淺談物聯網在智能農業的相關應用

張鳴明 馬奉先

【摘 要】隨著計算機科學技術的迅猛的發展，農村信息化成為一種趨勢，物聯網技術成為智能農業的關鍵技術之一，本文主要闡述了物聯網與智能農業的相關內容，并分析了物聯網在智能農業應用的必要性。

【關鍵詞】物聯網；智能農業；應用；

【中圖分類號】F287.6 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0173-02

1、物聯網的概述

物聯網是新一代信息技術，英文名“The Internet of things”。顧名思義，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，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；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概念。

2、智能農業系統概述

2.1 智能農業系統架構

智能農業系統的總體架構分為傳感信息采集、視頻監控、智能分析和遠程控制四部分。如圖1所示。

（1）數據采集系統。主要負責溫室內部光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數據的采集和控制。溫度包括空氣溫度、淺層土壤溫度（土下2 cm）、深層土壤溫度（土下5 cm）三種；濕度主要包括空氣的濕度、淺層土壤含水量（土下2 cm）、深層土壤含水量（土下5 cm）三種。數據傳感器的上傳采用ZigBee和RS485兩種模式。根據傳輸方式的不同，溫室現場部署分為無線版和有線版兩種。無線版采用ZigBee發送模塊將傳感器的數值傳送到ZigBee節點上；有線版采用電纜方式將數據傳送到RS485節點上。無線版具有部署靈活，擴展方便等優點；有線版具有高速部署，數據穩定等優點。

（2）視頻采集系統。該系統采用高精度網絡攝像機和全球眼系統進行緊密融合，系統的清晰度和穩定性等參數均符合國內相關標準。

（3）控制系統。該系統主要由控制設備和相應的繼電器控制電路組成，通過繼電器可以自由控制各種農業生產設備，包括噴淋、滴灌等噴水系統和卷簾、風機等空氣調節系統等。

（4）無線傳輸系統。該系統主要將設備采集到的數據，通過3G網絡傳送到服務器上，在傳輸協議上支持IPv4現網協議及下一代互聯網IPv6協議。

（5）數據處理系統。該系統負責對采集的數據進行存儲和信息處理，為用戶提供分析和決策依據，用戶可隨時隨地通過電腦和手機等終端進行查詢。

2.3系統特點

（1）涉及技術門類多。系統融合了3G、HTTP、寬帶、物聯網、傳感器等國內前沿技術，具備開展商業運營的能力。

（2）可擴展性強。管理控制與媒體流分離的架構設計，消除系統平臺形成瓶頸的缺陷，使得系統能夠支持大容量部署。

（3）可靠性高。系統從硬件到軟件實現冗余設計，無單點故障，提高系統的可靠性。

（4）安全性好。系統具有完整的端到端鑒權、加密體系以及用戶行為的審計記錄功能，最大程度的保證監控網絡和用戶使用安全。

（5）兼容性強。采用國際標準，專門設計了多種終端接入和網絡協議的協商功能，可以兼容多種編碼格式。

（6）超準確性。系統對于關鍵的控制部分采用先進的控制算法，保證了系統的準確性。

（7）通用性好。系統支持多種終端和操作系統。

（8）計費靈活。系統具有完善的后臺支撐系統和靈活的計費方式。

3、物聯網運用于智能農業的必要性

物聯網是以感知、識別、傳遞、分析、測控等技術手段實現智能化活動的新一代信息化技術，其特征是通過傳感器等方式獲取物理世界的各種信息，結合互聯網、移動通信網等網絡進行信息傳送與交互，采用智能計算技術對信息進行分析處理，從而提高對物質世界的感知能力，實現智能化決策和控制。因此，物聯網在農業領域的廣泛應用，既是智能農業的重要內容，也是現代農業的強大技術支撐，同時，智能農業的發展也將為物聯網技術在農業領域的應用提供無限廣闊的市場。

3.1 物聯網技術是智能農業的重要組成部分

智能裝備是農業現代化的一個重要標志，物聯網等技術是實現農業集約、高效、安全的重要支撐。這些技術在農業中廣泛應用，可實現農業生產資源、生產過程、流通過程等環節信息的實時獲取和數據共享，以保證產前正確規劃而提高資源利用效率；產中精細管理而提高生產效率，實現節本增效；產后高效流通并實現安全追溯。農業物聯網技術的發展，將會解決一系列在廣域空間分布的信息獲取、高效可靠的信息傳輸與互聯、面向不同應用需求和不同應用環境的智能決策系統集成的科學技術問題，將是實現傳統農業向現代農業轉變的助推器和加速器，也將為培育物聯網農業應用相關新興技術和服務產業發展提供無限商機。農業物聯網在提升農業智能化水平，推動農業現代化進程中將具有廣闊應用前景。

3.2 物聯網技術推動農業信息化、智能化

應用各種感應芯片和傳感器，廣泛地采集人和自然界各種屬性信息，然后借助有線、無線和互聯網絡，實現各級政府管理者、農民、農業科技人員等“人與人”相聯，進而拓展到土、肥、水、氣，作物、倉儲和物流等“人與物”相連，以及農業數字化機械，自動溫室控制，自然災害監測預警等“物與物”之間相聯，并實現即時感知、互聯互通和高度智能化。