農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用及創(chuàng)新發(fā)展策略探討

邱 亮（南京師范大學(xué)泰州學(xué)院，江蘇泰州，225300）

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用及創(chuàng)新發(fā)展策略探討

邱 亮
（南京師范大學(xué)泰州學(xué)院，江蘇泰州，225300）

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)被人們公認(rèn)為是全球信息產(chǎn)業(yè)的又一次革命，自1999年到今天它以人們難以想象的速度快速滲透進(jìn)人們生活的各個(gè)角落。本文針對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀、應(yīng)用難點(diǎn)以及關(guān)鍵環(huán)節(jié)展開了較為細(xì)致的分析，并以此為基礎(chǔ)，探討了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)未來發(fā)展重點(diǎn)和難點(diǎn)，并就發(fā)展的難點(diǎn)提出了應(yīng)對(duì)措施。

物聯(lián)網(wǎng)；農(nóng)業(yè)；技術(shù)；創(chuàng)新；研究

1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用核心技術(shù)和難點(diǎn)

隨著大農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略的逐步推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛，但是鑒于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟度和農(nóng)業(yè)的復(fù)雜性，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用也存在很多難點(diǎn)和問題。

1.1 信息傳感器

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)部件，作用等同于人體信號(hào)傳輸?shù)纳窠?jīng)元。當(dāng)前，在全球農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中使用比較廣泛的傳感器可以分為三類：生物型、物性型以及微機(jī)電型傳感器。生物型傳感器可以將生物自身當(dāng)做一種敏感部件，依照生物自身對(duì)外界變化產(chǎn)生的反應(yīng)實(shí)現(xiàn)感受、觀察、反應(yīng)和轉(zhuǎn)換的功能，其主要可以分為微生物傳感器、組織傳感器、酶?jìng)鞲衅鞯?。物性型傳感器一般是選擇自身敏感的材料經(jīng)由人工合成或加工制成的，主要用來探測(cè)外部的溫濕度等。微機(jī)電型傳感器作為新生代傳感器的代表，比傳統(tǒng)的傳感器擁有小體積、低功耗、低成本、高可靠性等很多優(yōu)點(diǎn)。

1.2 射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)現(xiàn)改寫了識(shí)別系統(tǒng)必須通過目標(biāo)受體之間建立光學(xué)或機(jī)械接觸的歷史，它可以直接通過無線電通訊訊號(hào)識(shí)別既定目標(biāo)與之建立聯(lián)系，讀寫數(shù)據(jù)。由于這個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)的存在，射頻識(shí)別技術(shù)出現(xiàn)之初就被應(yīng)用在了農(nóng)業(yè)方面，到目前為止，國(guó)外對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)步入成熟階段，尤其是在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的監(jiān)督檢測(cè)方面應(yīng)用特別廣泛。在我國(guó)，射頻識(shí)別技術(shù)也逐步被應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖、產(chǎn)品流通以及產(chǎn)品安全檢測(cè)等領(lǐng)域，大大提升了我國(guó)對(duì)初級(jí)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的管控能力、檢測(cè)能力以及追蹤能力，極大地促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展應(yīng)用。但是由于射頻識(shí)別技術(shù)成本較高，而且我國(guó)還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以射頻識(shí)別技術(shù)在應(yīng)用上存在較為突出的安全問題，相關(guān)數(shù)據(jù)很可能會(huì)被竊取盜用，對(duì)客戶造成巨大損失。

1.3 信息的傳輸

現(xiàn)在，信息傳輸技術(shù)主要有無線、有線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與移動(dòng)通信技術(shù)。在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的是無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它可以通過部署的無線傳感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。國(guó)外的無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。

1.4 信息的處理

傳感器采集數(shù)據(jù)并傳輸存儲(chǔ)后，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，挖掘不同信息的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)新信息，最終為用戶的進(jìn)一步工作提供相關(guān)數(shù)據(jù)支持。

為保證農(nóng)產(chǎn)品的安全，傳感器需要實(shí)時(shí)的記錄其從田間到地頭的各種信息，這個(gè)過程會(huì)生成大量的無序數(shù)據(jù)，而傳統(tǒng)的存儲(chǔ)計(jì)算法存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)不但要占用很大的硬盤空間，造成極大的浪費(fèi)，而且調(diào)取、處理很不方便。云計(jì)算的出現(xiàn)很好的解決了這一問題，用戶只要擁有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接接口就能夠隨時(shí)隨地調(diào)取數(shù)據(jù)，獲取服務(wù)。但是，同樣，由于國(guó)內(nèi)云計(jì)算技術(shù)還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同云處理器之間難以進(jìn)行互操作，用戶選用一個(gè)云計(jì)算后很難再換用；而且云計(jì)算的處理系統(tǒng)位于公共云中，其內(nèi)部涉及到了很多敏感信息，很容易造成用戶信息泄露。

2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的運(yùn)用關(guān)鍵在于育種、精準(zhǔn)作業(yè)、畜禽養(yǎng)殖及疫病防控、產(chǎn)品安全控制、資源調(diào)控等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的運(yùn)用。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在育種環(huán)節(jié)的運(yùn)用

目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外育種的植物性狀采集、檢測(cè)等方面的運(yùn)用發(fā)展非常迅速，在作物個(gè)體基本性狀參數(shù)測(cè)量等很多方面發(fā)揮著越來越重要的作用。同時(shí)，育種軟件的開發(fā)利用也加速推進(jìn)了作物育種規(guī)?；⒘鞒袒?、集約化的管理。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)場(chǎng)精準(zhǔn)作業(yè)環(huán)節(jié)的運(yùn)用

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人力成本的提高，粗放型、勞動(dòng)密集型的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)已經(jīng)不能滿足農(nóng)民的需求。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)r(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)過程中的作物栽培、病蟲害防治、水肥施用等環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)化、精細(xì)化控制，能夠有效地提高農(nóng)場(chǎng)管理水平，提升資源的利用率和產(chǎn)出率。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)平原部分大型農(nóng)場(chǎng)的運(yùn)用已經(jīng)取得了良好的效果，尤其是新疆兵團(tuán)采用的智能灌溉系統(tǒng)，能夠集濕度監(jiān)測(cè)、自動(dòng)灌溉于一體，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)場(chǎng)遠(yuǎn)程管理的目標(biāo)。目前，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)研發(fā)出了一批經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)極具推廣價(jià)值的應(yīng)用系統(tǒng)，但是由于我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)起步較晚，現(xiàn)有系統(tǒng)的精準(zhǔn)化和智能化程度還無法滿足農(nóng)戶的需求，仍然需要加大對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)投入和研發(fā)力度。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在畜禽養(yǎng)殖及疫病防控環(huán)節(jié)的運(yùn)用

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中傳感器可以采集動(dòng)物的生長(zhǎng)信息、營(yíng)養(yǎng)信息、飼喂信息等數(shù)據(jù)并通過中心進(jìn)行處理，控制中心根據(jù)反饋的信息數(shù)據(jù)對(duì)動(dòng)物個(gè)體進(jìn)行自動(dòng)化飼料喂養(yǎng)；還可以通過對(duì)動(dòng)物體溫、行為特征等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，對(duì)動(dòng)物個(gè)體進(jìn)行精細(xì)化管理，有助于提前發(fā)現(xiàn)動(dòng)物疫情并及時(shí)進(jìn)行預(yù)警和處理。

2.4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在產(chǎn)品安全控制環(huán)節(jié)的運(yùn)用

為了進(jìn)一步保證產(chǎn)品質(zhì)量，防止農(nóng)產(chǎn)品安全事件再一次發(fā)生，各級(jí)政府鼓勵(lì)和要求生產(chǎn)企業(yè)建立產(chǎn)品追溯體系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的正逆可追溯。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展極大地促進(jìn)了企業(yè)可追溯系統(tǒng)的建設(shè)能力。利用傳感器技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、信息傳輸技術(shù)、信息處理技術(shù)可以非常容易的記錄和存儲(chǔ)動(dòng)植物生長(zhǎng)全過程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

2.5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在資源調(diào)控環(huán)節(jié)的運(yùn)用

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以通過部署的傳感器對(duì)農(nóng)場(chǎng)生態(tài)環(huán)境以及作物生長(zhǎng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。目前，美日韓發(fā)等達(dá)國(guó)家都已經(jīng)建成了宏觀生態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和大田自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并進(jìn)行了廣泛應(yīng)用。我國(guó)自主研制的地面與太空相結(jié)合的墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也已經(jīng)在黑龍江、新疆等地區(qū)開始進(jìn)行應(yīng)用，該系統(tǒng)可以對(duì)環(huán)境中各類有害氣體以及溫度、顆粒物等含量等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)未來發(fā)展重點(diǎn)

3.1 信息感知和信息識(shí)別技術(shù)

3.1.1 農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境信息感知和識(shí)別技術(shù)

現(xiàn)在，在我國(guó)農(nóng)作物環(huán)境信息感知和識(shí)別技術(shù)多數(shù)處于理論或者在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，要加快對(duì)集環(huán)境感知、作物監(jiān)測(cè)、傳輸便捷等多種功能于一體的傳感設(shè)備的研發(fā)。

3.1.2 水產(chǎn)行業(yè)環(huán)境信息感知和識(shí)別技術(shù)

增強(qiáng)人工智能、遙感技術(shù)的研發(fā)能力，不斷創(chuàng)新傳感器感知技術(shù)，將多種傳統(tǒng)工藝和新興技術(shù)有效結(jié)合，提升水產(chǎn)行業(yè)向自動(dòng)化、科學(xué)化方向發(fā)展速度。

3.1.3 畜牧養(yǎng)殖信息感知和識(shí)別技術(shù)

增強(qiáng)高準(zhǔn)確度射頻識(shí)別技術(shù)與DNA鑒別技術(shù)的研發(fā)能力，消除距離、應(yīng)用環(huán)境等因素影響，促進(jìn)畜禽識(shí)別統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的建立和完善，構(gòu)建畜禽養(yǎng)殖自動(dòng)化、智能化的生產(chǎn)體系。

3.1.4 資源環(huán)境信息感知和分析技術(shù)

加強(qiáng)對(duì)生物個(gè)體生長(zhǎng)環(huán)境各項(xiàng)因子的監(jiān)測(cè)、追蹤、預(yù)警能力，通過數(shù)據(jù)智能分析，建立和完善資源環(huán)境信息感知和分析系統(tǒng)，增強(qiáng)自動(dòng)獲取、分析、處理農(nóng)業(yè)資源環(huán)境信息的能力。

3.2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸和自組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)自組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究旨在延長(zhǎng)傳感器使用壽命，減少信息傳遞能耗，降低對(duì)空間的占用，有效避免能量的浪費(fèi)，提升整個(gè)系統(tǒng)的使用年限。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸技術(shù)的研究旨在降低不同節(jié)點(diǎn)間信息傳輸信號(hào)的損失，消除地表及地下電磁波造成的傳輸損失，建立不同環(huán)境中信息傳輸?shù)淖罴雅渲谩?/p>

3.3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云端計(jì)算技術(shù)

云端計(jì)算和云平臺(tái)的隨時(shí)存儲(chǔ)、隨需隨取的特性使其非常適合應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，并且借助云平臺(tái)匯聚了各國(guó)政策、氣候變化、產(chǎn)品價(jià)格等因子形成的龐大數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供專業(yè)的、可靠地?cái)?shù)據(jù)支撐。

4 結(jié)論

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展是一切的基礎(chǔ)。在經(jīng)濟(jì)和科技迅猛發(fā)展的時(shí)期，我們要充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的推動(dòng)作用，抓住機(jī)遇，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

［1］崔文順.云計(jì)算在農(nóng)業(yè)信息化中的應(yīng)用及發(fā)展前景［J］.農(nóng)業(yè)工程.2012（01）

［2］李峰.在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中基于卡爾曼濾波算法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的融合處理［J］.農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息.2014（12）

［3］葛文杰，趙春江.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策研究［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào).2014（07）

Discussion on application and innovation development strategy of Agricultural Internet of things technology

Qiu Liang
（Nanjing Normal University Taizhou College，Taizhou Jiangsu，225300）

The emergence of the Internet of things has been recognized as another revolution is the world's information industry，from 1999 to today at the speed of it is hard to imagine it rapidly penetrate into every corner of our life.This article in view of the present situation of the application of agricultural technology of Internet of things，the application difficulties and key links for more detailed analysis，and on this basis，discussed the important and difficult agriculture iot technology development in the future，and the difficulties in the development of countermeasures are put forward.

the Internet of things；Agriculture；Technology；Innovation； research