智慧農業發展中物聯網技術在設施農業中的應用

余瀚欣　萬嵩

摘 要：隨著社會經濟的發展，農業行業發展越來越迅速，其為社會發展的基礎性行業，已經成為國民經濟的重要組成部分，對社會發展和進步具有重要意義。在以往農業生產過程中，農民通常依據自身經驗積累來完成農業施肥、灌溉以及病蟲害防治等工作，整個生產過程體現出不確定性和粗放性，農產量并不高?，F階段，在科學技術和信息技術發展的時代條件下，網絡技術和物聯網技術逐漸發展起來并廣泛應用于社會各個領域中，其中，智慧農業就是物聯網技術應用的體現。智慧農業將農業生產和互聯網技術、計算機技術以及物聯網技術相融合，不僅能夠提高農業生產效率，還有利于調整農業產業結構，促進農業生產方式的轉變。對此，文章主要針對物聯網關鍵技術以及其在設施農業中的具體應用進行分析和探討。

關鍵詞：智慧農業；物聯網技術；設施農業

農業在國民生產總值中占據較大的比例。在國內農業發展中，長期以來采用傳統農業模式，農業生產效率較低。近年來，智慧農業逐漸發展起來并被人們熟知，逐漸占據了農業發展的主導地位，其本質是農業信息化。智慧農業就是將農業生產與互聯網、物聯網技術相融合，以先進的農業模式服務于現代農業生產，以實現農業生產和管理精細化。然而如何進一步促進物聯網技術在設施農業中的應用，還需要相關人員不斷探究和摸索。

1 概述

1.1 物聯網技術

隨著互聯網技術的發展，物聯網技術逐漸產生并得到了迅速發展，其以互聯網為基礎，將互聯網進行了拓展并延伸，逐漸實現了物和物之間的信息交流和傳遞[1]?？偨Y來說，物聯網技術就是將物相連起來的互聯網，其依靠互聯網技術和電子通信等技術，將傳感器接收到的信號傳送給控制器，從而對機器進行智能化的遠程控制。物聯網不同于互聯網技術，其與互聯網密切相連，又區分于互聯網技術，是互聯網的拓展和延伸，能夠兼容互聯網資源和應用服務，但其本身又是獨立的?；ヂ摼W技術能夠利用RFID、二維碼等區分對象個體，獲得不同對象的信息，并通過對信息進行分析決策和控制，實現智能化管理，從而達到預期效果。而物聯網技術可以分成傳感器、RFID和M2M等3類應用，其中，傳感器的應用是通過在監管對象周圍安裝傳感器節點，實現對對象相關信息的收集、傳輸和控制；RFID的應用主要是通過利用網絡技術和數據庫技術，將RFID標簽嵌入對象身上，構建一個物聯網；M2M的應用主要是實現機器與機器、機器與人之間的交互和控制。

1.2 智慧農業

智慧農業是近幾年出現的一種新型農業形態，其融合了云計算技術、物聯網技術以及3S等信息技術，能夠對農業的整個過程進行智能化控制，從而實現農業種植精細化。智慧農業主要包括以下兩個方面的含義：首先，智慧農業秉持著人文創新理念，以人文創新為主要動力，能夠實現農業生產的環保、低耗和以人文本[2]。其次，智慧農業依靠科技創新，不斷促進自身農業結構以及各生產要素的調整，對農業可持續發展具有重要意義。因此，可以看出，智慧農業不僅是科學技術智能優勢的體現，而且是人類發展智慧的體現。物聯網技術應用于農業發展中，通過其本身射頻識別、智能傳感、GPS、激光掃描以及遙感等技術，實現了人與物、人與人之間的信息快速交流和傳播，改變了原有的農業產業結構，使得農業發展更加生態化、高效化和優質化。

2 智慧農業中物聯網關鍵技術

2.1 RFID技術

RFID技術也叫射頻識別技術，主要是利用無線電訊號來感知監測對象，同時將監測數據記錄下來，適用于短距離的數據識別和傳輸。RFID技術主要包括軟件處理系統、閱讀器、應答器等3個部分，其具有抗污染能力強、耐久性高、掃描迅速等優點，且數據記憶容量較大，因而在物聯網中得到了廣泛的應用。其中，閱讀器能夠及時檢測到檢測目標發出的信號，然后利用天線將射頻信號散發出去，軟件系統接收到信號之后對其進行處理，同時將處理信息向閱讀器反饋，閱讀器接收到頻率信號后進行相應數據分析，從而實現信息控制。

2.2 傳感網絡技術

傳感網絡技術是由傳感器組成的網絡，主要包括數據處理單位部件、傳感器和通信部件等，在其工作過程中，能夠隨機分布在需要采集并傳輸信息的領域中，且不同點之間相互聯系，共同組成一個網絡結構。在傳感器中存在大量的節點，這些點分布較為隨機，節點密集，具有較強的環境適應性，因而需要其具有一定的能量存儲功能，這樣才能保證傳感器的正常運行。傳感器在物聯網技術中發揮著重要作用，從某種角度上說，傳感器是物聯網技術的核心，能夠實現其應用層、傳輸層和信息感知層之間的連接，從而最終實現人與物、人與人之間的信息傳輸和交換。

3 物聯網技術在智慧農業中的具體應用

3.1 系統設計部分

在智慧農業系統中，物聯網技術的應用能夠實現對農業種植環境具體環節的實時監控，能夠利用網絡傳輸技術對信息進行全方位的交流。物聯網技術應用于智慧農業系統中，主要包括以下幾個應用層面：（1）感知層。感知層主要實現對前端信息的實時感知和獲取，能夠對農業種植環境進行動態監測。（2）傳輸層。傳輸層主要是負責對采集的信息數據進行實時匯集和傳輸，從而將信息數據傳送給數據處理中心[3]。（3）應用層。應用層作為處理終端，能夠對以上采集信息進行處理和存儲，能夠適當調整相關屬性。

3.2 監控系統

監控系統能夠對農業種植環境以及農作物生長情況進行實時監控，有利于工作人員及時發現并解決問題，以提高農作物產量。監控系統需要具備一定的數據存儲能力，對獲得的大量數據進行存儲，以便于后續工作的開展。此外，監控系統需要具有較強的抵御自然災害的能力，如水災、雷擊等。

3.3 無線傳感網絡子系統

無線傳感網絡子系統中的環境感知模塊能夠對農業種植環境進行實時監控，如在智慧大棚中，傳感器能夠對大棚內的土壤環境和大氣環境進行監測，并基于相關協議，利用自組織無線傳感器網絡實現，具有傳輸速率低、功耗低、低成本等優勢[4]。其節點數量較多，主要包括協調器和感知節點，其中，感知節點能夠感知數據并將獲得的數據通過多條傳輸途徑匯集到協調器節點，然后協調器將數據向上層系統傳輸，從而實現對環境的監測。此外，可以在大棚中設置多種不同類型的傳感器，以實現對室內環境溫度、濕度、氣體濃度、光照度以及土壤pH等指標的動態監測。

3.4 無線寬帶網絡傳輸系統

在無線寬帶網絡系統中，需要配備mesh網絡和太陽能供電系統等設備，以實現實踐性功能。該系統中的網絡傳輸技術需要具備較強的環境適應能力，同時還需要具備一定的抗穿透力和抗干擾性。

在互聯網時代條件下，物聯網技術的應用為農業產生帶來了極大的便利，同時也促進著農業生產技術的發展。智慧農業作為一種新型農業形態，其融合了多項現代信息技術，有效解決了農業生產中遇到的問題，是未來農業發展的必然趨勢。要想促進農業的高效、可持續發展，就必須加大物聯網技術在農業生產中的應用，不斷創新農業生產模式，以提高生產效率。

[參考文獻]

[1]王琦瑋.智慧農業發展中物聯網技術在設施農業中的應用[J].信息化與數字化，2018（3）：128-130.

[2]韓子鑫.智慧農業發展中物聯網技術在設施農業中的應用[J].中國農業文摘，2017（6）：21-24.

[3]張熙.物聯網在智慧農業中的應用性研究[J].寶鋼技術，2018（2）：46-48.

[4]張珊珊.物聯網技術在“智慧農業”中的應用及模式探研[J].浙江傳媒學院學報，2016（1）：23-26.