智能农业技术及应用

全书以项目驱动、任务促进、做中学习知识、做中培养能力的方式，将理论与实际操作相结合，并将重点放在对基础知识和操作技能的培养上。

以基于物联网技术的智能温室大棚的设计与建设实施为总项目，按照递进原则分解为五个项目，且各项目后均配有思考题，便于组织教学。

全书内容详实，图文并茂，通俗易懂，实用性强。

进入21世纪，世界已发生根本性的变化。在这个背景下，中国城镇化正快速发展。年轻人劳动观念和劳动心理的转变，劳动力成本的上升，使“谁来种地，怎样种地”成为亟待研究和解决的课题。科学技术的发展和时代的进步，使农业生产方式正发生重大变化，农业现代化成为其必然趋势。

智能农业是现代农业的重要内容和方向，是现代农业的重要标志和高级阶段。早期人们对智能农业的认识，是基于农业工程的概念。认为智能农业在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式，就是农业先进设施与露地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。它集科研、生产、加工、销售于一体，实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产；它集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科，以现代化农业设施为依托，科技含量高、产品附加值高、土地产出率高和劳动生产率高，是我国农业新技术革命的跨世纪工程。近年来，在国家863、973计划和国家科技支撑计划的支持下，加大了高科技在现代农业中的应用，使我国在智能农业的研究中前进了一大步。但学者对智能农业概念的讨论还不深入，认识还不一致。本书作者认同以下观点：智能农业是一个完整的体系，它既包含软件智能部分，又包含硬件智能部分。即涉及信息的采集、反馈、处理、运算推理、控制实施等各个环节。在体现智能化的特点上，智能农业必须具备基本的反馈控制和自主控制特点。智能农业体系应该是基于控制的广义闭环大系统，优化处理后，可以具备一般闭环系统的能观性、能控性；其研究的重点是农业大系统中的智能调控理论技术及应用问题；智能农业体系的理论基础是大系统控制理论和复杂适应系统理论，而多级递阶网络控制技术、人工智能控制技术是其最主要的建模及控制手段；智能农业更多的体现在整体系统控制的智能化，其中目标给定优化、信息处理、控制推理、信息采集及反馈等环节中均体现出拟人的智能化；“农业专家系统”是智能农业体系中的人工知识库、数据库，在智能农业系统中占有举足轻重的地位。

智能农业是现代科学技术革命对农业产生巨大影响下逐步形成的一个新的农业形态，其显著特征是在农业产业链的各个关键环节，充分应用现代信息技术手段，用信息流调控农业生产与经营活动的全过程。智能农业环境下，现代信息技术得到充分应用，可最大限度地把人的智慧转变为先进生产力，通过知识要素的融入，使有限的资本要素和劳动要素的投入效应最大化，使得信息、知识成为驱动经济增长的主导因素，使农业增长方式从主要依赖自然资源向主要依赖信息资源和知识资源转变。因此，智能农业也是低碳经济时代农业发展形态的必然选择，符合人类可持续发展的愿望。

智能农业技术是多种先进技术的集成。它广泛地包括了3S技术（农业遥感技术RS、农业地理信息系统GIS、全球定位系统GPS）、农业专家系统、决策支持系统（DSS）、变量投入技术（VRT）、智能机械装备技术、模拟技术、虚拟技术、智能控制技术、机器视觉技术、移动应用技术、物联网技术等。当前，物联网技术在智能农业中得到较为广泛的应用，是当前及今后较长时间内智能农业中应用最多的技术之一。

物联网技术是以感知、识别、传递、分析、测控等技术手段实现智能化活动的新一代信息化技术，其特征是通过传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。物联网等技术是实现农业集约、高效、安全的重要支撑，这些技术在农业中广泛应用，可实现农业生产资源、生产过程、流通过程等环节信息的实时获取和数据共享，以保证产前正确规划而提高资源利用效率；产中精细管理而提高生产效率，实现节本增效；产后高效流通并实现安全追溯。农业物联网技术的发展，将会解决一系列在广域空间分布的信息获取、高效可靠的信息传输与互联、面向不同应用需求和不同应用环境的智能决策系统集成的科学技术问题。

回到本文先前的问题，“谁来种地，怎样种地”的命题如何破解？作者认为，“怎样种地”在上文的论述中已给出了答案，即以智能农业生产方式逐渐取代传统农业生产方式。而“谁来种地”则需要各种类型的新型复合性人才逐渐取代过去的传统农民来完成。培养新型复合性农业人才是农业院校十分紧迫的任务之一。

培养新型复合性农业人才，需要跨专业融合，需要重构课程体系，需要教材建设的支撑。但这方面教材建设在我国严重滞后。作者根据现代农业发展对复合人才的紧迫需求，在对智能农业开展研究和试验实践的基础上，对研究成果进行了总结，并讨论、编著了本书。可供高等院校、高职院校相关专业教学使用，也可供农业科技人员、信息技术人员培训或自学使用。

高端技能型应用性人才培养，重在职业能力的培养，即在实践教学中进行最为有效。因此，本书以基于物联网技术的智能温室大棚的设计与建设实施为总项目，按照递进原则分解为五个项目，以项目驱动、任务促进、做中学习知识、做中培养能力的方式，将智能农业应用最为广泛的物联网等技术及其应用的关键内容让学生训练掌握。五个项目分别是：农作物生长环境监测；农作物生长环境控制；农业专家系统的开发与应用；基于Android系统的农作物生长环境监控；基于物联网技术的智能温室大棚建设。

本书是由成都农业科技职业学院和中国水利水电出版社万水分社共同策划、组织编写的。编著者为成都农业科技职业学院电子信息分院邹承俊、张霞、鲁刚强、余攀、雍涛几位老师，李辉老师参与了部分图片的处理，成都市知用科技有限公司熊维军等工程师也参加了部分工作。在此，对辛勤工作的所有人士表示由衷的感谢！

由于时间紧迫和编著者水平的限制，加之是全新的尝试，书中的错误和缺点在所难免，热忱欢迎读者对本书提出批评与建议，以便再版时修订。

编 者

2013年6月

前言

项目一 农作物生长环境监测 1
项目目标 1
任务1 认识农作物生长环境 1
任务2 认识与选择（购）监测传感器及
网络构件 12
任务3 无线传感网络的组建与农作物
生长环境监测 21
项目二 农作物生长环境控制 35
项目目标 35
任务1 了解农作物生长环境控制方法 35
任务2 农作物生长环境自动控制部件选择 38
任务3 了解农作物生长环境自动控制系统
的组装与调试 48
项目三 农业专家系统的开发与应用 63
项目目标 63
任务1 农业专家系统的开发 63
任务2 农业专家系统的应用 98
项目四 基于Android系统的农作物生长
环境监控 124
项目目标 124
任务1 开发环境的搭建 124
任务2 Android监控系统的开发与配置 132
项目五 基于物联网技术的智能温室建设 159
项目目标 159
任务1 智能温室大棚的设计 159
任务2 监测系统的实施 169
任务3 控制系统的实施 182
任务4 监测系统、控制系统、专家系统、
Android系统的联动 195

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