農(nóng)業(yè)是人類最古老的產(chǎn)業(yè)之一，通過培育動植物生產(chǎn)食品及工業(yè)原料，為社會提供了豐富多樣的農(nóng)產(chǎn)品。廣義的農(nóng)業(yè)包括種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、副業(yè)和漁業(yè)五個部分，每個部門都有其獨特的貢獻(xiàn)。
在中國，種植業(yè)是最重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門之一。主要糧食作物有水稻、小麥、玉米和大豆等，在保障國家糧食安全方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。此外，經(jīng)濟(jì)作物如棉花、花生、油菜以及甘蔗和甜菜等也占據(jù)了不可忽視的地位。
中國是一個擁有眾多農(nóng)業(yè)人口的大國，農(nóng)民們在祖輩相傳的土地上勤勞耕種，為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。我國雖然有960萬平方千米的陸地面積，但是耕地的面積只有122.5萬平方千米，只占到了世界耕地面積的7%，主要集中在東部季風(fēng)區(qū)的平原和盆地地區(qū)。
中國農(nóng)業(yè)產(chǎn)量居世界首位，政府投入財力物力加快科技進(jìn)步、創(chuàng)新和農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營。建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、增加農(nóng)民收入是全面建設(shè)社會主義新農(nóng)村的重大任務(wù)，“三農(nóng)”問題備受關(guān)注。
因此，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和可持續(xù)發(fā)展能力的關(guān)鍵，通過信息流加速物流和資金流的流通。同時，信息技術(shù)也成為了提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的重要因素。
另一方面，農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來的問題包括農(nóng)業(yè)用地減少、土壤生產(chǎn)力下降、農(nóng)產(chǎn)品與地下水污染以及生態(tài)環(huán)境惡化等。為了解決這些問題，先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)如生態(tài)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)運而生。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是一種由信息、遙感技術(shù)與生物技術(shù)支持的定時、定量實施耕作與管理的生產(chǎn)經(jīng)營模式，是21世紀(jì)現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)技術(shù)緊密結(jié)合的重要方向之一。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中有著廣泛應(yīng)用，可以改變傳統(tǒng)經(jīng)營方式并提高動植物疫情疫病防控能力，確保安全質(zhì)量引領(lǐng)現(xiàn)代化發(fā)展。
農(nóng)田和溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)分為三個層次的架構(gòu)。前端感知層通過各種傳感器實時采集環(huán)境參數(shù)，包括溫度、濕度、光照和土壤含水量等，并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊進(jìn)行匯聚和遠(yuǎn)程傳輸，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。被采集數(shù)據(jù)通過無線或通信網(wǎng)進(jìn)行局域和廣域的網(wǎng)絡(luò)傳輸，用戶可根據(jù)反饋回的數(shù)據(jù)對作物生長環(huán)境進(jìn)行分析及調(diào)整。
其物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用典型架構(gòu)如圖1.1所示。
圖1.1農(nóng)田以及溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)
無線傳感網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，應(yīng)用于農(nóng)作物環(huán)境監(jiān)控，將從三個方面有效促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展。
相關(guān)在可自動控制室內(nèi)的溫度、濕度、灌溉、通風(fēng)、二氧化碳濃度和光照的溫室中，每平方米溫室一季可產(chǎn)番茄30～50kg，黃瓜40kg。相比露地栽培，產(chǎn)量提升10倍以上。其他作物在這種環(huán)境下也能得到明顯提升。不同耕作環(huán)境單位產(chǎn)量如圖1.2所示。
圖1.2 不同耕作環(huán)境單位產(chǎn)量
無線傳感網(wǎng)可以準(zhǔn)確采集室溫、葉溫、地溫、濕度、土壤含水量等參數(shù)，并綜合調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，有效降低整體能耗15%~50%，實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)肥和節(jié)藥的效果。
無線傳感網(wǎng)改善溫室生產(chǎn)環(huán)境，促進(jìn)作物多樣化和高附加值經(jīng)濟(jì)作物的培育，提升單位面積農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值，助力農(nóng)民增收。
農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)的組成部分包括生產(chǎn)經(jīng)營記錄系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品個體標(biāo)識系統(tǒng)和溯源信息查詢系統(tǒng)。此外，該系統(tǒng)需要與企業(yè)追溯信息管理系統(tǒng)及公共查詢平臺相結(jié)合，以完成農(nóng)產(chǎn)品的溯源工作。這些不同的系統(tǒng)之間有著密切的關(guān)系，如圖1.3所示。
圖1.3幾個系統(tǒng)互相之間的關(guān)系
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