淺談物聯網技術在現代化農業的應用

孫二瑞

摘要 隨著科技水平的不斷提高，以物聯網為代表的計算機網絡給人們的生產、生活帶來了巨大的變化。互聯網使得電腦相互連接，而當前興起的物聯網正在將物體與物體聯系起來。 目前，物聯網已滲透到現代化農業的生產、運輸和銷售的各個環節，不斷提高其效率，對農業現代化做出了巨大的貢獻。本文通過分析物聯網在現代化農業中的應用，提出了一些改進的方法與建議。

關鍵詞 物聯網RFID傳感器農業

物聯網，顧名思義就是指物體與物體相連， 它是將所有物品通過各種信息傳感設備，如RFID（俗稱電子標簽），傳感器，3G技術和激光掃描器等各類設備與互聯網結合起來， 實現信息的采集，融合，處理，并通過終端顯示，管理和智能化控制等。

1、物聯網在現代化農業的應用

1.1農產品質量安全監督檢測

當前，我國的食品安全事故頻發， 其中很重要的一個原因就是缺乏對食品的監管，物聯網給食品監管提供了一個有效的工具。如給生豬帶上RFID的芯片，監控生豬的整個生命過程，從出生、生長到屠宰、銷售。尤其是在生豬的生長過程中，可以檢測其生長環境和體溫等數據，而在生豬屠宰后，消費者可以根據追溯碼查詢到生豬來源和檢疫等信息。

1.2智能化農作物培育控制

通過在大田或者大棚內安裝無線傳感器和其他智能控制系統，可以對農產品的生長環境進行監測，及時掌控周圍環境參數，根據參數的變化調節灌溉、保溫等系統，確保農作物良好的生長環境，以提高產量和質量。

通過采集、分析和控制土壤的濕度、土壤成分、PH值以及空氣的溫度、濕度、CO2、光照強度等獲得農作物生長的最佳條件， 將信息通過RFID無線控制器傳送到3G移動通信網，然后再輸送到監管中心處理器，監管中心處理器對不符合的設定數據發出人機界面報警提示，人機界面發送控制指令給監管中心處理器打開閥門或增暖開關，從而適度調節。

1.3科學研究和森林防火應用

物聯網除了對農作物的培育和農作物生長信息的監測提供信息外，還對畜牧的養殖進行監測，如對畜牧家禽和水產的生活習性的監測。除此之外，物聯網還可以對森林火災提供警報，并將相關的數據傳送至控制中心，從而定位具體位置，對火災進行有效控制。

1.4實際應用舉例：

1.4.1 黑龍江建立基于物聯感知的大田種植土壤、大氣參數實時在線測量系統

在大田里插上“檢測棒”，形成矩陣，每個檢測棒上從底部向上分別安裝土壤溫度濕度傳感器（插入地面部分），電池和太陽能逆變器（露出地表）， 空氣溫度、濕度和光照傳感器（比農作物稍高部分）以及太陽能和RFID無線控制器（最頂上部分）。 每個節點將搜集的信息通過3G移動通信網發送到控制中心，這樣控制中心就可以監控上百公頃的稻田地。解決方案如下圖：

1.4.2 太湖水產養殖監控中心

長江中下游尤其是魚米之鄉的江浙水產養殖業非常發達，近年來由于水體污染的影響，水質的惡化、藍藻泛濫、水體缺氧等給養殖業帶來無法估量的損失。針對傳統水質監測方法的不足，如布線困難、難以實現在線實時監測、多點采集不方便等問題，建議架建基于RFID的水產養殖環境監控系統，創造性地利用物聯網技術建立水產養殖的自動化管理體系。該系統以無線傳感器模塊為數據采集終端，嵌入式Web服務器為數據處理和匯聚中心，提供人機界面，實現多點查詢，并利用專家系統對采集的數據進行分析，給出有效的水產養殖的決策方法。

1.3.3蘇州基于物聯感知的現代養殖

隨著養殖物的生長，池塘中的相對密度增大，同時水體殘餌、排泄物、水草老葉等腐爛，消耗了大量氧氣，產生硫化氫等有毒氣體，導致氨氮累積增多，PH值下降，極易造成浮頭泛池。本項目中的水質監測數據主要為：溶解氧含量，水溫及PH值。數據采集模塊如下圖所示。

水質數據采集模塊由RFID標簽、天線、太陽能光板、浮板、模擬量輸入模塊(A/D模塊)、傳感器以及執行件組成。選擇傳感器的基本標準是易用、精度高、靈敏度高和價格便宜。基于這個因素，溫度傳感器使用DALLAS 公司的 DS18B20，其具有耐磨耐碰、體積小、使用方便等特點，適用于各種數字測溫和控制領域。pH 傳感器使用 PC1R1A 通用型 pH 探頭，Pt1000 溫度補償。溶氧傳感器使用 OxyMax W COS 61 溶解氧測量探頭，其實用性好，維護量小，大量用于養殖水質氧含測量及調節，執行件為氣泵,功率為0.75 kW。

物聯網在農業現代化中的應用瓶頸

隨著科技的發展，物聯網在農業上的應用越來越廣泛，但在實際的應用中還存在一些問題。一是，一批關鍵農業感知技術和新的農作物培育問題期待科技突破。二是，物聯網在農業發展中朝著微小型、可靠性和成本低的方向發展，但目前物聯網所使用的傳感器和RFID芯片都是國外產的，價格比較昂貴，開發成本高；再加上國內農業生產基本都是傳統作業模式，導致其在農業發展缺少資金方面的支持。三是，農業專用傳感器，網絡互聯技術和智能處理的技術不統一，無參考標準，導致各家各樣，開發周期長。

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注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。