基于物聯網的智能農業應用研究

付克蘭

摘 要：物聯網技術的發展為智能農業的發展提供了技術支持。闡述了物聯網的概念、架構、關鍵枝術及其在智能農業領域中的應用。將物聯網技術應用于智能農業中，引領現代農業發展，促進經濟發展。

關鍵詞：物聯網 關鍵技術 智能農業應用

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）05（c）-0001-02

我國工信部在《物聯網“十二五”發展規劃》中提到：新型產業的發展離不開物聯網的加入，世界經濟與科技的嶄新騰飛更加離不開物聯網，其中明確指出將物聯網與農業進行有機結合，建立農業物聯網應用工程[1]。全國農業農村信息化發展“十二五”規劃明確要求：提高現代農業生產裝備數字化、智能化水平，發展精準農業[2]。全國現代農業發展規劃相繼指出：大力推動智能監測、物聯網等現代信息技術在農業農村的應用，開展農業物聯網應用示范[3]。

1 物聯網概述

1.1 概念

1999年，美國麻省理工學院首先提出了“物聯網”的概念，就是將所有物品通過射頻識別、紅外感應器、激光掃描器、全球定位系統等各種信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理的網絡。

2011年，我國發布的《物聯網白皮書》將物聯網定義為：物聯網是通信網和互聯網的拓展應用和網絡延伸，它利用感知技術與智能裝備對物理世界進行感知識別，通過網絡傳輸，進行計算、處理和知識挖掘，實現人與物、物與物信息交互和無縫鏈接，達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策目的。

1.2 物聯網的架構

從橫向分析，物聯網的主體是物（包含了人、設備、器件以及電腦等各種終端），執行的動作是聯（人與物、人與人、物與物建立聯系），核心是網（網是溝通聯系的橋梁）。

從縱向分析，物聯網由3個層次共同構建而成。它們分別是感知層、網絡層和應用層。通過WiFi設備服務器和WiFi中間件，使得前端的各種信息感知和管理控制終端能夠隨時隨地的接入基于TCP/IP協議的互聯網絡，實現真正的物聯網綜合應用。

1.3 物聯網的關鍵技術

物聯網的關鍵技術有射頻識別技術（RFID）、傳感器技術、傳感器網絡技術和網絡通信技術等。

射頻識別技術（RFID），俗稱電子標簽（Tag），是利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現非接觸雙向通信以達到對靜止或移動物體的自動識別和完成數據交換的自動識別技術[4]。它通過接收商品上的微芯片“標簽”發射出來的獨特ID碼，經無線傳輸提供充足的產品信息，無須實體接觸就可以進行數據交換，并且數據交換時無須考慮方向性。經過長達七十幾年的發展，RFID技術經歷了不斷地完善和應用創新，目前已經滲透到生活中的各行各業，如，軍事、制造、農業、物流和食品領域等。

傳感器是能感受被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成，例如：光敏傳感器、聲敏傳感器、壓力傳感器等。傳感器的感知對象主要為光、壓力、速度、加速度、溫度、濕度、濃度、震動、磁場和位移等[5]。

無線傳感器網絡（WSN）是物聯網底層網絡的重要技術形式，被美國商業周刊列為21世紀最有影響的改變世界的十大技術之一。無線傳感網WSN由大量部署在監測區域內的微型傳感器節點組成，它們以無線通信方式互聯形成一個多跳的自組織網絡，可以實現數據收集、監控報警、目標跟蹤等各種功能。

2 智能農業的應用

（1）農作物農情監測。通過溫濕度傳感器、pH值傳感器、光傳感器、離子傳感器、生物傳感器、CO2傳感器等設備，檢測環境中的溫度、相對濕度、pH值、光照強度、土壤養分、CO2濃度等物理量參數，同時在現場布置高精度攝像機對農田或大棚等進行視頻監控，及時有效地掌握農作物生長態勢、病蟲害等情況，當環境因素出現異常發出報警并以短信等形式告知用戶，用戶可利用電腦或智能手機，隨時隨地觀察現場情況、查看現場溫濕度等數據，并可以遠程控制智能調節指定設備，讓用戶可以足不出戶就可以掌握和控制農情。

（2）動植物生態信息監測。通過布置多層次的傳感器網絡檢測系統，利用物聯網技術實現對牲畜家禽、水產養殖、稀有動物的生活習性、生存環境、生理狀況及種群復雜度的觀測研究，也可用于對森林環境監測和火災報警。

（3）農產品安全溯源。農產品安全是維系人類生命和健康的重要因素，構建農產品安全生產與溯源體系日益迫切。食品安全是指“從農田到餐桌”全過程的安全，包括產地環境、生產養殖、屠宰加工、物流運輸、終端零售，最終到消費者。采用RFID技術，每個農副產品都有電子標簽唯一標識，上面記錄該農副產品從種植、采摘、養殖、屠宰到運輸、銷售的全過程的檔案資料，包括畜禽信息、飼料信息、化肥農藥信息、運輸過程中溫度、水分控制情況、疾病防疫等。消費者可以憑借農副產品對應的追溯碼，通過網站、電話或短信形式查詢該農副產品的來源、運輸渠道、質量檢疫等多方面的信息。一旦產品出現質量問題，便可追蹤溯源查出問題所在。

（4）智能畜禽產品養殖。RFID產業技術的進步，實現了精細化管理。存有動物個體信息特征的微小型傳感器和RFID標簽進入各類養殖場當中。RFID標簽的作用：對每個動物每天的健康特征、飲水量、發情期、進食量等主要信息進行遠程傳輸并記錄；對動物進行身份識別；對動物疾病防治、精細化養殖及疫情預警管理。

（5）農產品儲運。農產品儲運過程中的儲運環境對農產品的質量影響較大。物聯網技術可對運輸車輛進行位置信息查詢和實時監測農產品儲運過程中的環境變化，方便及時調整環境的溫濕度等參數。一旦車輛出現異常即可進行報警處理，用戶可以通過無線傳感網絡與計算機或手機的連接進行實時觀察并進行遠程控制，為食品的安全運送和存儲保駕護航。

3 結語

物聯網技術推動了智慧農業的發展，提高農產品的產量與品質、降低農業生產成本、保護農業環境，加快推進現代農業的建設，對促進農業增效、農民增收、農村穩定具有重大推動作用，引領現代農業發展，促進經濟發展。

參考文獻

[1] 蔡鑌，馬玉芳，邱秀榮，等.面向智能農業的物聯網應用研究[J].現代農業科技，2013（14）：337-339.

[2] 叢林.基于技術、應用、市場三個層面的我國物聯網產業發展研究[D].遼寧大學，2016.

[3] 黃迪.物聯網的應用和發展研究[D].北京郵電大學，2011.

[4] 黃友森，米志強.射頻識別（RFID）技術與應用[M].北京：電子工業出版社，2011.

[5] 楊倩.物聯網關鍵技術及應用[J].電信科學，2010（8A）：139-142.

[6] 周寧.基于Zigbee技術的無線傳感器網絡的應用與研究[D].保定：河北大學，2010.

[7] 溫室大棚智能監測控制系統[EB/OL].http：//www.agri50.com/jjfa/234.html.