2021年 第3期
背景
我国是农业大国，而非农业强国，我国农业生产仍然以传统生产模式为主，传统耕种只能凭经验施肥灌溉，不仅浪费大量的人力物力，也对环境保护与水土保持构成严重威胁，对农业可持续性发展带来严峻挑战。随着社会的发展、科技的进步，以人力为主的现有生产模式与劳动力持续减少、人均农业资源匮乏与农业资源利用率低、新农民年轻化与劳动力老龄化是阻碍我国农业实现现代化的主要矛盾。依赖智能装备实现精准化、自动化和智能化的农业生产，提高农业生产率、资源利用率和土地产出率，是解决以上矛盾的重要途径。农业物联网是以挖掘农业生产力、提高农业装备精准化水平、实现农业生产智能化的新兴技术，集农业信息感知、数据传输、智能信息处理技术于一体。
云果产业大脑针对上述问题，利用云平台技术、物联网技术，运用云计算方法，营建了农业信息数字化、农业生产自动化、农业管理智能化的农业物联网平台。
农业物联网概念和内涵
物联网在众多指挥体系营建中有着重要应用，它是实现这些工程的基础技术之一，现在随着技术的不断向前发展，物联网正在全面“入侵”农业。农业物联网由物联网概念派生而出，是新兴的一门技术，就是把不同的传感器部署在农业生产现场采集温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、病虫害、图像等信息，并构成监控网络，每间隔一定的时间段传输一次数据，实现在农业生产环境的感知、预警、决策和分析等方面的智能化，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。随着物联网技术的不断应用，为农业生产自动化从实验室步入实际应用带来有利的契机。目前我国农业处于转型期，农业物联网技术在生产、经营、管理等环节为转型创造了有利条件。
云果物联网平台体系架构
云果物联网平台=物联网监测基站+物联网管理云平台
1.物联网监测基站
物联网监测基站利用物联网技术采集气象、土壤、图像、定位等数据，可对气象12要素（温度、湿度、风速、风向、气压、雨量、太阳辐射、蒸发、热通量、土壤温度、土壤湿度、CO2等）进行采集。
主要设备及功能：
- 主控箱/高清摄像头: 采集实时图像数据、地理位置数据以及全网无线通讯。
- 雨量计: 对降雨量数据进行采集。
- 高效太阳能板: 为整个物联网监测基站提供电源。
- 土壤传感器: 用于实时采集土壤温度、湿度、EC值等数据。
- 风向风速仪: 用于实时采集风向、风速数据。
- 百叶箱: 用于实时采集空气温度、空气湿度、气压、光照等数据。
物联网监测基站采用模块化设计，可根据用户需求增加或减少功能设备。可叠加虫情灯、EC传感器、PM2.5传感器、CO2传感器等传感设备。
2.物联网管理云平台
物联网管理云平台通过大数据存储与云计算技术，为果园主提供种植指导、天气预报、灾情预警、测土配方等农业生产服务。农业产、供等各环节的数据还可以通过云平台共享给政府、农资农机供应商、农技服务人员、采购方和消费者等。
物联网管理云平台对接入的物联网设备进行管理，包括设备状态监控、数据监控、设备升级、设备告警、协议管理等。系统自动根据告警指标阀值的定义与实时监测指标对比之后自动告警。
物联网管理云平台支持多种物联网协议的接入（MQTT、CoAP、HTTP、AMQP、FTP等），能够实现各类物联网设备的集成管理。
应用现状
云果物联网平台的一个重要的应用方面就是对果园生态环境的监控作用，通过最下层信息感知层中所包含的各种传感器节点，完成对果树不同生态环境信息的采集，并根据所采集到的的环境信息进行汇总和处理，进而判断出当前监控区域生态环境的具体情况，并与使用者完成交互过程，进而保证所监控区域的环境信息一直处于最适宜的情况。例如应用在果园的智能监控系统，通过布置在园区中的各种传感器节点，获取内部环境参数，同时对这些环境信息进行记录和传输，在手机终端或者是电脑终端就能够远程关注果园内部环境情况。实现了果园管理的自动化和智能化，减少了人工操作所耗费的劳动力，同时相比于人为的信息采集和监测，更加科学、可靠，对果树的生长和管理都具有积极的促进作用。
果园生产的精细化管理是云果物联网平台在数字化果园中应用的另一个方面，通过计算机科学技术以及自动控制技术，实现对果树管理的精确控制，管理方式更加科学。例如将物联网技术应用在灌溉中，一方面将土壤湿度传感器布置在农田当中，通过传感器所采集的数据信息能够判断出当前土壤的湿度情况，进而分析计算出当前是否需要进行灌溉；另一方面通过连接到物联网中的动力驱动设备控制灌溉阀，当土壤湿度传感器检测到当前土壤的湿度减低，不利于果树生长的时候，传感器将这些信息通过信息传输层档案发送给动力驱动设备，从而控制灌溉阀进行喷水，当土壤中的湿度达到作物生长的适宜湿度的时候，土壤湿度传感器将这些信息再次发送给动力驱动设备，以控制其关闭灌溉阀，通过这种手段使灌溉的管理和控制更加精细化，在节约大量能源的基础上保证了果树的最佳需求。
总结
云果物联网平台实现了生产管理的远程化、自动化，智能生产管理和流通过程。更加快速、高效，提高了单位时间的生产效率。同时，物联网技术的应用使精准化农业生产管理方式得以实现，能源资源投入成本得以节约，减少了灌溉、施肥、用药过度等行为产生的能源资源浪费问题。此外，在该技术下，农业生产和管理精确可控，肥料和农药添加等用量精确科学可控，其残留率可得到有效控制，使得农产品经济附加值增加。
