物聯網在現代農業中的應用

□玉溪市農業信息中心 653100 王 曦

1 物聯網與農業生產

1.1 傳統農業與現代農業

在傳統農業中，生產單位是分散的農戶或小規模的家庭農場，屬于自然經濟或半自然經濟的性質和勞動密集型農業發展模式。傳統農業的生產技術具有長期不變的特點，而且一般表現為明顯的“二元經濟”結構。這種“二元經濟”結構不但反映在城鄉之間和工農業之間的分割，而且還表現于農村經濟的非單一的農業經營。隨著經濟社會的發展，傳統農業的模式已遠不能適應農業可持續發展的需要，產品質量問題、資源嚴重不足且普遍浪費、環境污染、產品種類需求多樣化等諸多問題使農業的發展陷入惡性循環，發展現代農業就成了必然的選擇。

現代農業是指用現代工業裝備、用現代科學技術武裝、用現代組織管理方法來經營的社會化、商品化的農業，它具備較高的綜合生產率，使農業成為可持續發展產業。實現農業科學技術的現代化是現代農業的一個主要特征。就我國目前的農業整體情況而言，農業既不完全是傳統農業，也沒有進入現代農業，而是處在傳統農業向現代農業轉變的階段。

1.2 信息科技催生的物聯網

物聯網就是“物物相連的互聯網”。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

“物物相連”的物聯網正成為發展現代農業產業新的生產力。當前，隨著智能農業、精確農業的發展，智能感知芯片、移動嵌入式系統等物聯網技術在現代農業中的應用逐步拓寬，在監視農作物灌溉情況、土壤空氣變更、畜禽的環境狀況以及大面積的地表檢測，收集溫度、濕度、風力、大氣、降雨量，有關土地的濕度、氮濃縮量和土壤pH值等方面，物聯網技術正在發揮出越來越大的作用，從而實現科學監測，科學種植，幫助農民抗災、減災，提高農業綜合效益，促進了現代農業的轉型升級。

2 物聯網在農業中的應用

2.1 農業生產信息的實時采集

物聯網配置有形形色色的傳感器，可通過在田間地頭、乃至水中布置多層次的物聯網傳感器網絡檢測系統，監測環境信息和動植物信息。這些功能各異的傳感器組合而成的農業物聯網不是實驗室里面的擺設，它們作為現代化農業生產的技術手段，已悄然出現在田間地頭。

1）對農田水分、養分、作物長勢、冠層生理與生態因子、品質、產量和蟲害草害、土壤和作物養分等信息進行采集。物聯網的應用可以在蟲害與雜草動態監測系統的研究方面發揮重大作用，也可用于解決智能測產與谷物品質監測系統精度的難題。

2）可用于以對牲畜家禽、水產養殖、稀有動物的生活習性、環境、生理狀況及種群復雜度進行觀測研究，也可用于對森林環境監測和火災報警。

3）可以應用在精確農業中，來監測農作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。在溫室環境中的信息采集方面，溫室環境里單個溫室即可成為無線傳感器網絡一個測量控制區，采用不同的傳感器節點構成無線網絡來測量土壤濕度、土壤成分、pH值、降水量、溫度、空氣濕度和氣壓、光照強度、CO2濃度等來獲得作物生長的最佳條件，同時將生物信息獲取方法應用于無線傳感器節點，為溫室精準調控提供科學依據，從而達到增加作物產量、改善品質、調節生長周期、提高經濟效益的目的。

4）可用于節水灌溉，無線傳感網自動灌溉系統利用傳感器感應土壤的水分，并在設定條件下與接收器通信，控制灌溉系統的閥門打開、關閉，從而達到自動節水灌溉的目的。由于傳感器網絡信息互遞、自組網絡及實時通信等特點，使灌區面積、節點數量不受到限制，可以靈活增減輪灌組，加上節點具有的土壤、植物、氣象等測量采集裝置，可以構建高效、低能耗、低投入、多功能的農業節水灌溉平臺。可在溫室、庭院花園綠地、高速公路中央隔離帶、農田井用灌溉區等區域，實現農業與生態節水技術的定量化、規范化、模式化、集成化，促進節水農業的快速和健康發展。

2.2 利用物聯網提升設施農業發展水平

設施農業屬于高投入高產出，資金、技術、勞動力密集型的產業。傳統農業生產活動中的澆水、施肥、打藥，農民全憑經驗、靠感覺來完成。而應用物聯網，諸如瓜果蔬菜的澆水時間，施肥、打藥，怎樣保持精確的濃度，如何實行按需供給等一系列作物在不同生長周期曾被“模糊”處理的問題，都有信息化智能監控系統實時定量“精確”把關，農民只需按個開關，做個選擇，或是完全聽“指令”，就能種好菜、養好花。

通過各種傳感器采集信息，幫助農民及時發現問題，并且準確地確定發生問題的位置，這樣農業將逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機械的生產模式轉向以信息和軟件為中心的生產模式，從而大量使用各種自動化、智能化、遠程控制的生產設備。

以信息化引領現代農業發展將是大勢所趨，物聯網將是實現農業集約、高產、優質、高效、生態、安全的重要支撐，同時也為農業農村經濟轉型、社會發展、統籌城鄉發展提供“智慧”支撐。在設施農業發展過程中，各地區可以根據本地區的產業優勢，因地制宜，逐漸形成規模化區域，顯現各區域的特色。

2.3 用物聯網實施農業病蟲害控制

在農作物病蟲害監控方面，可利用物聯網技術、模式識別、數據挖掘和專家系統技術實現對設施農業病蟲害的實時監控和有效控制。這方面的應用在我國的一些先進地區已經進行了嘗試。

3 物聯網在農業中的發展前景

3.1 為精確農業領航

精確農業（Precision Agriculture）是當今世界農業發展的新潮流，是由信息技術支持的根據空間變異，定位、定時、定量地實施一整套現代化農事操作技術與管理的系統，其基本涵義是根據作物生長的土壤性狀，調節對作物的投入，即一方面查清田塊內部的土壤性狀與生產力空間變異，另一方面確定農作物的生產目標，進行定位的“系統診斷、優化配方、技術組裝、科學管理”，調動土壤生產力，以最少的或最節省的投入達到同等收入或更高的收入，并改善環境，高效地利用各類農業資源，取得經濟效益和環境效益。

在實現精確農業的道路上，現有的基于有線智能農業系統依然存在著諸多問題，比如成本過高，覆蓋面有限，安全性不佳等缺點。無線網絡具有較高的傳輸帶寬、抗干擾能力強、安全保密性好，而且功率譜密度低等優勢，所以基于無線傳感網的物聯網精確農業系統更具發展潛力。

3.2 保障農產品質量安全

物聯網技術可以用來完善農產品安全追溯系統，保障農產品安全。例如，可利用物聯網建立肉類安全信息追溯平臺，實現政府對養殖、屠宰、銷售等環節的有效監管，使得每塊放心肉“來可追溯、去可跟蹤、信息可保存、責任可追查、產品可召回”；應用精細蔬菜園傳感網管控系統對蔬菜生長過程進行全程數據化管控，保證蔬菜生長過程“綠色環保、有機生產”。物聯網的強大功能使它在對農產品從生產、流通到消費整個流程的監管變得可行可靠，從而更加有效地保障農產品質量安全。

[1]鄧蓉，曹暕，李佳.現代農業基礎知識[M].北京：中國農業出版社.

[2]魏長寬.物聯網：后互聯網時代的信息革命[M].北京：中國經濟出版社.

[3]秦魏，劉芹，周盼.傳感器在現代農業中的應用[J].科技致富向導.