智能農業中物聯網技術的應用分析

彭志蓮

(1.合肥工業大學，安徽合肥 230009；2.安慶職業技術學院，安徽安慶 246003)

智能農業中物聯網技術的應用分析

彭志蓮1,2

(1.合肥工業大學，安徽合肥 230009；2.安慶職業技術學院，安徽安慶 246003)

伴隨時代的發展和科學技術的不斷進步，農業中的信息技術也變得越來越重要，特別是近幾年來隨著物聯網技術的新發展，智能農業也展現出了廣闊的發展前景。本文主要分析了物聯網技術在智能農業中的應用發展狀況以及其發展過程中面臨的挑戰等幾個問題，同時也對以后智能農業的發展做出了預測和分析。

智能農業； 農業；物聯網

隨著時代的不斷發展和信息化的不斷提高，物聯網技術是繼計算機、互聯網和移動通信之后的又一次信息化產業浪潮[1]，對物聯網技術的最簡單理解就是“物和物相互連接的互聯網”，通過物聯網技術任意的兩個物體都可以相互連接，傳送信息。隨著物聯網技術的不斷發展，物聯網產業被正式列為我國五大新興戰略性產業之一。

農業物聯網技術具體來講就是將各種各樣的傳感器組織起來構成傳感網絡[2]，通過這些傳感器我們可以隨時隨地采集農田信息，并把分析后的結果實時傳送給農戶，讓他們做出最有利的決策，這樣農民即便是不出家門，也可以隨時了解農田信息。

1 物聯網技術在智能農業中的發展現狀

近十年來，國外的一些發達國家開展了許多的應用示范，展示了物聯網技術在農業領域中的應用，這一系列的示范應用形成了一種良好的物聯網產業化模式，使物聯網技術在農產品流通領域、資源利用和農業生產等方面得到了推廣與實踐。歐洲智能系統集成技術平臺提交的物聯網研究發展報告中[3]指出“農業和養殖業物聯網”是未來物聯網技術最重要的發展方向之一。他們將農業物聯網技術劃分為包括信息感知層、信息傳輸層和信息應用層在內的三個結構層次。其中，通過信息感知層，我們可以獲取各種各樣的農田信息數據，信息感知層由各種傳感器節點組成，可以十分敏銳地捕捉到農田信息的變化。在信息傳輸層中，我們利用傳感器通過有線或無線的方式獲取數據，還可以通過多種通信協議向局域網或廣域網發布信息，擴大消息的接收范圍。在信息應用層中，通過對獲得的信息加以融合和處理，得到最有利的數據分析，由此制定科學的管理方法，對農戶加以指導。

2 物聯網技術在智能農業中的應用

2.1 在農業資源利用方面物聯網技術所起的作用

隨著物聯網技術的不斷發展，北美一些發達國家通過衛星監測來收集國家土地利用信息，然后再對所采集的信息進行一系列的分析處理，最終實現了大范圍內的農業統籌規劃管理。近年來，我國運用GIS、傳感器和GPS定位相結合的技術，通過WSN與無線通信實現了對農業資源的規劃管理。為了更加準確地獲取農田狀態信息，在作物施肥、病蟲害監測和防治、土壤養分監測等農田信息采集和管理以及農業環境變化和農業污染監測等方面都使用了GPS定位技術。例如可以通過GPS定位技術和農田信息技術來獲取當前的農田狀態信息，實時了解農田中的水分、肥料、病蟲害、雜草和產量的分布等信息，通過對這些信息的分析可以制定出最優的解決方案，從而指導農戶做出相應的變化并及時采取措施。

2.2 物聯網技術在農業生態環境監測方面的應用

目前，全球各個國家都十分重視對國家農產品安全、資源安全和生態安全的保護。美國等一些發達國家通過對現代先進信息融合技術和傳感器技術的利用建立了覆蓋全國的農業信息化平臺，通過這一平臺確保了農業生態環境的可持續發展。而在法國的某些地區，人們利用物聯網技術獲得各種土壤環境信息，并對這些信息進行精確的分析，根據分析結果選擇合適的農作物或者是調節和改善種植環境。我國已經在不少地區建立了農業環境網絡監測系統，實時監測各地區農業環境信息，實施農業應用監測示范，通過研發水環境和大氣環境監測系統來實現對大氣中二氧化硫、二氧化氮等有害氣體、水溫、pH值、電導率和溶解氧等水環境參數的實時監測。

2.3 物聯網技術在農業生產精細管理方面的作用

通過對農業生產措施和信息高新技術應用的有機結合，可以實現精細農業生產管理。荷蘭開發的智能化母豬管理系統已經成功實現了自動供料、自動數據傳輸、自動管理和報警的小規模物聯水產殖，VELOS智能化母豬管理系統成功解決了射頻識別技術(RFID)在水產領域的應用難題。我國在水產養殖領域和設施農業領域等方面也取得了顯著成效。例如中國農業大學建立的水產養殖環境智能監測系統，能夠很好地實現智能化水產養殖等方面的工作。此外我國研制的農機調度系統能對農機資源進行合理分配。

2.4 物聯網技術在農產品安全溯源方面的應用

現在越來越多的人開始關注農產品的食用安全問題，一個健全的農產品安全溯源可以讓人們放心地購買食品，而一個鍵全的溯源系統應該是從開始到最后都是可以隨時隨地查看的。加拿大和日本等國家在農產品物流環節應用和動物個體編號識別應用等方面采取了非常廣泛的可追溯環節，我國也研發了以提高農產品安全為目的的農產品溯源系統[4]，目前已經成功地在上海、北京、廣州、南京等城市建立了農產品安全溯源系統，目前這些系統主要是以IC卡、條碼和RFID等技術為主。

3 物聯網技術在智能農業中存在的問題

物聯網是新型的發展技術，具有十分廣闊的發展前景。雖然，目前它在智能農業的發展中占有很大的優勢，但是同時它也存在著許多問題。物聯網技術在智能農業中的應用問題主要包括三方面，即行業標準問題、信息集成問題和商業模式問題。首先，關于行業標準問題。農業物聯網建設需要利用各種各樣的傳感器來采集作物信息，然后通過數據傳輸等平臺使管理人員實時監測農田環境，但是，現在由于在信息采集和傳輸、平臺接口和人機交互接口等方面缺少統一的技術標準，導致了物聯網技術在智能農業中的推廣和應用受到限制[5]。其次，關于信息集成問題。在農作物的生長期間會采集各種各樣的農作物信息，從而會產生大量的數據，但是又必須對這些數據加以保存，這就導致了大量的磁盤空間因為這些數據的存儲而浪費。因此，必須通過改進存儲算法來降低存儲空間，只有這樣才能使物聯網技術在智能農業中的應用得到普及。最后，關于商業模式問題。這是物聯網技術推廣中最重要的問題之一，目前，我國農業物聯網的商業模式主要包括政府支持的示范性項目、物聯網企業做的示范性推廣項目和國有大型農業物聯網項目三種。但是，這三種方式在很多方面都存在著許多的缺點，例如成本太高、產業鏈的成員參與不夠主動等。因此為了物聯網技術更好地應用于智能農業中，必須保證各部門之間信息傳輸的流暢性，同時也要健全行政管理體系，統一行業設備國家標準，構建更加合理可用的商業模式。

4 未來發展趨勢

在未來智能農業的發展中，我們不僅可以通過更加精確的傳感器和更加靈活的控制系統，對采集的信息做出科學的分析并得出最優結果，而且還會實現作物從農田到餐桌的一整套溯源。通過智能化的分析管理，讓農民更加清晰地了解當前的農田土壤和其它一系列的農田環境信息，以及在當前狀態下適合種植的農作物品種。與此同時，我們還將看到以下情景，炎熱的天氣里農民伯伯也不用在農田里辛勤的勞作，他們可以直接操作手機或者電腦等智能終端實現澆水、翻地、播種、收割等一系列農田勞動，不出門便可以輕輕松松地實現繁重的農田勞動。

[1]施鳴.淺談第三次信息革命“物聯網”的起源與發展前景[J].信息與電腦:理論版,2009(10):71.

[2]何龍,聞珍霞,楊海潔,等.無線傳感網絡技術在設施農業中的應用[J].農機化研究,2010(12):236-239.

[3]耿軍濤,周小佳,張冰潔.基于無線傳感器網絡的大氣環境監測系統設計[J].西華大學學報:自然科學版,2007,26(4):44-46.

[4]王立方,陸昌華,謝菊芳,等.家畜和畜產品可追溯系統研究進展[J].農業工程學報,2005,21(7):168-174.

[5]劉志碩,魏風,柴躍廷,等.關于我國物聯網發展的思考[J].綜合運輸,2010(2):37-40.

2013-10-09

彭志蓮(1971- )，女，安徽桐城人，安慶職業技術學院講師，合肥工業大學碩士研究生，從事物聯網研究。

H319.9

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1008-178X(2014)01-0059-02