淺談物聯(lián)網(wǎng)技術在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的應用

孫二瑞

摘要 隨著科技水平的不斷提高，以物聯(lián)網(wǎng)為代表的計算機網(wǎng)絡給人們的生產(chǎn)、生活帶來了巨大的變化?；ヂ?lián)網(wǎng)使得電腦相互連接，而當前興起的物聯(lián)網(wǎng)正在將物體與物體聯(lián)系起來。 目前，物聯(lián)網(wǎng)已滲透到現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)、運輸和銷售的各個環(huán)節(jié)，不斷提高其效率，對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化做出了巨大的貢獻。本文通過分析物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中的應用，提出了一些改進的方法與建議。

關鍵詞 物聯(lián)網(wǎng)RFID傳感器農(nóng)業(yè)

物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義就是指物體與物體相連， 它是將所有物品通過各種信息傳感設備，如RFID（俗稱電子標簽），傳感器，3G技術和激光掃描器等各類設備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來， 實現(xiàn)信息的采集，融合，處理，并通過終端顯示，管理和智能化控制等。

1、物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的應用

1.1農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督檢測

當前，我國的食品安全事故頻發(fā)， 其中很重要的一個原因就是缺乏對食品的監(jiān)管，物聯(lián)網(wǎng)給食品監(jiān)管提供了一個有效的工具。如給生豬帶上RFID的芯片，監(jiān)控生豬的整個生命過程，從出生、生長到屠宰、銷售。尤其是在生豬的生長過程中，可以檢測其生長環(huán)境和體溫等數(shù)據(jù)，而在生豬屠宰后，消費者可以根據(jù)追溯碼查詢到生豬來源和檢疫等信息。

1.2智能化農(nóng)作物培育控制

通過在大田或者大棚內(nèi)安裝無線傳感器和其他智能控制系統(tǒng)，可以對農(nóng)產(chǎn)品的生長環(huán)境進行監(jiān)測，及時掌控周圍環(huán)境參數(shù)，根據(jù)參數(shù)的變化調(diào)節(jié)灌溉、保溫等系統(tǒng)，確保農(nóng)作物良好的生長環(huán)境，以提高產(chǎn)量和質(zhì)量。

通過采集、分析和控制土壤的濕度、土壤成分、PH值以及空氣的溫度、濕度、CO2、光照強度等獲得農(nóng)作物生長的最佳條件， 將信息通過RFID無線控制器傳送到3G移動通信網(wǎng)，然后再輸送到監(jiān)管中心處理器，監(jiān)管中心處理器對不符合的設定數(shù)據(jù)發(fā)出人機界面報警提示，人機界面發(fā)送控制指令給監(jiān)管中心處理器打開閥門或增暖開關，從而適度調(diào)節(jié)。

1.3科學研究和森林防火應用

物聯(lián)網(wǎng)除了對農(nóng)作物的培育和農(nóng)作物生長信息的監(jiān)測提供信息外，還對畜牧的養(yǎng)殖進行監(jiān)測，如對畜牧家禽和水產(chǎn)的生活習性的監(jiān)測。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)還可以對森林火災提供警報，并將相關的數(shù)據(jù)傳送至控制中心，從而定位具體位置，對火災進行有效控制。

1.4實際應用舉例：

1.4.1 黑龍江建立基于物聯(lián)感知的大田種植土壤、大氣參數(shù)實時在線測量系統(tǒng)

在大田里插上“檢測棒”，形成矩陣，每個檢測棒上從底部向上分別安裝土壤溫度濕度傳感器（插入地面部分），電池和太陽能逆變器（露出地表）， 空氣溫度、濕度和光照傳感器（比農(nóng)作物稍高部分）以及太陽能和RFID無線控制器（最頂上部分）。 每個節(jié)點將搜集的信息通過3G移動通信網(wǎng)發(fā)送到控制中心，這樣控制中心就可以監(jiān)控上百公頃的稻田地。解決方案如下圖：

1.4.2 太湖水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控中心

長江中下游尤其是魚米之鄉(xiāng)的江浙水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)非常發(fā)達，近年來由于水體污染的影響，水質(zhì)的惡化、藍藻泛濫、水體缺氧等給養(yǎng)殖業(yè)帶來無法估量的損失。針對傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測方法的不足，如布線困難、難以實現(xiàn)在線實時監(jiān)測、多點采集不方便等問題，建議架建基于RFID的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，創(chuàng)造性地利用物聯(lián)網(wǎng)技術建立水產(chǎn)養(yǎng)殖的自動化管理體系。該系統(tǒng)以無線傳感器模塊為數(shù)據(jù)采集終端，嵌入式Web服務器為數(shù)據(jù)處理和匯聚中心，提供人機界面，實現(xiàn)多點查詢，并利用專家系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進行分析，給出有效的水產(chǎn)養(yǎng)殖的決策方法。

1.3.3蘇州基于物聯(lián)感知的現(xiàn)代養(yǎng)殖

隨著養(yǎng)殖物的生長，池塘中的相對密度增大，同時水體殘餌、排泄物、水草老葉等腐爛，消耗了大量氧氣，產(chǎn)生硫化氫等有毒氣體，導致氨氮累積增多，PH值下降，極易造成浮頭泛池。本項目中的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)主要為：溶解氧含量，水溫及PH值。數(shù)據(jù)采集模塊如下圖所示。

水質(zhì)數(shù)據(jù)采集模塊由RFID標簽、天線、太陽能光板、浮板、模擬量輸入模塊(A/D模塊)、傳感器以及執(zhí)行件組成。選擇傳感器的基本標準是易用、精度高、靈敏度高和價格便宜?；谶@個因素，溫度傳感器使用DALLAS 公司的 DS18B20，其具有耐磨耐碰、體積小、使用方便等特點，適用于各種數(shù)字測溫和控制領域。pH 傳感器使用 PC1R1A 通用型 pH 探頭，Pt1000 溫度補償。溶氧傳感器使用 OxyMax W COS 61 溶解氧測量探頭，其實用性好，維護量小，大量用于養(yǎng)殖水質(zhì)氧含測量及調(diào)節(jié)，執(zhí)行件為氣泵,功率為0.75 kW。

物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化中的應用瓶頸

隨著科技的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應用越來越廣泛，但在實際的應用中還存在一些問題。一是，一批關鍵農(nóng)業(yè)感知技術和新的農(nóng)作物培育問題期待科技突破。二是，物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中朝著微小型、可靠性和成本低的方向發(fā)展，但目前物聯(lián)網(wǎng)所使用的傳感器和RFID芯片都是國外產(chǎn)的，價格比較昂貴，開發(fā)成本高；再加上國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本都是傳統(tǒng)作業(yè)模式，導致其在農(nóng)業(yè)發(fā)展缺少資金方面的支持。三是，農(nóng)業(yè)專用傳感器，網(wǎng)絡互聯(lián)技術和智能處理的技術不統(tǒng)一，無參考標準，導致各家各樣，開發(fā)周期長。

參考文獻：

[1] 吳仲城，徐珍玉.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術及其在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)中應用[J]. 中國科技投資. 2010(10)；

[2] 尹立莉,胡偉成. 發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)問題淺析[J]. 經(jīng)濟研究導刊. 2010(23)；

[3] 文黎明,龍亞蘭.物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應用[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技. 2010(15)；

[4] 陳明,王鎖柱.物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展[J]. 計算機教育. 2010(12)；

[5] 張寧.基于EPC的農(nóng)業(yè)智能信息化應用研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學. 2010(11) ；

[6] 李一,陳火峰.關于物聯(lián)網(wǎng)的研究思考[J]. 價值工程. 2010(08)；

[7] 甘志祥.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中問題的初析[J]. 中國科技信息. 2010(05)；

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。