物聯網技術在智慧農業中的應用

李 繼，田安紅

1.中訊郵電咨詢設計院有限公司 成都分公司，四川 成都 610042；

2.曲靖師范學院 信息工程學院，云南 曲靖 655011

傳統農業存在三個方面的問題[1-4]，第一，因農產品的生產過程沒有安全保障，且農藥化肥超標等原因，造成農產品的質量有待提高。第二，因農產品無法進行大規模化的增產，依賴傳統技術造成生產技術含量不高。第三，因生產環節與銷售環節比較脫節，造成市場需求難于滿足。隨著新興技術的發展，傳統農業的生產經營方式受到一定的限制。智慧農業將依賴新興的技術和商業服務模式，不僅可以提高農民的經營管理能力，而且可以提升政府部門的監督管理效率。未來智慧農業發展規劃的重點是大力推進農業現代化的發展，加大農業機械化的資金投入，加強農業基礎設施的資金投入，并將更多扶持政策投入農業電商和快遞流通行業。

一、智慧農業物聯網體系架構

圖1 智慧農業物聯網體系架構

智慧農業的發展需求主要包含農業資源管理、選種育種、土壤改良、品牌經營、監測病蟲害、節水灌溉、質量追溯等方面[5-8]。智慧農業物聯網體系架構圖如圖1所示，主要包含應用層、數據層、平臺層、網絡層、感知層。應用層主要包含有產品交易服務、農機化管理服務、專家在線服務、質量追溯檢測；數據層主要包含有云平臺服務、產業鏈、產品大數據信息；平臺層主要是智慧農業物聯網平臺；網絡層主要是4G/5G無線網絡、物聯網、移動互聯網；感知層主要是二維碼、電子標簽、視頻監控、空氣溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感、光照傳感器、二氧化碳傳感器。該體系架構通過數據采集與獲取，對農業大數據進行分析，對整個生產過程進行自動化監測與控制管理，實現高效、安全、優質的目標，實現現代化農業的發展。

二、智慧農業數據采集平臺

智慧農業的數據采集平臺如圖2所示，重點包含大數據分析、專家在線咨詢、智能控制系統、預警信息系統、生產視頻監控、自動采集環境數據。主要是在農業生產現場放置多種傳感器節點，比如說溫度傳感器、光照傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器、雨雪傳感器、風速傳感器等，通過獲取數據信息和視頻圖像信息，實時采集土壤環境的數據并實時顯示，統計農產品的生長變化趨勢，實現大數據智能分析與處理，并提供農場生產指導、病蟲害咨詢、可視化管理、智能化決策，且對突發事件進行報警。

圖2 智慧農業數據采集平臺

三、智慧畜牧業

（一）畜牧場環境監控

畜牧場環境中的實時視頻信息可以通過視頻節點采集，而空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳濃度等數據由專門的采集節點完成，這些采集到的信息傳輸到智慧畜牧業物聯網平臺，平臺不僅能自動地對數據進行統計分析，而且能實時監測環境質量、水質質量、畜禽的生長狀態。同時，平臺還能控制后端設備，如自動添加水、自動加濕、自動添加飼料、啟動與關閉風機和補光燈等。整個平臺的監控省時省力，且通過實時環境監控達到增產增收的目的。

（二）食品溯源系統

食品溯源系統如下圖3所示。主要包含的環節為牲畜飼養、屠宰加工、物流配送、批發零售、綠色暢銷。

牲畜飼養：牲畜一旦出生，將RFID標簽安裝在其身上，詳細記錄在飼養過程中牲畜的飼料配方情況、生長發育過程、生病記錄狀況等信息，并將這些記錄信息存儲提供給下面的環節。

屠宰加工：在屠宰牲畜之前，先獲取牲畜佩戴的RFID標簽，檢驗牲畜的生病、防疫記錄，并確保健康的牲畜才可以進行屠宰。同時牲畜屠宰之后將RFID信息存放在二維條形碼中，進行下一步的檢疫。

物流配送：采用手持式RFID讀寫器獲取裝載有肉品的運送車輛的車載RFID卡，其信息吻合相關規定后完成裝載，裝載結果后食品溯源系統能記錄相關信息。

批發零售：經銷商采用手持二維碼獲取肉品信息，并將經銷商的商戶信息與肉品信息一起賦予追溯碼。

肉品銷售：消費者登錄食品溯源系統，查詢掌握食品的各項檢查信息。同時提供電話熱線、短信、網絡平臺等資源，提供查詢和舉報服務。

圖3 食品溯源系統

（三）角色分級

智慧畜牧業平臺的分級管理包含政府單位、養殖單位、服務單位、輸送單位，如圖4所示。政府單位主要包含監督養殖環境與處理廢棄物品的環保部門，監督養殖規范管理的監管部門，以及核實健康數據和疫苗檢疫的檢疫部門。養殖單位主要包含個體養殖戶、小型養殖場和大型養殖場。服務單位主要包含跟蹤牲畜健康并提供保險情況的保險機構，提供金融貸款服務給個體養殖戶或大小型養殖場的金融機構，提供牲畜病情診斷和防疫的防疫所，以及提供屠宰管理信息的屠宰場。輸送單位主要包含反饋市場銷售情況的分銷商，上傳產品加工信息的加工機構，提供物流信息的物流機構。

圖4 分級管理

綜上所述，物聯網技術作為智慧農業發展的關鍵技術之一，能精確管控農業大數據，加快農業信息化的建設。未來可進一步融合5G技術和物聯網技術，提升農業生產的質量，實現智慧農業的快速發展。