|本期目录/Table of Contents|

[1]华明圆,宋健,王晓平,等.农机装备物联网技术研究现状与展望[J].江苏农业科学,2024,52(1):17-27.
　Hua Mingyuan,et al.Research status and prospect of IoT technology for agricultural equipment[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2024,52(1):17-27.
点击复制

农机装备物联网技术研究现状与展望(PDF)
分享到：

《江苏农业科学》[ISSN:1002-1302/CN:32-1214/S]

卷:
第52卷
期数:
2024年第1期
页码:
17-27
栏目:
专论与综述
出版日期:
2024-01-05

文章信息/Info

Title:
Research status and prospect of IoT technology for agricultural equipment
作者:
华明圆1; 3; 宋健3; 5; 王晓平4; 张春凤3; 李思2; 翟长远3
1.华中农业大学植物科学技术学院，湖北武汉430070； 2.农芯(南京)智慧农业研究院有限公司，江苏南京 211899；3.北京市农林科学院智能装备技术研究中心，北京100097； 4.北京市平谷区植物保护服务中心，北京 101299；5.北京汇达智慧农业科技发展有限公司，北京 101200
Author(s):
Hua Mingyuan; et al
关键词:
农机装备; 物联网; 远程传输; 智能感知; 智能决策
Keywords:
-
分类号:
S126；S232.3
DOI:
-
文献标志码:
A
摘要:
目前，我国农机装备物联网存在高端传感器国产化程度低、无线传输稳定性差、全局化机群调度难的问题。本文从农机作业智能感知技术、农机装备信息传输技术和农机作业数据处理与决策技术等方面对国内外研究现状进行综述，阐述作物信息、环境信息、农机作业状态信息和农机识别等智能感知技术的成果，分析车载物联技术和远程物联技术的研究进展，此外还论述了农机作业智能决策技术在农机作业异常检测、作业质量评价和农机调度方面的技术突破以及农机装备远程监管平台的应用现状并分析各环节待解决的问题。在此基础上提出农机装备物联网技术未来的发展方向及应用前景，即农机高端传感器研发、基于5G的新一代移动互联技术研究、基于大数据和机器学习的智能决策技术、多机协同与智慧农场应用。
Abstract:
-

参考文献/References:

［1］周济. 智能制造——“中国制造2025”的主攻方向［J］. 中国机械工程，2015，26(17)：2273-2284.
［2］刘成良，林洪振，李彦明，等. 农业装备智能控制技术研究现状与发展趋势分析［J］. 农业机械学报，2020，51(1)：1-18.
［3］Barusu M，Reddy K，Shanmugapriya R，et al. Irrigation，fertilizing and weed cutting in the row crops with IoT controlled robot［J］. International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development，2019，8(3)：512-518.
［4］Pea C，Riao C，Moreno G. RobotGreen：a teleoperated agricultural robot for structured environments［J］. Journal of Engineering Science and Technology Review，2019，12(1)：87-98.
［5］李建军，王岩，姜永成，等. 共享农机技术可行性研究——以圆捆机为例［J］. 中国农机化学报，2018，39(9)：81-84.
［6］Sun D，Chen D，Wang S M，et al. A dynamic instability detection and prediction system for high clearance tractor［J］. IFAC，2016，49(16)：50-54.
［7］Zhang Z Y. Flexible camera calibration by viewing a plane from unknown orientations［C］//Proceedings of the Seventh IEEE International Conference on Computer Vision.Kerkyra，2002：666-673.
［8］Cheein F A，Steiner G，Paina G P，et al. Optimized EIF-SLAM algorithm for precision agriculture mapping based on stems detection［J］. Computers and Electronics in Agriculture，2011，78(2)：195-207.
［9］Veris launches U3 mobile soil sensor platform［EB/OL］. (2021-12-04)［2023-03-01］. https：//www.globalagtechinitiative.com/in-field-technologies/sensors/veris-launches-u3-mobile-soil-sensor-platform/.
［10］Kksal ，Tekinerdogan B. Architecture design approach for IoT-based farm management information systems［J］. Precision Agriculture，2019，20(5)：926-958.
［11］韩长杰，杨文奇，窦汉杰，等. 大田土壤电导率快速检测系统设计与试验［J］. 农业机械学报，2022，53(3)：301-310.
［12］梁栋，胡丽娜，王秀，等. 车载式大田土壤电导率在线检测系统设计与试验［J］. 农业机械学报，2022，53(6)：274-285.
［13］Alam M，Shakil K A，Khan S. Internet of things (IoT)［M］. Berlin：Springer，2020：273-284.
［14］Palleja T，Landers A J. Real time canopy density estimation using ultrasonic envelope signals in the orchard and vineyard［J］. Computers and Electronics in Agriculture，2015，115：108-117.
［15］姜红花，白鹏，刘理民，等. 履带自走式果园自动对靶风送喷雾机研究［J］. 农业机械学报，2016，47(增刊1)：189-195.
［16］史东旭，高德民，薛卫，等. 基于物联网和大数据驱动的农业病虫害监测技术［J］. 南京农业大学学报，2019，42(5)：967-974.
［17］Li S Y，Ding X Z，Kuang Q L，et al. Potential of UAV-based active sensing for monitoring rice leaf nitrogen status［J］. Frontiers in Plant Science，2018，9：1834.
［18］Suresh P，Saravanakumar U，Salameh M，et al. Advances in smart system technologies［C］. Singapore：Springer，2021：495-505.
［19］Kumar S，Mishra S，Khanna P. Precision sugarcane monitoring using SVM classifier［J］. Procedia Computer Science，2017，122：881-887.
［20］温鑫. 基于CAN总线的变量施肥机远程数据终端研究［D］. 大庆：黑龙江八一农垦大学，2022.
［21］姜鑫铭. 玉米免耕播种机精确播种关键技术研究［D］. 长春：吉林大学，2017.
［22］陈幸，贺智涛，姬江涛，等. 基于云平台的玉米播种位置监测系统设计与试验［J］. 农机化研究，2022，44(8)：71-75.
［23］陈兴和，孙超，刘辉. 农机深松作业远程监测装备发展现状及建议［J］. 农业工程，2018，8(9)：6-8.
［24］陈进，王学磊，王一帆. 基于Android手机的联合收获机主要部件工况监测系统［J］. 农业机械学报，2016，47(增刊1)：203-207.
［25］杜志伟，郝凤琦，程广河，等. 基于物联网的农机状态监控系统研究［J］. 中国农机化学报，2019，40(11)：189-194.
［26］Cortés C A P，Jaimes C I R，Moreno G G. RobotGreen：a teleoperated agricultural robot for structured environments［J］. Journal of Engineering Science and Technology Review，2019，12(1)：87-98.
［27］Waleed M，Um T W，Kamal T，et al. Classification of agriculture farm machinery using machine learning and internet of things［J］. Symmetry，2021，13(3)：403.
［28］雷雪梅，张光强，姚旗，等. 基于卷积神经网络的农机图像自动识别研究［J］. 中国农机化学报，2022，43(5)：140-147.
［29］杨洋，温兴，马强龙，等. 基于贝塞尔曲线的动态识别区农机避障路径实时规划［J］. 农业工程学报，2022，38(6)：34-43.
［30］Waleed M，Um T W，Kamal T，et al. Determining the precise work area of agriculture machinery using internet of things and artificial intelligence［J］. Applied Sciences，2020，10(10)：3365.
［31］董胜，袁朝辉，谷超，等. 基于多学科技术融合的智能农机控制平台研究综述［J］. 农业工程学报，2017，33(8)：1-11.
［32］王培，孟志军，尹彦鑫，等. 基于农机空间运行轨迹的作业状态自动识别试验［J］. 农业工程学报，2015，31(3)：56-61.
［33］王至秋，员玉良，秦振朕. 基于物联网技术的农机作业参数采集器的设计与试验［J］. 农机化研究，2020，42(1)：75-79.
［34］刘阳春，苑严伟，张俊宁，等. 深松作业远程管理系统设计与试验［J］. 农业机械学报，2016，47(增刊1)：43-48.
［35］刘婞韬，牛康，李治国，等. 深松作业质量监测系统的设计与应用［J］. 中国农机化学报，2016，37(9)：163-165，177.
［36］Lou S Y，He J，Lu C Y，et al. A tillage depth monitoring and control system for the independent adjustment of each subsoiling shovel［J］. Actuators，2021，10(10)：250.
［37］Karimi H，Navid H，Besharati B，et al. A practical approach to comparative design of non-contact sensing techniques for seed flow rate detection［J］. Computers and Electronics in Agriculture，2017，142：165-172.
［38］Besharati B，Navid H，Karimi H，et al. Development of an infrared seed-sensing system to estimate flow rates based on physical properties of seeds［J］. Computers and Electronics in Agriculture，2019，162：874-881.
［39］Xie C J，Zhang D X，Yang L，et al. Precision seeding parameter monitoring system based on laser sensor and wireless serial port communication［J］. Computers and Electronics in Agriculture，2021，190：106429.
［40］GreenStarTM 3 commmand centerTM release notes［EB/OL］. (2015-08-04)［2023-03-03］. https：//www.deere.com/en/stellarsupport/release_notes/greenstar3-commandcenter/.
［41］Oksanen T，Linkolehto R，Seilonen I. Adapting an industrial automation protocol to remote monitoring of mobile agricultural machinery：a combine harvester with IoT［J］. IFAC，2016，49(16)：127-131.
［42］Blank S，Pfeiffer D. Real-time operator performance analysis in agricultural equipment［C］// 5th IFAC Conference on Sensing，Control and Automation Technologies for Agriculture Agricontrol. Seattle，2016：359-364.
［43］Sarri D，Martelloni L，Vieri M. Development of a prototype of telemetry system for monitoring the spraying operation in vineyards［J］. Computers and Electronics in Agriculture，2017，142：248-259.
［44］Cutini M，Costa C，Bisaglia C. Development of a simplified method for evaluating agricultural tractors operator whole body vibration［J］. Journal of Terramechanics，2016，63：23-32.
［45］Serap G，Eugenio C，Dennis M. Perceptions of tilt angles of an agricultural tractor［J］. Journal of Agromedicine，2014，19(1)：5-14.
［46］Martínez C J，Arnó S J. Understanding geolocation and navigation and their uses in precision agriculture［J］. New AG International，2017，65：20-26.
［47］李道亮，杨昊. 农业物联网技术研究进展与发展趋势分析［J］. 农业机械学报，2018，49(1)：1-20.
［48］Khanna A，Kaur S. Evolution of internet of things (IoT) and its significant impact in the field of precision agriculture［J］. Computers and Electronics in Agriculture，2019，157：218-231.
［49］刘志欣. 基于Zigbee的播种质量监控系统设计与试验［D］. 南京：南京农业大学，2014.
［50］Civelek C. Low power wide area network (lpwan) and internet of things adaptation in agricultural machinery［J］. Scholars Journal of Agriculture and Veterinary Sciences，2017，4(1)：18-23.
［51］陈琦，韩冰，秦伟俊，等. 基于Zigbee/GPRS物联网网关系统的设计与实现［J］. 计算机研究与发展，2011，48(增刊2)：367-372.
［52］万雪芬，郑涛，崔剑，等. 中小型规模智慧农业物联网终端节点设计［J］. 农业工程学报，2020，36(13)：306-314.
［53］Navarro E，Costa N，Pereira A. A systematic review of IoT solutions for smart farming［J］. Sensors，2020，20(15)：4231.
［54］Sladojevic S，Arsenovic M，Anderla A，et al. Deep neural networks based recognition of plant diseases by leaf image classification［J］. Computational Intelligence and Neuroscience，2016，2016：3289801.
［55］Faltinski S，Flatt H，Pethig F，et al. Detecting anomalous energy consumptions in distributed manufacturing systems［C］//IEEE 10th International Conference on Industrial Informatics.Beijing，2012：358-363.
［56］Steckel T，Bernardi A，Gu Y，et al. Anomaly detection and performance evaluation of mobile agricultural machines by analysis of big data［C］//Conference Agricultural Engineering.Hannover：EurAgEng，2015： 349-355.
［57］Catalano C，Paiano L，Calabrese F，et al. Anomaly detection in smart agriculture systems［J］. Computers in Industry，2022，143：103750.
［58］Paudyal S. Classification of rotating machinery fault using vibration signal［D］. Grand Forks： University of North Dakota，2019.
［59］Yin Y X，Zhao C J，Zhang Y W，et al. Development and application of subsoiling monitoring system based on edge computing using IoT architecture［J］. Computers and Electronics in Agriculture，2022，198：106976.
［60］Xiang M，Wei S，Zhang M，et al. Real-time monitoring system of agricultural machinery operation information based on ARM11 and GNSS［J］. IFAC，2016，49(16)：121-126.
［61］翟长远，杨硕，王秀，等. 农机装备智能测控技术研究现状与展望［J］. 农业机械学报，2022，53(4)：1-20.
［62］王涛，刘飞，高羽佳，等. 基于遗传算法与WiFi聚类算法结合的北斗农机精准调度［J］. 江苏大学学报(自然科学版)，2020，41(4)：426-433，445.
［63］李雯，白正玉，侯天龙，等. 农机设备信息化调度平台架构设计研究［J］. 江苏农业科学，2021，49(9)：172-178.
［64］杨立国，李传友，贾生，等. 北京市农机管理调度系统设计与实现［J］. 农学学报，2014，4(8)：96-100.
［65］王娜，张晓亮. 基于地理信息系统MapGIS的农机调度分配优化研究［J］. 农机化研究，2022，44(6)：240-244.
［66］马军岩，袁逸萍，任年鲁，等. 多区域协调调度架构下的农机服务资源优化配置方法［J］. 中国农业大学学报，2020，25(4)：113-122.
［67］Sun Z G，Xia H，Wang W S. An architecture for the agricultural machinery intelligent scheduling in cross-regional work based on cloud computing and internet of things［C］//International Conference on Computer and Computing Technologies in Agriculture.Berlin：Springer，2011：9-15.
［68］李洪，姚光强，陈立平. 基于GPS、GPRS和GIS的农机监控调度系统［J］. 农业工程学报，2008，24(增刊2)：119-122.
［69］王春山，张璠，滕桂法，等. 智慧农机调配管理平台设计与实现［J］. 中国农机化学报，2018，39(1)：61-68.
［70］Blender T，Buchner T，Fernandez B，et al. Managing a mobile agricultural robot swarm for a seeding task［C］//42nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society.Florence，2016：6879-6886.
［71］刘基余. 关于北斗卫星导航系统技术标准化的几点建议［J］. 导航定位学报，2013，1(1)：101-107.
［72］吕新，苑严伟，马富裕，等. 棉花集约化生产关键环节精准技术与装备研发应用［Z］. 石河子：石河子大学，2016：10-34.
［73］管孝锋，陆林峰，吴晓柯. 浙江省智慧农业云平台建设及应用［J］. 浙江农业科学，2020，61(3)：595-597，601.
［74］吴东林，张玉华. 收割机远程监测系统的设计——基于云平台数据挖掘并行算法［J］. 农机化研究，2020，42(6)：235-239.
［75］马俊飞. 基于物联网技术的农机车联网系统的研究与实现［D］. 青岛：青岛理工大学，2018.
［76］王少农，庄卫东，王熙. 农业机械远程监控管理信息系统研究［J］. 农机化研究，2015，37(6)：264-268.
［77］Goltyapin V，Golubev I. Global trends in the development of monitoring systems for mobile agricultural equipment［J］. E3S Web of Conferences，2020，157：01013.
［78］New holland. Smart solutions for your operation［EB/OL］. (2023-03-01)［2023-03-01］. http：//agriculture.newholland.com/en-us/nar/products/plm.
［79］叶文超，张小花，廖东东，等. 基于Android的农机调度与管理平台设计与应用［J］. 仲恺农业工程学院学报，2019，32(3)：53-57.
［80］张正飞，杨松，康敏，等. 基于物联网的农机信息化平台设计与研发［J］. 南方农机，2018，49(15)：4-7.
［81］王诚龙，王吉旭，葛宝玉，等. 北斗农机作业全信息质量在线监测终端［C］//卫星导航定位与北斗系统应用2017——深化北斗应用 开创中国导航新局面.北京：中国卫星导航定位协会，2017：186-190.

相似文献/References:

[1]刘家玉,周林杰,荀广连,等.基于物联网的智能农业管理系统研究与设计——以江苏省农业物联网平台为例[J].江苏农业科学,2013,41(05):377.
　Liu Jiayu,et al.Investigation and design of intelligent agricultural management systems based on internet of things—Taking Agricultural Internet of Things in Jiangsu Province as an example[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(1):377.
[2]徐海斌,王鸿翔,杨晓琳,等.现代农业中物联网应用现状与展望[J].江苏农业科学,2013,41(05):398.
　Xu Haibin,et al.Current situation and forecast of application of internet of things in modern agriculture[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(1):398.
[3]严利,燕斌.基于电力线载波的家禽养殖场环境监控终端设计[J].江苏农业科学,2013,41(12):402.
　Yan Li,et al.Design of an environment monitoring terminal based on power line communication[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(1):402.
[4]范郁尔,郑金生,张正球,等.基于物联网技术的蝴蝶兰生产测控系统[J].江苏农业科学,2014,42(01):369.
　Fan Yuer,et al.A phalaenopsis production monitoring system based on things internet technology[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(1):369.
[5]何玲,陈长喜.基于物联网技术的生猪屠宰自动化监管系统[J].江苏农业科学,2016,44(04):390.
　He Ling,et al.Study on automatic supervision system of pig slaughtering based on internet of things[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(1):390.
[6]李敏.基于物联网技术的农业环境监测系统研究与设计[J].江苏农业科学,2016,44(05):387.
　Li Min.Research and design of agricultural environmental monitoring system based on internet of things[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(1):387.
[7]赵璐莹,任振辉,王娟.基于物联网的有机蔬菜溯源系统[J].江苏农业科学,2016,44(02):427.
　Zhao Luying,et al.Design of organic vegetable traceability system based on internet of things[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(1):427.
[8]李舒,赵思健,张峭.智慧农险——农业保险信息化发展的展望[J].江苏农业科学,2016,44(01):7.
　Li Shu,et al.Wisdom agricultural insurance-prospects of agricultural insurance informatization development[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(1):7.
[9]朱科峰,曹静,梁万杰,等.物联网猪舍氨气浓度与环境数据的关系研究[J].江苏农业科学,2015,43(12):462.
　Zhu Kefeng,et al.Study on relationship between ammonia concentration and environmental data in hog house based on internet of things[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2015,43(1):462.
[10]张文宇,曹宏鑫,葛道阔,等.基于模型的智慧农业平台的构建[J].江苏农业科学,2015,43(12):478.
　Zhang Wenyu,et al.Construction of smart agriculture platform based on model[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2015,43(1):478.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2023-03-06
基金项目：江苏省重点研发计划 (编号：BE2021302)。
作者简介：华明圆(1997—)，女，湖北荆门人，硕士研究生，主要从事物联网精准配药系统研究。E-mail：huamingyuan2021@163.com。
通信作者：翟长远，博士，研究员，主要从事精准施药技术研究。E-mail：zhaicy@nercita.org.cn。
更新日期/Last Update: 2024-01-05