物聯網技術在智能農業中的應用

蘭紅宇

（黑龍江省農業科學院齊齊哈爾分院，黑龍江齊齊哈爾 161006）

信息時代背景下，農業發展的主要方向是實現信息化。為此，要合理應用物聯網技術，充分發揮其智能農業中的優勢。我國相關部門和工作人員要積極探索物聯網技術在智能農業中的應用策略，提升我國現代農業發展水平。

1 物聯網和智能農業的相關概述

1.1 物聯網概述

1995 年，比爾·蓋茨在《未來之路》中提出了物聯網的概念，物聯網的產生掀起了信息化產業的浪潮［1］。2005 年，國際電信聯盟明確了物聯網的定義：物聯網是利用二維碼識別、全球定位系統等信息傳感設備，根據相應的協議將互聯網與物品有效連接，實現信息的通信和交換，實現管理、定位、監控等智能化的一種網絡。

1.2 智能農業概述

現階段國內外對于智能農業還沒有一個明確的定義。我國相關學者認為智能農業是最大程度利用各種農業資源，降低農業生產消耗，減少對農業環境的破壞，進而實現農業系統的整體目標［2］。智能農業的特征是農業全產業、全過程智能化。

2 智能農業的現狀

在智能農業體系中，需要在農業生產現場安裝專業的物理傳感器，及時、全面地采集區域內各種信息。物聯網中，傳感器是一個重要信息節點，它可利用系統有效整合和分析各種信息，然后將整理好的信息上傳到智能設備中，幫助農民及時了解各種農田中的信息。同時，農民也可以利用智能終端設備遠程操控農田中的各種機械設備，利用物聯網內的信息傳輸制度有效協調運作各種工藝和技術，促使我國農業運營機制朝著自動化、智能化的方向發展。

在環境監測工作開展中，利用物聯網技術將各個地區環境信息有效整合在一起，發揮信息同步監控和傳輸功能。我國農業部門要根據生態環境信息設置農業結構布局。在農業管理過程中，要將各種技術有效融合，積極落實生產經營細節管理措施，實現農業生產精細化管理，提高農業生產發展水平［3］。在食品安全方面，物聯網可提供高水平的定位服務，管理農產品的整個生產和銷售過程，正確識別和解釋產品生產信息，并有效監控農產品的質量。

3 物聯網技術在智能農業中的應用策略

3.1 智能農業的系統技術

3.1.1 構建智能農業系統架構

智能農業系統架構主要包括4 個部分內容，分別是遠程控制、智能分析、視頻監控及傳感采集，其中遠程控制分為卷簾控制和微噴控制；智能分析則包含閾值報警、時間曲線、空間場圖；視頻監控分為人員監測、夜間監測、農作物生長情況監測；傳感采集包括土壤含水量采集、溫度濕度傳感器、光照傳感器、土壤溫度傳感器。

3.1.2 智能農業系統網絡拓撲

在網絡方面，智能農業系統包含著多種制式，它將有線模式、無線模式、近距離傳輸、無線網絡等有效結合在一起，為網絡系統運行的穩定和安全性提供了重要保障。

3.2 智能農業的功能分類

1）數據采集功能。無線網絡或者有線網絡將溫室中的土壤含水量、溫度、光照度等數據上傳到數據處理系統中。一旦上報的數據超出了規定范圍，將會發出警告，并啟動自動控制設備進行智能化調整。2）視頻監控功能。用戶可以隨時隨地觀看溫室中的實際圖像，并遠程監控溫室中作物的實際生長情況。3）數據存儲功能。系統可以有效地存儲歷史數據，建立相應的數據庫知識庫，為處理和查詢工作提供方便。4）數據分析功能。系統使用折線圖和場圖在用戶面前更直觀地顯示收集的數據，并生成各種歷史報告，包括每日和每月報告。5）遠程控制功能。用戶可以使用Internet 終端隨時隨地遠程控制溫室中的各種設備。

3.3 智能農業的社會效益

農場管理人員已經高度認可并充分肯定了智能農業系統的應用。物聯網技術在智能農業中的合理應用可以提高溫室的自動化水平，實現農業信息化，提高育種質量和水平。同時，物聯網技術的科學應用可以有效彌補我國傳統農業發展模式的弊端，為大規模推廣農業智能奠定重要基礎。此外，物聯網技術與智能農業的有效結合有利于提高我國國民經濟的發展水平，為科技發展提供重要支撐，提高農業技術創新水平，加快現代農業發展步伐。

4 智能農業中物聯網關鍵技術

4.1 M2M（Machine to Machine）技術

M2M 技術是2 個事物間進行交流的重要形式，其主要包含2 個方面內容。1）人與機器間進行形式化的信息交流、設備與設備間的信息交流，在交流中可以實現相關數據與信息的同步傳輸，達到遠程測量和報警的目的。人與機器間的交互則主要是指機器設備將在外界采集的數據和信息上傳到操控系統中，使農業人員能夠及時全面地了解農業信息。農業人員以此為基礎下達相關指令遠程操作農業設備，提升農業運營的穩定性與先進性。2）機械設備之間的信息交流。其主要是指利用網絡技術統計采集各種設備運行中產生的信息，然后科學地測定各類信息，提升各種機器設備運行的聯動性，充分展示出農業物聯網人工智能特點。M2M 技術使用的傳輸方式是短距離無線傳輸，它通過有效接入廣域網和局域網來增強數據傳輸的真實性與可靠性，這樣一來即使處于惡劣的環境下，也會保持傳輸的穩定性與可靠性。

4.2 套接字通信技術

套接字通信技術在保證局域網和廣域網之間信息交互質量中發揮著不可替代的作用，它利用協議接口和IP地址進行正確界定，仔細分析和研究不同設備傳輸信息存在的差異，并以這些差異為基礎建立科學的、規范的轉化協議，進而提升組網內數據信息交互的有效性。同時，套接字通信技術合理鏈接了多個服務軟件，且在每個軟件上留出一個特定的服務接口，保證端口的唯一性和服務的高效性。當某一個設備執行相關操作指令時，就會獲得一定的服務。通常情況下，套數字技術主要分為三大種類。1）服務器監聽模塊。該模塊屬于實時化、動態化的操作和控制模式，能夠滿足客戶端的影響和協議需求。2）客戶端服務模塊。其主要的功能是描述服務器接收的信息，進而制定相對應的指令和協議地址。3）數據確認模塊。在該模塊運行中，以客戶端和服務端為基礎，建立一個完善的數據鏈接。當客戶端完成信息確認任務后，將會立刻響應信息，滿足系統鏈接的實際需求，提升數據和信息的傳輸效率。

4.3 射頻識別技術

射頻識別技術充分發揮了無線電波的優勢，有效交互和傳輸了數據信息，且在具體傳輸過程中不需要使用通信線路，它利用網絡架構為數據終端訪問工作提供了大力支持，實現了數據信息非接觸性交互的目標。在雙向交互信息數據過程中，識別系統將會以數據信息為基礎有效識別原有的結構標記，利用電子確認的方式準確界定設備運行中產生的信息，進而提升信息定位的準確性，強化數據的預調制功能。射頻識別技術在實際應用中，可以根據信息傳輸性質、電波實際的荷載量、信息實際的傳輸距離正確定位信息的承接載體［4］。射頻識別技術的具體流程為：當系統內部的數據接收到無電線波后，會正確地讀取線波產生的頻率，然后根據載波信號科學劃分和處理數據信息。根據信息參數呈現出的動態性特征下達相關的操控命令，進而快速、有效地完成系統控制工作。

4.4 WSN 技術

該技術由多個監控節點組成，利用無線網絡處理和采集信息。工作人員通過合理應用該技術，可以全過程監督和管理農作物生長環境，其中包括土壤的溫度、濕度，農作物生長環境的溫度和濕度等［5］。WSN 技術將農業大棚中傳感器傳輸出的信息傳輸到系統中，然后以系統參數為基礎進行核對，為各個設備下達操控指令，為農作物生長創造良好的環境。

5 結語

隨著物聯網技術水平的提升，產品鏈條的不斷完善，智能農業應用程度將會加大，為我國農業發展帶來全新的契機，同時有利于促進其他行業的發展，吸引更多服務提供商參與，有效利用社會服務資源，促進我國農業經濟結構朝著健康良好方向發展。