吃穿住行方面，物聯網的發展都有著巨大的前景，物聯網技術的發展將會是世界經濟發展的驅動力。但是，物聯網技術仍處于研究和實驗性應用階段。因此，在未來的發展過程中，還需進行深層次的研究，發揮政府的引導和支持力量，加大專項研究力度，更好地推動物聯網的發展。
參考文獻
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[4]由.淺談物聯網技術及應用[J].科技成果縱橫，2010，（4）：55-57.
