RFID物聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)牧業(yè),有哪些智能化應用場景?
近年來,隨著智能農(nóng)業(yè)、精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應用逐步拓寬。其應用方面包括農(nóng)業(yè)資源(農(nóng)用土地資源、水資源、生產(chǎn)資料等)管理、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境(土壤、大氣、水質(zhì)、氣象、災害等)管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程(精耕細作、設施農(nóng)業(yè)、健康養(yǎng)殖等)管理、農(nóng)產(chǎn)品與食品安全追溯、農(nóng)業(yè)設備與設施使用等。在這種大背景下,精細農(nóng)牧業(yè)成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的熱門領(lǐng)域。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)
精細農(nóng)業(yè)的核心是指實時地獲取農(nóng)作物的生長及環(huán)境信息,最大限度地提高水、肥或飼料的利用效率,增加產(chǎn)量,減少環(huán)境污染,保證農(nóng)作物生長的健康無害。在這方面,物聯(lián)網(wǎng)可用以監(jiān)視農(nóng)作物的灌溉情況、土壤空氣的變更、畜禽的環(huán)境狀況以及檢測大面積的地表狀態(tài),收集溫度、濕度、風力、大氣、降雨量以及土地的濕度、氮濃縮量和土壤pH值等,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的科學監(jiān)測、科學種植,幫助農(nóng)民抗災、減災,提高農(nóng)業(yè)綜合效益。
快速有效地采集和描述影響作物生長功能的空間變量信息,是精細農(nóng)業(yè)實踐的重要基礎(chǔ)。而3S(指GPS、GIS、RS)技術(shù)則是獲取并處理作物信息的基礎(chǔ)。
地理信息系統(tǒng)(GIS)在精細農(nóng)作技術(shù)體系中主要用于建立農(nóng)田土地管理,土壤數(shù)據(jù)、自然條件、作物苗情、病蟲草害發(fā)生發(fā)展趨勢、作物產(chǎn)量的空間分布等的空間信息數(shù)據(jù)庫和進行空間信息的地理統(tǒng)計處理、圖形轉(zhuǎn)換與表達等,為分析差異性和實施調(diào)控提供處方信息。
遙感(RS)技術(shù)可以提供大量的田間時空變化信息。近30多年來,RS技術(shù)在大面積作物產(chǎn)量預測、農(nóng)情宏觀預報等方面作出了重要貢獻。遙感技術(shù)領(lǐng)域積累起來的農(nóng)田和作物多光譜圖像信息處理及成像技術(shù)、傳感技術(shù)和作物生產(chǎn)管理需求密切相關(guān)。RS獲得的時間序列圖像,可顯示出由于農(nóng)田土壤和作物特性的空間反射光譜變異性,提供農(nóng)田作物生長的時空變異性的信息,在一個季節(jié)中不同時間采集的圖像,可用于確定作物長勢和條件的變化。
全球定位技術(shù)(GPS)在精細農(nóng)業(yè)上主要用來獲取農(nóng)田位置信息,主要包括采樣點的經(jīng)緯度、所在田塊的形狀和面積等。目前,國外智能農(nóng)業(yè)機械大都使用差分衛(wèi)星定位系統(tǒng)(DGPS)消除系統(tǒng)誤差,如美國天寶公司(Trimble)生產(chǎn)的AgGPS132為分米級信標導航差分DGPS,AgGPS214為厘米級的載波相位差分DGPS。我國也積極開展DGPS在精細農(nóng)業(yè)中的應用研究以及相關(guān)設備的研制。如中國農(nóng)業(yè)大學精細農(nóng)業(yè)研究中心設計開發(fā)了內(nèi)置GPS-OEM板的農(nóng)田信息采集系統(tǒng)。
在3S所獲得信息的基礎(chǔ)上,經(jīng)過多年努力,精細農(nóng)業(yè)領(lǐng)域又出現(xiàn)了眾多智能信息采集與處理系統(tǒng),其中決策支持系統(tǒng)(DSS)是根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和專家在長期生產(chǎn)中獲得的知識,建立作物栽培與經(jīng)濟分析模型、空間分析與時間序列模型、統(tǒng)計趨勢分析與預測模型和技術(shù)經(jīng)濟分析模型,利用GPS、RS獲得的各種信息及GIS建立的數(shù)據(jù)庫,針對小區(qū)內(nèi)農(nóng)作物生長環(huán)境和生長條件時間和空間上存在的差異做出分布式投入決策,即生成田間投入處方圖。決策支持系統(tǒng)DSS綜合了專家系統(tǒng)ES和模擬系統(tǒng)SS,因而能為精細農(nóng)業(yè)的實施提供正確的決策支持。
雖然我國早在20世紀90年代就已在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域使用GPS、GIS等技術(shù),但在精細農(nóng)業(yè)實踐過程中仍面臨各種技術(shù)問題,需要加強多部門、多學科間的相互聯(lián)系,開展國際合作,以進一步提高我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平。
畜牧業(yè)管理
1.電子耳標
在牲畜出生及飼養(yǎng)的時候,在牲畜的身上安裝上RFID標簽(如做成耳標或腳環(huán)),這些電子標簽在牲畜出生時打在耳上,此后飼養(yǎng)員用一個手持設備不斷地設定、采集或存儲它成長過程中的信息,從源頭上對生產(chǎn)安全進行控制,同時記錄牲畜在各個時期的防疫記錄、疾病信息及養(yǎng)殖過程的關(guān)鍵信息。在牲畜屠宰前,首先要通過手持機讀取RFID標簽,以確認無疾病牲畜才能出欄。畜牧業(yè)飼養(yǎng)階段的標簽數(shù)據(jù)信息包括三部分,為養(yǎng)殖→出生狀況→生長狀況→出欄狀況;防疫→接種疫苗→防疫檢查→疫情處理;畜群管理→牲畜出入草場信息→牲畜草場位置信息→牲畜狀況信息。
2.牲畜電子監(jiān)控管理系統(tǒng)
應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的牲畜電子監(jiān)控主要包括出入境牲畜監(jiān)控以及牲畜生長環(huán)境監(jiān)控等方面。
3.肉類托盤管理系統(tǒng)
貨物在運輸過程中,按照規(guī)定的產(chǎn)地、數(shù)量、品質(zhì)、等級等標準寫在運送過貨物的托盤上或包裝箱的電子標簽中。當貨物運輸?shù)脚l(fā)市場或商場的指定倉庫中或指定的配送點時,首先要讀取托盤和包裝箱標簽內(nèi)的產(chǎn)品信息,并上傳到系統(tǒng)中去。
4.批發(fā)市場RFID管理系統(tǒng)
在城市農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)交易中心,每天都會有大量的肉類農(nóng)副產(chǎn)品從這里流向市區(qū)的各個農(nóng)貿(mào)市場。為了做到安全檢測,市場管理部門為每樣農(nóng)產(chǎn)品建立電子檔案,使用者可以通過系統(tǒng)很方便地了解到農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)信息、質(zhì)量信息、市場信息、價格信息等情況。這里,市場經(jīng)營者人手一片電子標簽卡,這個“入場證”記錄他們經(jīng)營產(chǎn)品的檢測情況和交易情況。
RFID標簽作為肉類批發(fā)信息的載體部分,對應批發(fā)商的貨物,利用射頻技術(shù)及RFID標簽的手持讀取功能對貨物進行交易結(jié)算,大大加快了肉類批發(fā)的交易結(jié)算速度。以RFID標簽為交易核心數(shù)據(jù)的載體,可記錄進場交易的每個貨品的來源地、交易時間、檢測檢疫信息,加強肉類產(chǎn)品交易的規(guī)范性和可追溯性。
綜上,物聯(lián)網(wǎng)應用于牲畜信息化管理可對牲畜從飼養(yǎng)、監(jiān)管、屠宰到銷售等各個環(huán)節(jié)進行監(jiān)管,從而確保整個流轉(zhuǎn)過程的透明化,確保牲畜從源頭到餐桌的全程安全,實現(xiàn)全程質(zhì)量監(jiān)控和追溯。