物聯網技術在設施農業中的應用

物聯網技術能夠收集設施農業中相關數據信息，具有實時監測、遠程控制、查詢和警告等功能，能夠助力農作物的健康生長。

1 物聯網技術

物聯網技術是互聯網的延伸和拓展，通過電子信息技術和互聯網交流傳遞物品之間的信息，可以通過FID或二維碼等獲得信息，對物品進行區分、定位、管理和監控。物聯網技術在農業中主要應用于農作物生產、農產品經營、設施管理和信息服務等方面，可通過網絡監控農作物生產的全過程，有利于種植者進行科學的管理。物聯網技術的應用主要分為傳感網絡技術、無線網技術、射頻識別技術三類，傳感器網絡技術是物聯網技術的核心，可以實時對各類感應信息進行收集，并將信息傳輸給控制器主要部件包括集成傳感器、數據處理部件和通信部件等，傳感器網絡擁有大量節點，適應能力強，節點分布隨機且密集，傳感器需要儲存能量以保障系統的運行，通常使用太陽能和風能；無線網絡技術能夠保障所有相關電子設備都可連接到局域網進行信息傳輸和交換；射頻識別技術是通過無線網絡進行監測，并記錄數據，并可在短距離內進行信息識別和傳輸，主要組成包括軟件處理系統、閱讀器和應答器，射頻識別技術掃描迅速，具有較大的數據存儲量，抗污染能力強，使用持久。

2 物聯網技術的優勢

我國各地的農業生產環境差異較大，但多數設施農業配套設施較少，在整地、種植、收獲等環節基本可實現機械化或半機械化，但在除草、施肥、打藥等環節還需要人工進行，如今進行農業種植的農戶年紀較大，節省人力和物力、高效產出是農業發展的趨勢。物聯網技術的應用可以簡化農作物種植流程。設施農業通常可通過傳感器收集農作物生存的土壤溫度、濕度、CO2濃度、酸堿度和光照等數據信息，根據農作物生長的不同階段和環境，設置環境條件參數上下限，傳感器實時監控，在條件不適合農作物生長時進行報警，可自動或人工操控卷簾機、噴滴灌系統、換氣扇和暖風等設備改變這些條件，使其適應農作物生長，可有效減少人工作業量，降低農戶工作強度，提升工作效率。設施農業能夠提高對農作物管理的精細度，促進農作物健康成長，降低化肥和農藥的施用量，精確根據農作物對光、水、肥、藥的需求適量使用，減少化肥農藥殘留，提升農作物品質，降低環境污染。

3 物聯網技術在設施農業中的應用

物聯網技術可對農作物種植的環境信息進行實時監控，經農作物種植專家系統分析后，能夠實現針對性地自動控制農作物的水、肥和病蟲害問題，但需要有完善的智慧農業系統作為技術支持，因此需要加強系統設計，以及在感知、傳輸和應用等層面的干預和管理，保障數據及應用的準確性。

3.1 系統設計要求

智慧農業系統需要利用物聯網技術對農作物生長的溫濕度、光照、土壤條件、大氣環境、生長狀態和工作流程進行實時監控，通過網絡傳輸技術進行數據傳輸，管理人員可在遠程進行管理。加強對感知層、應用層、傳輸層三個維度的設計。感知層依托于傳感器的檢測和系統設計需要，可以對農作物生長環境進行實時動態監測，及時掌握農作物生長中的問題；傳輸層要利用網絡傳輸技術，將采集到的監控數據分類后穩定地傳輸給數據處理中心；應用層需要對采集到的信息進行儲存和處理，經系統分析后，根據設定信息上下限發出警告，并發出調整操作，保障農業生產順利進行。

3.2 視頻監控子系統

視頻監控系統主要包括可全方位監控的無線攝像頭和數據處理系統。傳統的農業種植管理工作，需要人工監控較多的攝像頭并全面覆蓋農作物，工作量較大，還會出現疏漏，在監控期間會產生許多沒有應用價值的數據，會占據過多空間，后期查詢數據時也較為繁瑣，應用物聯網技術可以提升監控視頻的可靠性，并減少人工作業，提升工作效率。因為農業生產環境中水分和灰塵較多，監控系統需要有較好的質量，確保其可以適用各種環境，保障監控長期穩定地運行，提升農業管理的效果，促進設施農業的發展。

3.3 數據處理子系統

數據處理系統可以處理信息，對智慧農業系統有著關鍵作用，主要由視頻應用服務器、數據庫服務器等硬件和軟件構成，可以接收、存儲和處理感知數據。在實際應用中可以根據用戶的實際需要設置不同的管理權限，用戶可運用智能設備向各個執行端子系統發出開關指令，調節水分、溫濕度和病蟲害預警等，能夠實現遠程操控，提升農業生產管理效率，還可以根據數據處理系統存儲的數據建立數據庫，便于查詢和調取數據。

3.4 無線傳感網絡子系統

將無線傳感網絡子系統中的環境感知模塊應用于設施農業中可有效監控農業種植環境。

物聯網技術會應用很多的傳感器監測土壤和環境條件，因此應合理設置傳感器的類型。傳感器網絡具有較多的感知節點，可以更好地傳輸感知的數據至協調器，協調器再將數據傳輸至上層系統，對農作物的生長進行監控。

3.5 無線寬帶網絡傳輸子系統

我國無線寬帶網絡技術已經獲得了廣泛應用，包括Wi-Fi、自組網等，可以保證農業種植區域的網絡覆蓋，不需要大規模基站支持，降低了網絡信號傳輸的距離，適用于大部分偏遠復雜的地域，能夠提升網絡的穿透能力和抗干擾能力，提高傳輸效率，保障網絡數據的高速傳輸，還可以實現圖像、視頻的傳輸，提升農作物管理效果。無線寬帶網絡傳輸包括系統Mesh設備、太陽能供電設備和蓄電池等。傳感器收集到信息傳輸至協調器，協調器與Mesh網絡節點連接通信后，圖像和數據信息被傳輸至數據中心，數據中心處理后再給各個控制節點發出調節指令。

4 物聯網技術的設施農業發展策略

設施農業需要使用較多的配套設施，建設成本較高，我國廣泛的小規模的農業生產缺乏啟動資金，設施農業推廣較難。政府可建立補貼政策，減少建立設施農業的成本投入。政府還應鼓勵適度規模化經營，促進企業與合作社、農戶的合作，發展集約化規模化經營模式，才能提高設施農業的利用效率，降低平均成本，加速成本回收。目前我國傳感器的研究較為落后，缺乏專用的傳感器，各科研單位和相關企業應加大研發力度，提高傳感器的水平和質量，提升農業監測的準確性。物聯網技術應用于設施農業還只是檢測數據和初步分析，缺乏相應的軟件，未達到智能化控制的目的，科研人員應提高對軟件開發的重視程度，提升物聯網技術的應用效果，促進設施農業的發展。加強設施農業宣傳，利用多媒體技術等向農戶宣傳推廣設施農業，積極鼓勵大學生和高級人才回鄉創業，基層技術推廣工作者應培訓會設施農業技術、懂得農業管理的帶頭人，帶領當地農民共同致富，還可以分區建立設施農業示范基地，讓農戶可以實際感受到設施農業的先進技術，提升設施農業的推廣效果。

作者單位：遼寧省葫蘆島市現代農業發展服務中心