基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息智能化應(yīng)用

【摘 要】本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，彌補(bǔ)國內(nèi)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后，農(nóng)業(yè)信息化相關(guān)技術(shù)的集成化程度比較低，相應(yīng)軟件設(shè)計(jì)不夠成熟以及農(nóng)業(yè)信息缺乏標(biāo)準(zhǔn)化等缺點(diǎn)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理朝著低成本、可靠性、節(jié)能型、智能化和環(huán)境友好型等五大方向發(fā)展，提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力與農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。本文介紹使用目前最先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式、管理方式與農(nóng)業(yè)技術(shù)，最終達(dá)到提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力與農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，增強(qiáng)國際競爭力，縮小我國農(nóng)業(yè)與世界農(nóng)業(yè)差距的目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；農(nóng)業(yè)信息化；智能溫室；農(nóng)業(yè)減排

一、我國物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)是由信息的生成、處理、獲取、應(yīng)用、傳輸及存儲(chǔ)等幾大部分組成的。其中，獲取信息是該技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈上不可或缺的元素之一，沒有它就沒有信息的其它組成部分（生成和存儲(chǔ)等），信息化技術(shù)也便成為了無水之源、無根之基。隨著當(dāng)代微電子技術(shù)、無線通信技術(shù)、微機(jī)點(diǎn)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)等的不斷發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速普及，使得傳統(tǒng)傳感器的信息獲取技術(shù)已經(jīng)從單一化模式逐漸轉(zhuǎn)化到集成和微型模式，進(jìn)而向智能模式和網(wǎng)絡(luò)模式等方向發(fā)展。其中，無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN）[3]即是在這樣的大背景下孕育出的新技術(shù)，它憑借著低價(jià)格、低耗能、自組織和分布式等特點(diǎn)帶來了一場信息革命。

無線傳感網(wǎng)的一個(gè)含義是，由靜止的、移動(dòng)的有線或無線傳感器通過自組織以及多跳的方式組成無線傳輸網(wǎng)絡(luò)。這樣做的目的是協(xié)同感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的設(shè)置空間感知對(duì)象的檢測信息，并報(bào)告給用戶。大量傳感器節(jié)點(diǎn)將檢測到的數(shù)據(jù)，通過匯聚節(jié)點(diǎn)的方式，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給目標(biāo)的其他用戶。在上述給定的含義中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)完成了數(shù)據(jù)取樣、信息加工和目標(biāo)傳輸?shù)娜N功能。

二、我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀

我國是世界上最大的發(fā)展中國家，也是一個(gè)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，黨中央、國務(wù)院歷來高度重視“三農(nóng)”問題，始終把農(nóng)業(yè)放在發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的首要位置。2004年至2012年連續(xù)9年中央1號(hào)文件均圍繞“三農(nóng)”問題展開，多次強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)農(nóng)村信息化建設(shè)，依托現(xiàn)代科技，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量。目前我國農(nóng)業(yè)建設(shè)正面臨著一個(gè)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型時(shí)期，為全面實(shí)踐這一新技術(shù)體系的轉(zhuǎn)變，物聯(lián)網(wǎng)及云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用會(huì)起到重要的角色，它將為我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供一個(gè)全新的平臺(tái)，改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展模式。

我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究幾乎是與國外發(fā)達(dá)國家相同步進(jìn)行的，中國科學(xué)院早在1999年就啟動(dòng)了傳感網(wǎng)的研究，物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用上，我國很多科研院校對(duì)此也有不同程度的研發(fā)。盡管我國物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用有所突破，但與國外很多發(fā)達(dá)國家的農(nóng)業(yè)信息化相比較，整體發(fā)展水平還比較落后，許多問題尚待解決。

三、基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能管理系統(tǒng)研究內(nèi)容及成果

對(duì)于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)及云計(jì)算技術(shù)可達(dá)到以下目的：

（1）提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化水平和生產(chǎn)力，提升農(nóng)業(yè)在整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)中的地位。

（2）實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化，最大限度地節(jié)約資源，減少農(nóng)業(yè)對(duì)環(huán)境的污染，保持生態(tài)平衡，促進(jìn)綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展，提升農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力。

（3）有利于改變傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，實(shí)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細(xì)化、高效化與自動(dòng)化，調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，推動(dòng)新農(nóng)村建設(shè)步伐，加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程。

（一）相關(guān)理論和技術(shù)研究

根據(jù)對(duì)天津市農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范園區(qū)管理中心智能溫室和日光溫室工作流程的分析和設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)包括兩個(gè)子系統(tǒng)：智能農(nóng)業(yè)溫室遠(yuǎn)程監(jiān)測與自動(dòng)控制子系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)日光溫室遠(yuǎn)程監(jiān)測與自動(dòng)控制子系統(tǒng)。天津市農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范園區(qū)管理中心的管理人員使用該系統(tǒng)可以對(duì)園區(qū)智能農(nóng)業(yè)溫室和日光溫室種植的蔬菜進(jìn)行全過程的遠(yuǎn)程監(jiān)測、自動(dòng)控制和管理。

（二）農(nóng)業(yè)溫室網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)將互聯(lián)網(wǎng)從桌面延伸到田野，讓溫室實(shí)時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)溫室與數(shù)據(jù)世界的融合。實(shí)時(shí)采集的傳感器數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的種植經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，可以使得農(nóng)業(yè)專家在遠(yuǎn)程即可隨時(shí)查看農(nóng)田內(nèi)的各種數(shù)據(jù)（溫度、濕度、光照、水量），判斷是否是適合作物生長的最佳條件，可以由專家根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)設(shè)定關(guān)鍵值，當(dāng)某種數(shù)據(jù)偏離設(shè)定值時(shí)，溫室自動(dòng)做出反應(yīng)（溫度偏低，打開供暖設(shè)施，溫度偏高，開門通風(fēng)；水量不足，自動(dòng)打開噴淋裝置等）。

本系統(tǒng)立足物聯(lián)網(wǎng)的ZigBee應(yīng)用技術(shù)，結(jié)合溫室環(huán)境的實(shí)際應(yīng)用，將先進(jìn)的信息技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)，解決了農(nóng)業(yè)溫室布線不方便、維護(hù)困難等問題，通過更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)監(jiān)控的方式，來對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行管理，更好的感知到農(nóng)作物的環(huán)境，智能控制，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平。

（三）系統(tǒng)應(yīng)用效果

2012年3月在天津市農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范園區(qū)管理中心武清基地進(jìn)行了試用。試點(diǎn)工作十分成功，系統(tǒng)得到天津市農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范園區(qū)管理中心領(lǐng)導(dǎo)的高度贊揚(yáng)，認(rèn)為農(nóng)業(yè)溫室遠(yuǎn)程監(jiān)測與自動(dòng)控制工作“取得了標(biāo)志性的成功”。同時(shí)，我們參加了2012年津洽會(huì)、京交會(huì)以及寧波“智慧城市”博覽會(huì)，該系統(tǒng)平臺(tái)已經(jīng)獲得了領(lǐng)導(dǎo)與同行專家的認(rèn)可與好評(píng)。

物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的前景十分廣闊，市場空間巨大。但由于農(nóng)業(yè)自身屬于弱質(zhì)產(chǎn)業(yè)，市場化基礎(chǔ)脆弱，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)牽涉到資金、成本、效益等諸多因素，加之我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展也正處在發(fā)展時(shí)期，具備智能化條件的設(shè)施農(nóng)業(yè)的比重還很小，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的條件和時(shí)機(jī)尚未成熟。因此，在市場化推進(jìn)方面的難度較大。目前，主要以政府為主導(dǎo)的引導(dǎo)性示范為主。對(duì)物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用一方面要積極加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，特別是集成化應(yīng)用的先導(dǎo)性研究和示范，在經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，擴(kuò)大示范效應(yīng)；另一方面，系統(tǒng)還需要進(jìn)一步完善和改進(jìn)，包括系統(tǒng)的成本、安全性、通用性以及靈活性等方面，以適應(yīng)全國范圍內(nèi)使用溫室的普通農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者。因此，在農(nóng)業(yè)溫室智能化應(yīng)用方面繼續(xù)完善系統(tǒng)并進(jìn)行深入研究，進(jìn)一步拓展應(yīng)用，為系統(tǒng)的大面積實(shí)施提供技術(shù)保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]Http：//baike.baidu.com/view/140209.htm.

[2]張誠，物聯(lián)網(wǎng)：通信業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)——專訪通信管理、網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)學(xué)專家呂廷杰教授，數(shù)字通信，2009，6：8～12.