物聯網技術及其在農業上的應用

鄒瀟然

摘要：物聯網技術的應用已經在世界上掀起信息產業浪潮，以網絡協議以及信息傳感設備為主要介質，建立互聯網與物品間的聯系，實現信息的交換、儲存以及通信等功能。本文對物聯網技術及其在農業上的應用進行分析，以供參考。

關鍵詞：物聯網技術;農業;應用

引言

隨著計算機、物聯網技術、嵌入式系統技術的發展，目前，物聯網技術和嵌入式系統技術已得到廣泛應用。將物聯網技術和農業相結合，是提高農業生產效率、加快推進農業信息化的必然選擇。

1農業物聯網的概念

農業互聯網是指將物聯網技術和設備應用于農業生產的各環節中，構建一個覆蓋農業生產中“萬事萬物”的網絡，借助這些網絡信息技術與設備實現對農業生產基礎信息的收集、傳輸、處理和應用，由此形成的完善的信息處理體系。與物聯網一樣，農業物聯網同樣可以被劃分為三個層次，分別為感知層、網絡層和應用層。感知層一般由RFID技術、電磁感應傳感器、衛星遙感系統、光譜傳感器、紅外傳感器、GNSS傳感器、霍爾特傳感器等各類傳感器、射頻識別設備和網關構成，主要用于采集和獲取農作物生長所需的陽光、溫度、濕度、土壤、空氣、肥力、農藥等生長環境數據，以及畜牧業實時生長情況、健康狀態、飼料消耗、抗生素使用等管理相關的屬性狀態信息，從而生成動態空間信息系統，以實現對農牧生長狀態進行實時感知和精準監測;網絡層主要由Internet、Ethernet、ZigBee、GPRS、CDMA、5G等互聯網、通信網、云計算體系以及網絡管理系統構成，主要功能是傳遞和處理感知層獲取的數據;應用層主要包括物聯數據搜索引擎、智慧種植、環境監測、資源檢測、設備智能診斷管理、農產品流通管理、農產品溯源等多種應用系統，作為物與物、物與人之間的接口，根據行業需求完成傳遞層所傳輸數據的研究與分析，選擇最優策略和先進的過程控制，最大限度實現物聯網的智能應用。

2物聯網智能農業技術原理

物聯網技術應用在智能農業系統中，其技術原理為：在農業大棚或農作物生長區安裝智能傳感器設備和一體化智能控制系統，通過這些傳感設備，按照約定的協議，可以將農業環境與網絡相連接。基于Wi-Fi技術、RFID技術和傳感網技術的發展，對傳感器采集的信息進行數據分析，智能化地控制農作物生長環境，以達到最適宜農作物生長的條件。Wi-Fi技術可以將各種傳感設備連接到局域網，實現無線網絡傳輸;RFID技術在整個系統中通過對接收頻率信號進行數據分析處理，然后傳輸到后臺和云端，實現對數據信息的控制;傳感網是物聯網的核心技術，主要用于進行信息交換和傳輸，且具有數據存儲功能。

3物聯網主要技術

3.1傳感網技術

集成傳感器屬于傳感網技術的核心內容，是集中采集信息、分析處理以及傳輸的重要技術。該技術的應用通信部件與數據處理部件均為隨機分布，二者形成良好的傳感網網絡結構。傳感網中的節點數量很多，加之網絡環境相當復雜，各個部件都具有良好的適應能力。雖然信息傳輸的能力不強，且信號之間也互相干擾，但是各個節點上傳輸的數據較少，因而影響并不大。此外，節點分布密集，且無法隨機分布，因此各個節點上的部件或多或少也有儲存能量的功能。總之，這一技術的應用有利于實現物體間的連接，是信息傳輸與交換的重要技術，也是重要的核心技術。

3.2無線網絡技術

無線網絡技術便是人們日產生活與工作中最常用的wifi技術，其使用方式是連接網絡以及電子設備，使人們在使用電子設備的過程中可以使用無線網絡進行上網操作，從而實現對信息以及數據的網絡傳播。物聯網技術在智慧農業中進行應用的過程中，使用最為廣泛的便是無線網絡技術，在智慧農業的應用過程中可將農業生產信息進行傳輸以及感知。一些傳感器以及電子設備在農業生產的過程中進行信息搜集以及信息識別都需要依賴無線網絡技術，因此無線網絡技術是發展智慧農業以及應用物聯網技術的基礎。

3.3智慧農業中的物聯網架構

大多數情況下，在智慧農業中構建的物聯網框架可分為物聯網應用層、物聯網網絡層以及物聯網感知層。首先，物聯網感知層包含視頻監控設備、RFID設備以及傳感器等數據信息收集設備，可將收集到的信息通過CAN節點以及ZigBee節點等通訊設備傳輸到物聯網智能網關中，從而實現對農田數據的實時收集。與此同時，上層應用系統所發放的控制命令可傳送至電器控制設備中，從而實現遠程智能灌溉等操作。其次，物聯網網絡層通過CDMA、WLAN、5G以及LAN等技術進行結合，可將上層控制命令傳輸至農田現場中，從而實現數據信息的交互。第三，物聯網應用層包含農業疾病治理、農業疾病識別、農業生產過程管理以及農業生產環境管理等內容，這些應用系統可實現對農業龐大數據的處理以及分析，從而對農田生產現場開展智能化管理與控制。

4物聯網技術在農業區域的應用

4.1創新農業物聯網應用模式及運行機制

農業物聯網是一種現代化的農業技術，其具有不可替代的價值，政府部門要加大這方面的投資力度，創新運行機制，探索可持續的應用模式。積極鼓勵高等院校、科研單位以及相關生產單位融入農業物聯網建設中，創建以政府為主導的多方參與形式，以市場運作為手段、合作共贏為最終目標的現代化農業物聯網運行模式。這一技術的保障要遵循“因地制宜”的原則，以實際需要為基礎，與各個領域開展針對性的規模化應用。通過強化整合互聯網中的感知與應用技術，建設行之有效的示范項目，為開發與推廣物聯網技術的發展起到良好的推動作用，促進農業物聯網的發展。

4.2智能節水灌溉

世界上淡水資源將日益短缺，淡水資源的短缺給糧食供應以及農業發展帶來很大的威脅，因此必須要推廣節水灌溉技術。智能節水灌溉主要是應用田間布設的設備達到監測土壤信息或者農作物成長信息的目的，將監測數據傳輸到首部控制中心，應用相關系統進行分析與決策，給終端發出相關的灌溉管理命令。具體的工作原理是應用各種傳感器監測農作物、土壤等數據，之后通過墑情信息采集站將檢測到的數據傳輸到中央控制系統，分析軟件中匯集的數值，比如在比較補償點、含水量以及灌溉飽和點之后確定是否應停止灌溉或灌水，之后應用中央控制系統將開啟或關閉閥門的信號傳輸到閥門控制系統中，最后控制閥門開關，從而節約水資源。

5發展方向

集成化發展，農業害蟲自動化測報是農業智能化的一部分，用于農業害蟲測報的物聯網系統和其他農業物聯網系統的異構整合可以促進農業生產、管理、控制的一體化、集成化，從而進一步推動農業現代化的發展。

結束語

近年來，由于我國社會經濟的快速發展以及科學技術水平的不斷提供，高新技術的使用使得各行各業都得到了快速發展。現如今，我國農業正在由傳統的農業作業方式轉變為現代化農業作業方式，而智慧農業便是現代化農業的主要發展方向。

參考文獻

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