淺談物聯網核心技術及在農業領域的應用

李浩琪

淺談物聯網核心技術及在農業領域的應用

李浩琪

（商洛學院陜西商洛726116）

農業是物聯網技術應用的核心領域之一，同時也是物聯網技術在應用方面難度較大的一個領域。文章闡述了農業領域應用的主要物聯網核心技術，分析了物聯網核心技術在農業資源、環境監控、育種信息化、大田精準作業、設施園藝物聯網監控、畜禽精細化管理以及農產品質量與安全追溯等方面的應用，對未來農業物聯網技術發展的重點方向進行了預測。

物聯網技術；核心技術；農業生產；應用

隨著物聯網技術的發展和研究，國家相關部門已經認識到了物聯網技術對于推動我國農業發展的重要作用，因此，國家相關部門在我國內蒙古、新疆、江蘇等地區建立起了物聯網農業發展基地，大力支持我國物聯網技術在農業生產中的發展和應用。

1 物聯網核心技術

1.1 感知識別技術

感知識別技術是物聯網獲取外界信息的基礎，通過感知識別技術，能夠通過對外界信息和相關物體進行掃描、識別，并將相關信息以數據的形式進行存儲和傳播[1]。通過無限傳感器網絡利用各種類型的傳感器對物質的性質、環境狀態、行為模式等信息開展大規模、長期、實時的獲取，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。

1.2 網絡架構技術

通過感知識別技術獲取到外界物質的相關數據信息之后，相關數據信息的傳輸需要通過網絡架構技術進行傳輸，而信息傳輸主要是通過互聯網技術，并且在傳輸的過程中通常需要使用到4G、5G等移動通信網絡、WiMAX技術以及藍牙技術[2]。

1.3 綜合應用技術

物聯網技術的發展既與其本身技術的更新迭代相關，也跟物聯網在其他領域的應用密切相關。只有將物聯網應用到各行業中，物聯網技術才能夠與其他行業相互融合，使物聯網擁有更廣泛的應用前景，并具備更多的功能。

2 物聯網核心技術在農業領域的具體應用

2.1 農業資源和環境監控

對農業資源和環境進行監控是物聯網技術在農業生產過程中重要的應用方面。當前的物聯網技術對農業資源和環境進行監控的主要方式分為兩個方面，一是通過近距離的無線傳感器對外界物質進行監控，另一種則是通過遙感技術對外界物質進行監控，通過綜合使用這兩種監控方式，能夠對農產品生長環境、農作物的生長情況和生長狀態做出精準判斷，并根據判斷結果決定是否為農產品施肥、澆灌和進行病蟲害治理[3]。當前我國農業物聯網建設基地已經采用物聯網監控手段對農作物生長情況進行監控，通過物聯網監控技術能夠對農作物大氣環境進行實時監測，分析大氣中二氧化碳濃度、分析大氣中是否存在有害物質，同時還能夠對農作物的土壤環境進行檢測，對土壤的PH、電導率和溶解氧等相關數據進行實時監測。

2.2 育種信息化

同一種農作物的不同品種在抗倒能力、抗病蟲害能力以及產量方面都具有顯著差異，因此，如何培育抗倒能力和抗病蟲害能力強且產量較高的農作物品種成為農業生產過程中的一大關鍵。在品種培育過程中使用物聯網技術，能夠對不同品種的農作物生長過程進行全方位的監控，掌握農作物育種的細節信息，通過對這些細節信息的分析和研究，能夠幫助研究者選擇和培育出優良的農作物品種。當前湖南“隆平高科”育種企業已經廣泛使用物聯網技術進行農作物品種培育，物聯網技術的使用大大提升了育種效率，加快了育種速度和育種流程的規范性與科學性。

2.3 大田精準作業

運用物聯網技術對農作物生長過程進行全方位的監控，并對監控數據信息進行分析后，相關研究人員能夠精準判斷當前農作物的生長情況，并依據農作物生長情況對農作物灌溉、農藥噴灑以及施肥工作進行精細化管理，通過這樣精細化的操作一方面能夠節省水源、肥料以及減少農藥的使用，另一方面也有利于農作物更好地生長，從而提高農作物的產量，創造更高的經濟價值[4]。當前我國新疆地區的棉花種植過程中使用了物聯網技術對農業進行精準作業，通過物聯網技術的使用，節省了10%左右的水肥，而棉花的產量卻同比增加了10%，由此可以判斷，在我國農業種植中使用物聯網技術進行大田精準作業具有顯著的成效，物聯網技術在未來大田精準作業中具有廣闊的應用前景。

2.4 設施園藝物聯網監控

物聯網技術實現了對農作物生長環境全方位的監測，當前物聯網監測在園藝種植中應用較多。通過物聯網技術，能夠對園藝作物的生長環境中的大氣濕度、土壤濕度、大氣二氧化碳含量、光照條件進行精準判斷，并對相關數據進行分析，當環境中的二氧化碳濃度、土壤濕度、光照條件以及大氣濕度不符合預設的農作物最佳生長狀態時，專家通過電腦、手機等終端能夠對相關設備進行調整，將農作物的生長環境調整到最佳狀態。不僅如此，物聯網技術還能夠對農作物是否存在病蟲害情況進行預判，當農作物出現病蟲害風險時，相關人員能夠提前采取相關措施進行治理，在病蟲害發生之前，掐斷相關風險，通過這一系列措施，能夠有效提升產品的品質、增加農作物的產量，進而提高農業生產的經濟效益。

2.5 畜禽精細化管理

物聯網技術在水產養殖、生豬養殖和奶牛養殖中的應用較為普遍，通過物聯網技術能夠對畜禽的生長情況、生長周期、進食周期進行精準的判斷，從而實現自動化喂食等操作，在更好地養殖畜禽的同時，也能夠節省勞動力。除此之外，物聯網技術對畜禽個體的體溫等情況進行精準監測，還能夠對畜禽的健康情況進行判斷和分析，這對于預防畜禽重大疫情具有重要作用。

2.6 農產品質量安全追溯

隨著人們生活水平的提升，當前人們對農產品質量和農產品安全越來越關注，而物聯網的使用能夠對畜禽以及農產品的生長信息進行詳細記錄，不僅如此，還能夠對畜禽的檢疫信息、畜禽與農產品的運輸流程等進行記錄。因此，消費者在購買相關畜禽產品和農產品時，能夠對畜禽和農產品的生長過程信息、運輸信息等進行全面詳細的了解。不僅如此，當發生食品安全問題時，物聯網技術能幫助相關監管部門根據物聯網信息追查造成食品安全問題出現的原因，進而優化后續的食品安全監管，可以說物聯網技術的使用，對于提高我國食品衛生安全效率和水平也具有重要意義。

3 農業物聯網技術未來發展的重點

3.1 農業物聯網信息感知與識別技術

一方面，需要優化物聯網信息感知技術在農作物生長監控中的應用，農作物的生長受到濕度、溫度、二氧化碳含量、pH等多方面因素的影響，因此物聯網感知技術需要對農作物生長過程中的這些信息進行全面的監控，為此需要進一步提升傳感器技術，優化傳感器軟硬件設施和算法，并組建無線傳輸網絡，當前傳感器技術受到軟硬件設施水平和算法的限制，傳感器在時效性和適用性方面還存在一定的問題；需要優化傳感器技術在畜禽生長中的作用，由于畜禽是能夠移動的生物，傳感器在感知畜禽生長信息和生長環境信息的過程中容易受到干擾，因此需要進一步研究高精度RFID和DNA指紋圖譜識別技術，提升物聯網技術在畜禽養殖中的適用性，從而全面提高我國智能養殖水平。

3.2 農業物聯網自組織網絡部署與信息傳輸技術

在實際的農業生產中，應用物聯網技術需要對傳感器進行合理布置。農業生產環境較為復雜，如何將傳感器布置在合理的位置上，使得傳感器既能夠精準感知農業生產信息的同時，又能夠節省傳感器信息傳輸過程中對于能源的耗費。

3.3 農業物聯網信息融合與云計算技術

農業物聯網的使用不僅能夠提高農業生產的經濟效益和我國農業生產水平，同時，物聯網技術與云計算技術的結合能夠將全國范圍內的農業生產信息匯集到云計算平臺，建立基于云服務的跨行業、跨專業的數據庫，為政府監測和決策提供科學、準確的依據。

3.4 農業物聯網安全監管與服務質量保障技術

加強物聯網安全監管和服務保障也同樣非常關鍵，為此，在今后的物聯網技術發展過程中要更加重視對RFID技術、EPC編碼、掃描技術和定位技術在農產品銷售中的應用，通過這些技術的使用使農產品生產過程中的所有信息處于公開狀態，使消費者在購買農產品的過程中能夠通過互聯網了解農產品的相關信息，并依據這些信息來判斷農產品的安全程度。不僅如此，物聯網技術對農產品生產過程中相關信息的記錄也有利于食品監管部門對農產品生產進行有效監督，從而更好地保障食品安全。

4 總結

盡管我國物聯網技術在農業生產過程中已經取得了一定的應用成就，但由于我國物聯網軟硬件設施以及相關算法水平有限，加之物聯網技術在農業生產中的應用成本較高，物聯網技術暫時難以在我國農業生產中廣泛應用。因此，在未來物聯網技術農業應用的研究領域中需要進一步提高相關技術水平，并降低物聯網技術在農業生產中的應用成本，推進物聯網技術在我國農業生產中的普及，使我國能夠逐步成為農業智能化生產發展強國[5]。

[1]鄭紀業,阮懷軍,封文杰,等.農業物聯網體系結構與應用領域研究進展[J].中國農業科學,2017,50(4):657-668.

[2]何勇,聶鵬程,劉飛.農業物聯網與傳感儀器研究進展[J].農業機械學報,2013,44(10):216-226.

[3]熊本海,楊振剛,楊亮,等.中國畜牧業物聯網技術應用研究進展[J].農業工程學報,2015,31(S1):237-246.

[4]歐陽春,曹萍,許偉.基于商業生態系統的我國農業物聯網發展框架與政策建議[J].商業經濟研究,2019(24):131-134.

[5]翟凌宇,孫凱旋.基于云計算的智慧農業物聯網云平臺[J].軟件,2020,41(1):258-262.

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2095-1205(2021)02-74-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2021.02.36