農業物聯網體系結構與應用領域研究進展

吳文靜

摘 要 隨著全球信息化的發展和4G網絡的開通，物聯網在社會發展中得到廣泛應用。基于此，從物聯網的概念、特征出發，對物聯網的體系結構關鍵技術，我國農業目前發展的現狀與問題，以及農業物聯網在實際應用中的領域進行研究分析。

關鍵詞 物聯網；體系結構；農業應用

中圖分類號：S126 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.18.097

多年來，隨著各行業與信息通信技術的融合發展，物聯網的概念應運而生。當前有諸多物聯網的概念，其每一項概念都與相關聯的產業組織應用領域具有密切的關系。在農業物聯網領域，物聯網是利用感知、識別、信息傳遞的社會基礎設施。我國是一個人口多的農業大國，但由于我國農業技術發展較晚，并算不上是農業強國。物聯網在農業領域的廣泛應用，也是向農業強國發展重要的一步，同時也為物聯網廣泛的應用提供了廣闊的市場前景。

1 農業物聯網的概念

目前，科學技術發展對農業生產形成了巨大的影響。針對農業物聯網，相關專家也沒有固定的概念及定義，利用傳感器、RFID、視覺采集終端等感知設備對農業生產領域的信息進行全面感知和采集作業，是目前農業物聯網的應用原理。農業物聯網可以實現農業信息多渠道的可靠傳輸，同時獲取大量信息進行融合處理，然后經過智能化操作實現農業生產中有效實際控制的優化，其中包括智能化管理和農產品流通的電子化交易，達到物流系統化、農產品質量安全的目標要求。農業物聯網是利用現代信息的技術成果與農業的充分融合，使農業設施具有工程技術、信息技術、生物環境技術的現代化一體的農業生產方式，這種技術已逐漸形成農業生產的一個最新的發展趨勢。

2 物聯網體系結構及應用技術

2.1 物聯網體系結構

對于物聯網體系結構的研究是物聯網實際應用的關鍵，物聯網應用系統由感知層、網絡層和應用層組成。構建具有實際效果的結構模型，是物聯網互聯功能的基本實現，其感知層的主要功能是采集感知信息數據，以及控制設備設施的日常運行。傳感器的技術和短距離傳輸網絡信息的技術是當前感知層技術應用的特點。

作為傳遞感知層發出或者結束的新型數據信息，主要以網絡層經過電子信息與格式的轉換識別，依據網絡通信設備的接入，實現物聯網的應用層與感知層之間形成通信、信息傳輸的連接[1]。作為信息數據收集的終端系統，應用層是依據末梢節點賴收集大量原始的數據信息，通過融合分析轉化計算，發出實際的控制信息，實現對于應用功能的操作。

2.2 物聯網應用技術

物聯網的應用技術主要包括射頻識別技術、傳感技術、云計算和通信技術等，此外還有融合技術、納米技術等輔助技術支撐。射頻設別技術是運用無線電信和自動識別的技術，它是由射頻信號對分項目標的自動識別，并獲得相關的數據信息。傳感技術是采集傳感器、傳感節點等方式信息的完成。依據特定的原理規律使其轉換為特定的電子信號，從而保證物聯網信號有序的發出。云計算是通過動態部署、配置以及服務，由軟件、處理器、硬件和儲存器組成的計算系統[2]，對接受的信息進行分析處理智能計算，從而使對物質時間感知能力的提高，實現智能化控制。通信技術是一臺終端的數據信息傳送到另一臺終端設備。體現了數據的采集，遠程監控的技術功能的發揮。

3 農業物聯網應用現狀及問題

3.1 基礎條件

由于當前對于農業物聯網應用深度的還不足，對其進行實際的調查與研究具有一定程度的迫切性。對農業企業的管理人員和生產技術工作人員進行實際調查訪問，只有少數人對于農業物聯網概念能有基本了解，但能夠實際應用的就更少了。在對農業物聯網稍加進行技術的引導，就會對農業生產需求難以激活的實際情況發生根本性的轉變，使農業物聯網的應用發展失去了最基礎的動力。另外就是目前對于物聯網關鍵技術的缺乏，使農業物聯網的應用首先是其對信息化進行的充分應用。從實際的應用的角度來看，農業物聯網應用發展的同時也受到一些因素的影響。因為與實際的生產過程中相關硬件的需求，以及進行農業知識融合計算的最后通信和傳感的一些基礎應用設施，作為農業物聯網應用的關鍵技術其中融合計算農業知識是最重要的影響因素之一，其中包括信息處理的表達方法、模型與計算的相關內容[3]。包含著質量、數量和含鈣的融合計算知識應用領域，是決定物聯網應用發展的廣度、深度與速度的重要因素。因此，農業知識的融合計算是影響農業物聯網發展的重要因素。

目前，我國對于物聯網領域十分重視，也取得了相關應用的成就，但仍然缺乏全面開展農業物聯網應用融合計算農業知識的相關準備工作。比如，面對農業領域的發展研究的大量需求沒有相關的有效解決方案。此外，物聯網作為現代化技術的產物，如果無法和農業知識相結合，那么對于農業生產中的問題只會是杯水車薪。對于這一因素的理解，于是就有助于我們對于農業物聯網應用核心內涵的認知。

3.2 建設方面

由于農業物聯網的大系統是以物理建設為主，大部分投入是用于設備的采購，因此所應用的邏輯就不足，同時也體現了農業知識緊密結合的應用邏輯表現也相當缺乏，形成一種空洞的農業物聯網的應用體系。以工程的角度來理解，是以90%的投入只解決了10%的問題，入不敷出。在實際應用中不倡導這種應用模式。在項目設計時，只考慮到功能和用途，沒有切合實際需求充分考慮到實用性[4]。所以就會造成項目成立后，因為解決不了關鍵技術的問題致使項目的失敗。追求不可實現的需求，在設計與實現不符合的情況下，存在于農業物聯網應用的各個領域。其主要因素是因為項目設計者沒有遵守信息化應用的基礎規則。除此之外管理上的因素和技術理解方面的因素也各占其半。其中與農業知識融合比較深的應用領域項目最容易出現此類現象。最后是使用風險的忽視。在信息化應用系統中農業物聯網應用屬于一項關鍵的應用領域。對于可靠穩定性的要求也非常嚴格。主機和可靠的網絡平臺是農業物聯網運行的關鍵因素，存在的任何缺陷漏洞都會對物聯網的結構運行造成災難性后果。一般情況下IT企業要合理承擔起使用的風險。

4 農業物聯網應用領域的研究

4.1 智能化控制

為了對整個農業園區的生態環境進行檢測，在園區安裝相應生態信息無線傳感器系列的智能控制系統，可以及時有效地掌握園區內的環境參數。根據環境參數的變化來對灌溉系統和保溫系統進行適時調控，確保農作物的生長環境保持在最好的狀態，提高農作物的產量與質量。在保溫系統的調控中，對于土壤濕度進行采集與分析，從而獲得農作物生長最佳條件的科學依據。同時無線傳感節點的應用和生物信息獲取方法相結合，對土壤水分的感應，并在設定的情況下和接收器通信，控制灌溉系統的閥門打開與關閉，達到灌溉自動化的目的。從而減少資源的浪費，更可以有效促使在物聯網應用的環境下農作物的成長。

4.2 農作物質量安全

目前我國食品安全的事故，大多都由于對于農作物的缺乏監管。對于農作物生長及生產加工銷售都缺乏一定的監管機制。為了降低食品的安全隱患，物聯網可以利用它的優勢對其進行有效的監控其生長、加工過程。農作物進入市場之前，可已安裝電子芯片或識別標碼，可以有效地跟蹤及加工的整個過程。

4.3 信息檢測

信息監測可以對農作物的土壤酸堿度、害蟲、施肥狀況精準監測以外，對于種子遴選到幼苗培育、病蟲防治、入庫等過程等能夠有效地跟蹤與監測。農業物聯網應用的檢測范圍可以繼續擴展，甚至可對于農作物后期的運輸、加工進行精確地信息監測。隨著物聯網在農業領域的廣泛應用，農業信息感知技術和新興產業培育的問題也隨之突破，信息檢測在農業互聯網領域將發揮者重要的作用[5]。物聯網將從對農業的影響從增產到能演的節約、質量安全的保障方面積極發揮著關鍵性的檢測作用。

4.4 制定物聯網標準體系

建設農業物聯網的標準體系，是推動物聯網產業對于產品的規模化生產，降低其應用成本。使農業物聯網應用技術能夠廣發的應用。要引進國外發達的農業物聯網管理經驗，根據我國的具體國情，由相關專家進行研究探討。從物聯網在我國農業應用的實際問題出發，制定相關的體系標準，使我國物聯網在農業生產中得到相應的測試應用。

5 結語

目前，我國對于農業物聯網的實際應用還不夠成熟，存在著許多問題。這就需要相關專家的積極探討，和地方政府部門的有利配合，將農業物聯網的應用加快實施，進行全面的布局應用。對有效解決在應用領域中存在的問題，促使農業物聯網在我國的升級，以調到農業企業和農戶主動參與在農業物聯網應用領域的發展進程中來，為我國現代化農業發展再添新力。

參考文獻：

[1] 余朝霞.農業物聯網體系結構與應用領域的探討[J].農家參謀，2017（17）：91-92.

[2] 曹旻罡.農業物聯網體系結構與應用領域分析[J].電腦迷，2017（5）：31-32.

[3] 趙湘寧.農業物聯網中關鍵技術研究進展[J].臺灣農業探索，2011，113（6）：103-107.

[4] 葛文杰，趙春江.農業物聯網研究與應用現狀及發展對策研究[J].農業機械學報，2014，45（7）：42.

[5] 鄭紀業.農業物聯網應用體系結構與關鍵技術研究[D].北京：中國農業科學院，2016.

（責任編輯：趙中正）