農業物聯網技術應用正當時

■樊雅君

物聯網技術對于農業應用來說任重道遠，是挑戰，更是機遇。對于智能農業這塊廣闊天地，高清數字網絡化、智能化、人性化、規范化、適用化，安防企業大有作為。

何為農業物聯網

我國是一個農業大國，地域遼闊，自然災害頻發，氣候復雜多變，將物聯網技術用于解決“三農”問題是一個很好的發展機遇。“物聯網”的概念提出于1999年，其定義十分簡單，就是把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能管理。物聯網的核心和基礎是互聯網，不過用戶端不僅局限于個人電腦，而是延伸到任何需要實時管理的物品和物品之間。農業物聯網技術指將網絡技術、感應技術、應用開發技術結合，及時采集空氣溫濕度、光照強度、土壤溫濕度、CO2濃度等環境信息，通過有線和無線方式發送給中央監控器，并以直觀的圖表和曲線方式將數據顯示給用戶，用戶可以根據生產需要，設置溫室卷膜、卷簾、滴灌等執行設備的自動調控條件。

針對中國現代農業發展的實際需求來看，當今最主要的問題是如何實時地采集和處理農業現場和養殖業及其相應病蟲害的各種信息。物聯網在現代農業領域的應用包括：監視農作物灌溉情況、畜禽的環境狀況、土壤氣候變更以及大面積的地表檢測，收集溫度、風力、濕度、大氣、降雨量、土壤水分、土壤pH值等，從而進行科學預測，幫助農民減災、抗災，進行科學種植，進而提高農業的綜合效益。

農業物聯網技術

近年來，在政府、科研機構及農業生產企業等的共同推動下，部分地區在農業物聯網技術應用方面進行了積極的探索，已取得初步成效。不少地方利用溫度、濕度、氣敏、光照等多種傳感器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。也有地方通過物聯網技術，對農作物生長、畜禽和水產養殖等進行監測，可實現準確感知、及時反饋，提升農業決策指揮水平。有的地方應用物聯網技術改造傳統農業，可實現對農業用藥、用水、用肥、用工狀況的精確控制，減少浪費，促進農業節本增效。

基于傳感網絡的物聯網架構在農業上的應用

普遍認為，“物聯網”是繼計算機、互聯網之后，世界信息產業的第三次浪潮。到目前為止，業界還沒有統一明確的定義，早期的物聯網是依托射頻識別技術的物品流通系統。隨著科學技術的發展和應用范圍的擴大，物聯網的內涵已經發生了變化。所謂物聯網（the internet of things）是指在物體中布設具有一定感知能力、計算能力和執行能力的智能芯片和軟件，使之成為“智能物體”，通過網絡設施實現信息傳輸、協同和處理，從而實現任何物體之間、物與人之間的互聯。因此，從嚴格意義上說，物聯網是指通過信息傳感設備（包括RFID裝置、紅外感應器、全球定位系統、掃描器等），根據約定的協議標準，把任何物品與網絡相連，進行信息交換和通信，從而實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

這幾年物聯網在設施農業領域中的運用卓有成效。以溫室監控為例，其關鍵技術包括溫室控制模式和PC機監控系統。其中，PC機監控系統采用由主控計算機、現場微處理器、一系列傳感器、執行器和總線型數字通訊網絡等組成的分布式計算機監控系統。采用物聯網技術，在溫室生產中大量采用無線管理、調控溫度、光照、濕度、通風、pH及營養液供給等，使栽培條件達到最佳水平，合理利用資源，提高農產品的產量和質量。同時無線模塊也可以將采集的溫度、濕度、EC值等參數值，經由無線網關傳輸數據，通過互聯網傳送到服務器及終端機，實現對大棚的遠程監控等。此外，監控系統還具有綜合環境控制、肥水灌溉決策與控制、緊急狀態處理和信息處理等功能。也可以按照用戶要求，進行實時處理，為現代農業信息實時監測及進行智能控制和管理提供科學的依據。

基于RFID的物聯網架構在農業上的應用

當前，食品安全問題不斷出現，從毒奶粉到地溝油，一系列事件引起了社會的極大關注。針對農產品，實現從“農田到餐桌”的全過程管理，建立從源頭治理監控到最終消費的追蹤溯源系統，保障產品安全已成為消費者關心的話題。隨著RFID技術和傳感器技術的不斷出現和成熟，為農產品的安全監管提供了基本保障。國內出現了一些RFID技術的應用實例，早在2007年中國就建立了肉牛生產全程質量安全可追溯體系，同時也完成了基于RFID的生豬全程質量安全追溯系統，并且在國內的幾個大城市進行推廣應用，實現了從生產—加工—運輸—銷售等環節的全過程的監控和追蹤，確保農產品的品質和安全。中國在奧運會期間更是啟用了食品安全追溯系統，為整個奧運會的食品供應提供了安全保障，從而為物聯網在中國農業上的廣泛應用奠定了基礎。

農業物聯網應用場景

農業作為關系著國計民生的基礎產業，其信息化、智慧化的程度尤為重要。物聯網作為推進產業信息化進程的重要戰略，并在實際發展中落實物聯網在各個產業中的應用。通過對物聯網的跟蹤研究及應用調查提出了四個應用模式與應用場景。

1、合理、高效、穩定的農業生態環境管理。通過各傳感器、視頻設備、GIS地理信息技術、GPS定位技術以及智能分析模型，建立起一個農業生態環境信息化管理平臺。通過互聯網及桌面電腦、智能手機等終端，能夠便捷地進行系統訪問與各種設備的管理。

2、改善與提高生產系統工作效率的農業生產過程管理。基于物聯網技術提出農業生產過程管理解決方案，利用物聯網信息技術改善生產系統的工作效率、提高投入資源的附加值、減少不必要的浪費及資源損耗，從而滿足客戶需求。通過標準化管理、精耕細作管理、設施農業管理和健康種植，實現對農業生產過程的科學管理與提升農業生產競爭力的目標。

3、控制危害與損失的農產品安全管理。農產品安全管理系統的主要功能是對農產品安全進行全程監控管理，使企業農產品安全提升到新的高度，從而確保向消費者提供安全、可靠、高質量的農產品。

具體為：以農業企業檔案數據為基礎，圍繞“生產、庫存、銷售”三條主線，通過對農產品的生產環境、生產活動、銷售狀況實施電子化管理來實現農產品的質量安全管理；采用最新的紅外、激光、無線、編碼、識別、定位、傳感器、RFID等高新技術，實現物流運輸安全管理；結合目前先進的條碼技術對農產品的流通進行編碼，從而建立安全的農產品生產全程追溯管理，使消費者充分了解農產品的種源情況、生產基地環境質量、生產操作過程、用料用藥情況、加工銷售過程等各個環節。

4、通過物聯網技術加強農業裝備與設施管理。隨著設施農業快速發展和大量裝備的使用，各種關于農業設施裝備的問題日趨突出，事故隱患日益增加。為進一步提升設施農業裝備安全及生產水平，大唐、移動等運營商能采用傳感器和視頻監控設備，并建立裝備與設施信息庫、狀態庫、調度服務庫及智能分析平臺，將物聯網信息技術應用于農業裝備與設施管理，提高投入資源的附加值、減少資源損耗，提升農業生產競爭力。

需攻克的難題

目前，物聯網技術在農業領域應用涵蓋了農業資源利用、農業生態環境監測、農業生產經營管理和農產品質量安全監管，并在政策扶持、技術研發、示范應用、人才培養等方面積累了一定的經驗。但農業物聯網技術應用總體還處于初步應用階段，存在關鍵技術產品及集成體系成熟度較低、農業物聯網應用標準規范缺失、有效的運營機制和模式尚未建立、專業人才缺乏等問題，迫切需要國家開展農業物聯網技術應用示范項目，加快建設應用示范基地，深入開展相關技術研發和集成創新，探索產業化應用模式，制定農業物聯網應用標準規范，推進物聯網技術在農業領域的規模化、標準化、產業化應用。

由物聯網結合設施農業發展的需要，可以在兩個層次上進行深入研究。第一，研制智能化監控、人工輔助管理溫室，適應于一般經濟條件的農戶提高溫室栽培管理水平。即對智能化實時監控及動態決策方案通過人工管理加以實施。其關鍵技術主要包括溫室綜合環境實量監控系統，各種溫室作物智能化管理決策系統，系列傳感器、計算機芯片與機電一體化系統。此種方式可以根據用戶需求，隨時進行處理，為設施農業綜合生態信息自動監測、對環境進行自動控制和智能化管理提供科學依據。通過模塊采集溫度傳感器等信號，經由無線信號收發模塊傳輸數據，實現對大棚溫濕度的遠程控制。

第二，研制智能化監控、自動化管理溫室，適應于經濟條件富裕的農戶、設施農業企業以及示范展示，提高溫室栽培管理水平。即對智能化實時監控及動態決策方案通過綜合環境控制與電動執行器自動實施。其關鍵技術包括溫室控制模式和計算機監控系統。其中，計算機監控系統采用由中心控制計算機、現場控制機、系列傳感器、電動執行器和局總數字通訊網絡等組成的分布式計算機監控系統，采用物聯網技術，在溫室生產中大量采用無線傳感器管理、調控溫度、濕度、光照、通風、二氧化碳補給，營養液供給及pH值、EC值等，使栽培條件達到最適宜水平，合理利用資源，提高產品的產量和質量。同時具有綜合環境控制、肥水灌溉決策與控制、緊急狀態處理和信息處理等功能。

結束語

未來是物聯網高速發展的黃金時期，物聯網應用的范圍也會越來越廣。在物聯網市場群雄并起的時代，加快物聯網技術的產業化應用，成為實現農業現代化、智能化、精細化發展重要推動力。物聯網技術對于農業應用來說任重道遠，是挑戰，更是機遇。正所謂“早起的鳥兒有蟲吃”，安防企業應利用網絡高清勢頭，順勢而起抓住這個機遇，就得早布局，早行動起來。