文摘
有共识的发展生态农业,促进从传统农业向生态农业,但无法回避的事实是,生态农业的发展仍然相对缓慢的在现阶段,还没有形成一个主要的气候和巨大的影响。互联网是一个技术的兴起,促进了现代农业的转型升级,改变了传统的农业生产模式,加速了科学技术的信息集成。针对农业的特点和困难,本文构建一个农业物联网管理系统(物联网)实现网络设备的综合管理,实现管理的环境数据、视频数据,和农业专家知识。然后从感知技术、传输技术,三种智能信息处理技术的角度,介绍了农业物联网的现状,分析了物联网农业生产的经济效益,研究中国问题的农业物联网的发展,并提出了中国农业的互联网的发展未来的研究重点和方向。
1。介绍
物联网是全球信息时代的一个重要标志。它的基本内涵包括以下两点。首先,物联网是互联网的扩张和延伸,电信网络和广播网络,而三个网络提供技术支持的生成和发展物联网。第二,传统的用户之间信息交换已经扩大到交互式用户之间的通信和对象和对象之间,智能对象的进一步发展(1,2]。农业是第一产业,是国民经济的重要组成部分;狭义的农业,是指种植业。如今,国际农产品市场是一个复杂的商业化、规模、科技、和国际化。中国农业的发展具有重要意义的国际农产品市场。传统农业依靠人力和经验在工作的过程中,很多问题在工作的过程中不能准确回答,和工作流程的控制也是非常困难的。农业物联网可以实现参数控制在种植过程自动控制设备和仪器,提供一个科学依据作物的种植过程,同时减少人力和物质资源,同时可以增加。
智能农业是一个过程的智能管理,如农业可视化远程诊断、远程控制、灾害预警,充分应用现代信息技术成果,集计算机及网络技术、物联网技术、音频和视频技术、3 s技术、无线通信技术和专家智慧和知识(3]。智能农业集农业生态系统,利用现代科学技术,实现能量回收,节约劳动力成本,实现集约利用资源,在一定程度上提高农产品的质量。这是一个新的农业发展模式4]。在1980年代早期,智能农业第一次出现在美国,逐渐扩散到各大洲随着信息化的发展和情报(5]。虽然智能农业在中国起步较晚,政府高度重视高新技术的引入。到2013年,智能农业在中国的工业规模已经达到4000亿元(6]。13日五年计划的国家科学和技术创新,智能农业已成为建设高效的关键部分,安全,和生态现代农业技术。然而,从严格意义上说,中国的智能农业仍处于起步和探索阶段7]。作为农业大国,智能农业转变农业生产模式是一种重要的方法在这个阶段逐渐取代传统的生产方式。
农业物联网(物联网)改善农产品通过解决问题的速度和质量在广泛的农业生产、运输、销售。它在促进中起着重要作用,促进农业的发展。在经济效益方面,农业物联网的作用主要体现在以下几方面8]:(我)第一个方面是农业生产力和生产效率,大大发展和改进:农业占很大比重在国民经济的发展。如何优化农业生产率和改善生产效率受到各国政府的重视。农业物联网可以提高数据收集和信息处理的速度和精度,使农业生产总体规划、运输和销售过程中,减少输入人力,材料,和金融资源,提高农业企业的运行效率,提高经济效益。(2)第二个方面是减少农业生产支出和提高资金的利用效率:农业生产、运输、和销售需要从社会的各个方面协调,这将消耗大量的人力资源和资本成本。如何降低成本,提高经济效益是农业物联网研究的重点。农业物联网可以优化农产品从生产到销售整个过程的管理,在确保质量的前提下农产品将最大化压缩的成本在每个阶段。每一步都密切关注生产、物流、营销资源等作出合理的分配,以避免不必要的资源浪费。生产、运输和销售相互协调,成本也将大大降低。此外,实时变化和农产品供应链中的信息共享也使各方掌握生产、运输、及时和销售情况,便于及时调整问题,实现资源的循环流动在交易过程中,各方和简化合作共赢的供应链。(3)第三方面是节约资源和提高资源利用的效率:资源节约和环境友好是世界公认的主流思想,传统的农业生产方式和观念相对较老,有很多不合理的利用资源,最常见的是不合理的施肥和灌溉方法。传统农业已经远离资源保护的概念,提倡在现代社会,虽然农业物联网可以准确地计算和合理分配资源在农业生产过程中,这有利于减少甚至消除资源浪费。欧美发达国家的水产养殖业为例,传统的水产养殖过程中的氧化和饲料交付完全依靠工人的经验。通过引入农业物联网,养殖规模不断扩大,和繁殖的整个过程实现了智能增加氧气和饲料交付。通过氧含量的实时监控和饲料残留在水中,相关技术人员可以远程控制氧化泵从手机终端和饲料交付设备。相比与传统的经验和大量的人力资源,整个繁殖过程更加科学,人类和相关资源的成本较低,农业是真正无人,自动化和智能化。
目前,农业物联网的发展还处于初级阶段。农业物联网体系结构并不完美,建筑底层感知系统的门槛很高,和物联网资源的共享差,呈现分散状态(9,10]。因此,基于物联网技术,结合无线传感器网络技术和数据融合技术,本文设计了一个农田环境监测和早期预警系统基于物联网,实现农业生产因素的实时动态控制信息,从而有效地促进农业的发展方向的优化和情报。然后应用物联网技术的优势在农业信息化研究,和经济效益的分析了物联网技术在农业中的应用通过预算模型。实验结果表明,农业物联网技术的输入可以提高农业的经济效益,农业机械,农业机械家庭不同程度,设备具有明显的价格优势,具有良好的推广应用前景。
在这篇文章中,我们出现在部分2一个系统设计,降低成本,需要更少的力量,然后分析部分3使用的方法,但前进方法的有效性,我们需要做的实验和结果,这就是我们做的部分4,完成这篇论文的结论部分5。
2。农业物联网体系结构
与温室或其他类型的监测、农田环境监测不需要实时环境数据的集合。因此,一些数据传输方法可以选择低成本和低功耗。其次,实时采集技术也有一长串的数据传输周期。一般来说,土壤监测系统可以监视各种数据信息每隔几个月或更长时间(11]。因此,只要数据上传周期提前设置,可以实现自动监控和管理。
2.1。系统整体设计
该系统主要应用于农田环境收集土壤温度,学位,湿度,PH值,光,和其他数据12]。通过监控这些数据,我们可以精确地控制农业生产提供科学依据,以提高产量、经济效益和质量。基于实际农田环境的考虑,系统采用无线个域网技术和4 g网络设计一种智能监测系统适用于农田环境(13]。系统的总体要求如下:(1)覆盖150亩农田,传感器节点每50米,集水槽节点平均每20亩。(2)监测土壤温度、湿度、酸碱度、空气温度和光线。(3)传感器节点需要体积小,成本低,简单的安装和部署,防水,防尘,适合户外操作。(4)数据传输是稳定的,上传周期自动设置,需要和节点电池连续工作超过3个月。
系统主要设计两个模块的数据采集和数据监控(14]。系统的总体结构如图1。传感器终端,收集的数据上传到水槽节点在无线个域网网络,然后传输到PC端通过4 g网络监控系统平台的数据显示和分析。此外,监控端为方便用户提供WEB服务连接到监控系统在B / S模式查询实时数据。
系统的整体网络结构分为感知层、网络层和应用程序层从下到上15]。感知层主要收集和获取信息通过各种传感器,如温度和湿度传感器并将收集到的数据通过无线个域网传输层传输协议(16]。传输层主要是交流和共享的数据收集的设备的帮助下4 g网络。在应用程序层,系统可以提供一个智能的基础,通过数据处理农业生产信息管理。
2.2。数据采集模块
系统中的数据采集模块主要完成收购农田环境参数。该模块由两部分组成:传感器和电路。采集节点系统中主要包括空气温度和湿度传感器、土壤温度和湿度传感器和光照强度传感器。通过无线个域网技术和4 g通信技术传感器和系统通信、无线个域网芯片用于系统TI CC2530的芯片,它使用一个增强8.51 cpu、超低功耗的特点,并能实现多功能,高效率的无线数据传输。其中,输出数据的ZigBee无线传感器网络需要取样。串口数据传输数字化后,收集到的数据和网关之间。系统的硬件框架如图2。(1)空气温度和湿度传感器:传感器是一个复合传感器,它的主要应用是数字采集技术、温度传感技术,和湿度传感技术,主要特点是抗干扰能力强,体积小,功耗低,成本效益(2)土壤温度和湿度传感器:稳定和农田水分被嵌入热敏电阻测量(3)光强传感器:光强度信号可以转换成一个电信号,传送到监控平台进行分析和总结
2.3。无线通信模块
无线个域网技术是一种双向的无线通信技术和低功耗,简单的技术,和相对较低的网络成本。其主要特征是,它适用于短途传输无线个域网数据通信速率,通常是250 kB / s,不需要高的数据传输速率。系统的通信传输过程中,需要添加一个4 g无线个域网网络中传输模块进行数据传输,和4 g网络的所有间接接口是开放的。物理网络层、中间环境层、应用程序环境层可以提供无缝的和高数据率的无线服务。系统将在空间数据采集模块和监控系统通过移动网络运营商。无线个域网天线通常需要全向辐射和使用倒F天线。
2.4。功能设计
农田环境监测系统的设计和开发。监控系统使用Eclipse作为开发工具平台,系统采用B / S体系结构。整个系统监控平台的功能分为五个模块,即新闻通知、农田管理、病虫害防治、统计分析,以及用户管理,如图3。基于BP神经网络的数据融合算法用于引信系统中收集的数据。
2.5。数据库设计
认为传统的关系数据库中不能更好的解决物联网的数据存储问题,系统采用混合数据存储的方法;选择MySQL和NoSQL数据库。NoSQL、非关系数据库,选择MongoDB,独立的数据库,collective-oriented存储和简单存储对象类型。这是一个关系数据库和非关系数据库之间的产品。这个数据库的优点是,表的结构变量,没有严格的要求,数据结构,不需要预先确定的结构图像表,这是完全不同于关系数据库。缺点是没有统一的查询语法。因此,从传感器获得的数据是存储在MongoDB数据库,总结了大数据分析之后,然后转移到MySQL数据库,为用户提供数据查询服务,从而提高查询响应速度和质量的数据服务系统。
3所示。经济效益评价的方法
部分预算方法的原理是当一个特定的测量指数变化,这可能导致部分或全部发生变化的四个方面降低成本,产量低,成本增加和收入。净经济效益将是一个积极的改变,成本将会降低。增加收入是负的经济效益(减少收入和成本)。这个方法可以用来评估项目在某些经济指标变化,如扩建项目和改造项目(购买新机器取代劳动或旧机器)。这种方法比较预期成本和收益的变化涉及到所有的直接和间接影响利润的因素。计算变化引起的某些行动的核心部分。在计算成本时的一些设备使用年限超过一年,总成本转化为年度成本。这种方法适用于分析北斗导航系统的运行经济效益的角度来看大规模农业生产在黄海。
投资分析方法也可以用来分析北斗导航的经济效益农业机械自动驾驶技术,包括静态分析和动态分析。静态分析不考虑时间因素,评价指标是某一年的收入数据服务生活,如内部收益率和投资回收期。动态分析需要考虑项目的经济影响。项目投资分析是基于现金流量表的分析,整理项目投资、生产成本,收入,等等到现金流量表以表格的形式布置和计算和评估各种评价指标,净现值和内部收益率。投资回收期和投资回收期是常用的指标。内部收益率越高,差异越大投资行业平均水平的回报就越大,也就是说,新投资项目的利润就越大。这种方法适用于北斗导航自动驾驶系统的经济效益分析及其配套设备的大型国有农业机械农业机械操作站(农机合作社)。
定量指标来衡量农业物联网项目的经济可行性评价指标主要是经济效益。评估项目的可行性,通过比较的具体指标项目的基准(参考)颁发的国家和行业指标。有两种类型的评价指标:动态指标和静态指标。
动态指标主要用来计算资金的时间价值。通过分析项目现金流,现金的流入和流出是确定,项目现金流量表制定,内部回收率和项目的净现值计算根据资金的时间价值的原则:0内部收益率(IRR)指的是折现率时的累计净现金流量价值项目在计算期间是零;也就是说,IRR是贴现率当建立以下公式:
在这个公式,CI表示现金流入;公司代表现金流出;(CI-CO)代表的净现金流量t一年;n为项目的年限计算。项目计划是可行的,如果IRR不小于设定的判断基准(通常称为基准回报率);否则,它是不可行的。净现值(NPV)指的是笔的净现金流的现值计算项目计算期内根据设定折现率(通常使用的基准收益率我),这是由以下公式计算:
的公式,IC代表设定折现率(与基准利率相同)。当根据设定的折现率计算净现值(一般设置目前IC = 10%)不小于零,项目计划可以接受;否则,它不能接受。这个模型只列出了总投资回报率和投资回收期。0总投资回报(RQI)代表总投资的利润率;即年度息税前利润在正常年后项目达到设计生产能力或年平均息税前利润在操作期间,项目的总投资在线识别和翻译。总投资回报率应根据计算E:
在公式中,息税前利润表示项目的年度息税前利润在正常年或年平均息税前利润的项目在运营期间;TI代表项目的总投资。总投资回报率超过参考收益率在同一行业,表明总投资回报率计算的盈利能力满足要求。投资回收期是收回项目总投资所需的时间基于项目的净收益。它可以由以下公式计算:
项目投资现金流量表可以用于计算项目投资的复苏。项目的投资回收期是点的累计净现金流量的计算项目投资现金流量表从消极变为零。投资回收期可以由以下公式计算:
的公式,T代表的数量年累计净现金流量是正数或零每年的第一次。短期投资回收期表明项目具有快速恢复和强大的抗风险。
不确定性分析是一个过程的假设的不确定性因素影响的项目,计算其变化对项目效益的影响,找出最敏感的因素,影响项目,识别风险因素,并给予项目风险的早期预警。盈亏平衡分析(cep)是分析项目成本之间的平衡关系和收入通过收支平衡点时,项目满足设计生产能力的条件。收支平衡点是项目的盈利和亏损之间的农业机械业务。当行业收入等于总成本,没有利润或损失,可以用来测试项目的适应性和antirisk能力改变在农业机械操作。保本点越低,更大的项目的能力,以适应变化的农业机械操作和抵御风险的能力越强。产能利用率的收支平衡点是通常用于项目评估。
4所示。实验和结果
假设一个农业机械站目前有40套设备,计算为100000元/组,主要从事农田作业机械和运输服务和工具,据估计,只有20集农业物联网可以满足所有农业机械操作,和年度营业收入预计为400万元/年。总共2400平方米将被占用,机库和办公室的800平方米。120万元投资于农业物联网设备的购买(总共20集,每集60000元);投资800000元建设机库和办公大楼。网站占领的总投资成本是500000元,和占领时间是30年。营运资金需求500000元。700万元投资项目,投资650万元建设和500000元用于操作。该项目预计每年营业收入400万元,主要来自农业操作。根据当前国家政策,农业物联网产业的收入不受商业税。见表1从农业物联网项目利润。
根据其他成本项目的计算,63.17%是项目的收支平衡点,和36.83%的利润区项目。收支平衡点相对较低,抵御风险的能力相对较强。项目的内部收益率18.08%,和12%的基准收益率。这个方案是可行的。534.98万元的净现值项目(ic - 10%),这是可以接受的。4.22年是项目投资的回收期。投资回收期相对较短,项目有相对较高的经济效益。项目总投资的17.78%,符合要求。营业收入是农业物联网的收入变化和是一个敏感的因素,项目操作。特别要注意营业收入在项目操作。
根据上述计算结果,在农业物联网网络的输入符合情况输入增加了净利润和变量,并有必要确定是否采用新技术的回报率。假设10%的年利率农业投资资本这两种作物水稻和小麦种植在农场地区,最低可接受的年度回报率考虑资本成本后−110% (100% + 10%)。改变传统的一致的受精后变量施肥,增加投资的收入率达到370.8%,远高于最低可接受的年收入的110%。会议的第三个测量新技术部分的预算法律是否应推荐使用,所以采用相关技术北方农业物联网系统大规模的农业生产管理建议等大型农场农场。经济效益的变化与年如图4。
5。结论
中国物联网产业发展迅速。作为世界上公认的农业国家,它是一个重要的里程碑,中国的农业发展,促进农业改革和创新通过互联网的东西。发达国家取得了巨大成就的理论和技术实践农业物联网,但有很大的差距,中国和农业物联网,在以下方面仍需要改进。第一,中国农业物联网的应用程序环境还不完美,它是困难的对互联网实施农业生产,而间接影响农业物联网的普及。其次,中国的农业物联网应用程序环境仍然是不完美的。第三,传播技术的农业物联网是不稳定的,和数据采集的可靠性差。农业在中国互联网未来的发展方向应加强稳定和安全建设互联网的信息传播过程,提高设备的抗干扰能力。互联网网络安全问题在信息交换和传输的过程中。的方式加密信息在传输的过程中少量的计算一直是研究的重点在互联网的安全。此外,农业网络信息传输设备极大地干扰无关的外部信号,影响数据传输的稳定性和信息的准确性。 In the process of outdoor signal transmission, more research efforts are needed to enhance the stability of transmission equipment.
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。