基于物聯網技術的水稻生長環境監測與優化策略研究

中圖分類號：S126;S511文獻標志碼：A

文章編號：1673-6737（2025）05-0191-03

隨著現代信息技術的快速發展，物聯網逐漸滲透至各行各業，為傳統行業注人了新的活力。在農業領域，智慧農業、綠色農業逐漸成為主要的發展方向，而物聯網技術則為農業現代化提供重要的技術支持。尤其對于水稻這類核心糧食作物而言，其產量和品質不僅取決于稻種質量，還取決于其生長環境和灌溉施肥情況，因此利用物聯網技術對水稻生長環境進行持續監測至關重要。本文旨在分析水稻生長環境監測在應用物聯網技術時面臨的困難和挑戰，并提出切實可行的優化策略，同時通過對數據的智能化解析，為農戶提供更科學的決策輔助。物聯網技術的引入，不僅能提升水稻產量和品質，還能降低對水資源和肥料的使用，減少環境污染和資源浪費，推動農業的可持續發展。

1物聯網技術在水稻生長環境監測中的應用

1.1物聯網技術概述

物聯網技術是借助射頻識別（RFID）紅外感應器、激光掃描器等信息傳感設備，依據既定協議連接各類物品與互聯網，從而進行信息交換和通信的技術。物聯網技術具備智能化、自動化、可擴展性、數據驅動等特點，其不僅能通過傳感器實現物品間的數據傳輸和交換，還能對收集到的數據進行分析處理，并依托智能設備實時響應數據信息，實現智能決策和自我優化。這些特點使其在智能家居、智慧城市、智能交通、智能物流、智能制造等諸多領域都有一定的應用前景。

1.2物聯網技術在水稻生長環境監測中的應用

在水稻生長環境監測領域，物聯網技術的應用主要有三類方向。其一，環境參數實時監測，即借助物聯網技術實時監測土壤濕度、溫度和光照強度等稻田環境的關鍵參數。這些參數能幫助農戶掌握并調整水稻生長環境，從而為水稻生長提供科學的數據支撐。其二，智能化灌溉與施肥。依托物聯網技術開發的智能灌溉和施肥系統，能夠根據稻田環境、氣候狀況和水稻生長階段，自動調節灌溉頻次、水量和施肥量，在減少水資源和肥料使用的同時，通過智能化手段提高水稻產量和品質。其三，病蟲害的監測與防控。稻田鋪設的攝像頭和傳感器能夠實時捕捉水稻的病蟲害情況，同時結合圖像識別和大數據分析，能夠準確識別病蟲害的種類和危害程度，使農戶及時采取科學的施藥策略。聯動無人機和自動化噴灑設備的引入，還能實現精準施藥，減少農藥的使用量，降低水稻生產對自然環境的影響。

2利用物聯網技術開展水稻生長環境監測面臨的挑戰

2.1技術成熟度與覆蓋范圍

盡管近年來物聯網技術在多個領域取得了突破性的進展，但在農業領域，物聯網技術的應用仍處在起步階段，容易面臨設備故障、數據傳輸不穩定、系統兼容性等技術障礙，不僅會影響監測數據的準確度和即時性，也可能因系統崩潰而對水稻生長環境的監測帶來影響。與此同時，物聯網技術能否有效監測水稻生長環境的一個核心要素就是物聯網系統的覆蓋范圍。理想化的物聯網系統需覆蓋所有關鍵的水稻生長區域，對稻田環境數據進行全方位的觀測，但在現實中，稻田環境會受地理環境、經濟條件、基礎設施等多種因素的影響，導致傳感器等物聯網設備難以覆蓋到全部預期位置，從而導致部分關鍵區域的監測數據缺失，進而影響對水稻生長環境的評估效果5。

2.2 建設成本與投資回報

從經濟層面分析，物聯網技術的引入，需要投入一筆相當高昂的初期成本，用于采購物聯網設備、安裝調試相關系統，并持續投人資金進行后續維護和設備升級。對于個體農戶而言，引入物聯網技術無疑會給自身帶來沉重的財務壓力。加之稻田環境本身較為復雜，物聯網設備更有可能頻繁出現故障、損壞問題，也會帶來額外的經濟負擔。在投資回報方面，盡管物聯網技術對提升水稻生產效率、優化資源配置等領域有著突出價值，但這些都屬于長期價值，在短期內農戶很難獲得肉眼可見的經濟效益。其原因在于技術的效益轉化存在明顯的時間滯后，而這種效益延遲會影響農戶，尤其是個體農戶的投資意愿。

2.3農民接受度與技能培訓

農村地區大多信息傳播較慢，很多農民對物聯網的了解不多，甚至對新技術抱有疑慮和抵觸情緒，這種心理隔閡會對物聯網技術的普及與推廣帶來阻礙8。造成這種問題的原因主要是，農民群體文化水平不高，存在接納新技能、新知識的認知壁壘。他們習慣于傳統的農業生產方式，對現代化的農業技術和田間管理模式缺乏了解，缺乏自主學習新知識和技能的動力。同時，很多農民缺乏對技能培訓在提升農業生產效率和增加收入方面的價值認識，加上部分培訓項目設計偏重理論教育，實踐教育的占比偏低，導致很多農民很難切實感受到技能培訓的成效，這也會進一步影響他們對技能培訓的認識。除此之外，務農本身是一項需要消耗大量時間、精力的工作，如果技能培訓會影響農戶的正常生產生活，農戶很可能因顧此失彼而選擇放棄接受技能培訓，同樣也不利于物聯網在水稻種植領域的傳播。

2.4設備供電與傳輸限制

由于物聯網設備需要長時間持續運行，因此極度依賴穩定的電力供應。但就現實應用而言，由于稻田環境相對惡劣，且部分稻田的地理位置較為偏遠，存在電力基礎設施薄弱的問題，難以為物聯網設備提供穩定的電力供應。同時，即便是在電力充足的情況下，物聯網設備也存在能耗較大的問題，尤其是許多物聯網設備體積小巧，難以搭載大容量電池，往往續航能力有限，需要頻繁更換電池或通過充電來維持運行。這不僅會增加設備的維護成本，還可能會干擾設備的正常運行，影響數據的持續采集。與此同時，數據傳輸限制也是物聯網應用面臨的突出問題。物聯網設備產生的數據量相對龐大且對實時性有極高要求，因此往往需要以高效、穩定的數據傳輸網絡為支撐。在實際操作中，數據傳輸常受到多種因素的限制。例如，若網絡覆蓋范圍較小，部分設備便無法接入網絡或存在數據傳輸中斷問題；網絡帶寬不足，致使數據傳輸速度緩慢、水稻生長環境數據的實時性較差等。

3利用物聯網技術開展水稻生長環境監測優化策略

3.1加大研發力度，完善擴展策略

在水稻種植過程中，利用物聯網進行水稻生長環境監測，需重點解決物聯網的技術成熟度問題，如可通過持續加大研發力度提升物聯網在農業生產領域的技術應用水平[2。具體而言，研發重點應放在改進傳感器的精度和抗干擾能力、保障所采集數據的準確性和可靠性、提高數據傳輸效率、減少數據丟失與傳輸延遲現象等方面。同時，應借助大數據和云計算的數據分析能力，對傳感器采集到的數據進行深入挖掘，而經過分析處理的數據能夠為水稻種植提供更科學的決策支持。在物聯網的覆蓋范圍方面，應積極完善擴展策略：一方面，通過增設傳感器，提高傳感器節點的布置密度，實現對水稻生長區域的全覆蓋；另一方面，借助5G等現代通信技術提升數據傳輸的速度，讓物聯網能輻射更廣泛的水稻種植區域，通過建立多級數據傳輸網絡實現數據的逐級匯聚與轉發，從而進一步拓展監測系統的覆蓋范圍[3]。

3.2降低成本支出，提供優惠政策

一方面，可通過優化系統設計，選擇高性價比的傳感器和數據采集設備，同時通過購買云計算服務等方式，降低數據存儲與處理費用，減少不必要的硬件設施支出[14。另一方面，可通過推進物聯網設備的標準化與模塊化設計，增強水稻環境監測設備的兼容性和部件的可互換性，降低后期維護和設備升級的開銷。同時，地方政府應與企業合作，通過出臺提供補貼、實施稅收優惠等扶持政策，加大農村地區建設物聯網系統的資金投入，降低農戶的財務負擔、提高投資回報率，通過持續的研發創新來降低物聯網的建設和應用成本。這些措施有助于降低物聯網在水稻監測領域的應用成本，同時縮短回報周期，幫助農戶解決物聯網應用的后顧之憂5。同時，還應與地方高校和科研機構建立合作關系，共同研發和推廣物聯網技術應用方案，從而擴大物聯網在農業生產中的應用范圍并提升綜合效益。

3.3開展技能培訓，加強宣傳教育

政府應通過深入了解農戶的需求和顧慮，通過廣泛的宣傳教育和實地演示，直觀展現物聯網技術在水稻生長環境監測中的突出優勢，逐步消除農民的疑慮，使其對物聯網產生興趣和信心。考慮到農民群體的文化水平，技能培訓課程應盡可能避免概念闡釋，而應以實踐應用為主，使授課內容通俗易懂，并通過生動的案例和實踐演示幫助農民理解和掌握物聯網技術。在技能培訓方面，可邀請物聯網和農業領域專家親臨現場，提供手把手的講解指導，讓農民親身接觸并操作相關設備，從而直觀感受物聯網技術給水稻種植帶來的便利。同時，還可開設視頻教學、遠程輔導等線上教學課程，讓技能培訓不再受時空限制，避免學習與日常生產、生活產生沖突。尤其要注意的是，技能培訓內容必須緊密結合農業生產實際，確保農民的學習成果能夠真正應用到水稻種植中，并在提高產量、減少生產成本等方面產生實際成果，以進一步激發農民的學習激情和使用意愿[18]。

4結語

綜上所述，物聯網技術能通過實時監測、數據傳輸、數據分析和智能決策，有效監測和改善水稻生長環境，為水稻種植的田間管理提供數據支持。物聯網技術的引入，不僅能提升水稻產量與品質，更有助于降低水稻種植成本，推動農業產業向智能化、現代化的方向邁進。

參考文獻：

[1]王福.基于物聯網的水稻生長環境智能監測與控制系統研究[J].北方水稻，2024，54（5）：61-63.

[2]張佳，李一波，周凡，等.基于物聯網技術的智能農機裝備研發創新策略研究：以插秧機為例[J].中國農機裝備，2024（8）：41-43.

[3]黃非娜.基于物聯網技術的水稻大田智能灌溉系統設計[J].華東科技，2024（7）：85-87.

[4]楊天樂.聯合物聯網圖像和無人機遙感數據的稻麥長勢監測和產量估測[D].揚州：揚州大學，2024.

[5]方程.基于物聯網平臺的鹽堿地水稻智能灌溉系統的設計與平臺構建[D].林芝：西藏農牧學院，2024.

[6]羅婉冰．物聯網技術在水稻育種中的應用[J].種子科技，2023，41（23）： 19-21.

[7]倪志強，倪民光.切實落實物聯網在水稻灌溉管理上的應用[C]/廊坊市應用經濟學會.對接京津：新的時代基礎教育論文集.廊坊：廊坊市應用經濟學會，2022：2265-2268.

[8]吳燕斌.水稻種植基地智能管理系統研究與應用[D].長沙：湖南農業大學，2022.

[9]儲成鵬.水稻抗旱性鑒定摘情監測與管控平臺研究與應用[D].合肥：安徽農業大學，2022.

[10]孫志朋.基于物聯網技術的水稻生長環境監測系統及關鍵技術研究[D].長春：吉林大學，2021.

[11]王戈.基于云平臺的水稻浸種測控系統設計研究[D].長沙：湖南農業大學，2021.

[12]王銀均，馮詠芳，崔旭東.基于農業物聯網應用的機插水稻精確定量栽培技術[J].科學種養，2020（12）：15-18.

[13]穆悅，丁艷鋒.智能農場：以水稻為例的一個未來農場運營的設想[J].中國稻米，2020，26（5）：80-83.

[14]李榮德，鄭忠毅，李全文.基于物聯網的水稻種植全過程智能監控終端設計[J].企業科技與發展，2020（5）：24-26.

[15]徐天姣.基于物聯網的水稻灌溉遠程控制系統的設計與實現[J].電子世界，2019（23）：140-141.

[16]徐天姣.基于物聯網的水稻灌溉遠程控制系統的設計與實現[D].沈陽：沈陽理工大學，2020.

[17]陳朋，申云香，馬艷萍.基于物聯網的水稻灌溉系統設計方法[J].山東水利，2019（11）：14-15.

[18]李長明.基于物聯網技術的水稻自動灌溉控制系統設計[J].決策探索（中），2019（11）：59-60.