物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與推廣

蘭峰 鐘志宏 楊眉 時(shí)黛 熊倩華 高蕊

摘 要：當(dāng)前隨著國(guó)家“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃的實(shí)施，以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等為代表的新一代信息化技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)中被廣泛應(yīng)用、推廣。本文重點(diǎn)針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行研究，就其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各種關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行概括，為農(nóng)業(yè)工作者提供相應(yīng)的理論依據(jù)。并對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行解釋，從而為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用提供理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智慧；農(nóng)業(yè)進(jìn)行信息交換和通訊

前言：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通過(guò)諸多信息采集、傳輸?shù)葌鞲性O(shè)備彼此結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的土壤、水肥、空氣溫濕度等信息進(jìn)行采集分析，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、遠(yuǎn)程控制的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精準(zhǔn)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)管，使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)更具有“智慧”。本文通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)以及具體應(yīng)用進(jìn)行分析探討，其目的便是為我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展指明一條前進(jìn)的道路，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的智能化與信息化。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 wifi技術(shù)

所謂wifi技術(shù)，就是允許電子設(shè)備連接到局域網(wǎng)的技術(shù)?？梢灾С种T多電子產(chǎn)品的無(wú)線上網(wǎng)，實(shí)施無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸。其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，包括網(wǎng)絡(luò)媒體，掌上設(shè)備，隨著社會(huì)的發(fā)展，諸多公共場(chǎng)所也開(kāi)始進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。其在封閉的室內(nèi)空間輻射范圍可以達(dá)到100米左右，若在空曠的室外，可以覆蓋到200米的距離。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中的推廣與應(yīng)用離不開(kāi)wifi技術(shù)。它既承擔(dān)了信息感知的任務(wù)，有需要進(jìn)行信息的傳輸。在信息感知方面，傳感器收集的環(huán)境及其他信息需要wifi技術(shù)的支持才能夠進(jìn)行。而將收集到的信息相互交換以及傳輸給應(yīng)用分析層面同樣需要wifi技術(shù)，使其高效而安全的進(jìn)行?？梢哉f(shuō)wifi技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的基礎(chǔ)，沒(méi)有wifi技術(shù)的支持，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

1.2 RFID技術(shù)

所謂RFID技術(shù)，即射頻識(shí)別，屬于通信技術(shù)的一種。其主要原理是利用無(wú)線電訊號(hào)感知監(jiān)測(cè)目標(biāo)并進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄。通常為1-100GHz的微波，十分適用于短距離的信息傳輸與識(shí)別。其主要由三大部分組成，應(yīng)答器，閱讀器以及應(yīng)用軟件系統(tǒng)。其數(shù)據(jù)記憶容量大，抗污染能力強(qiáng)，耐久性高，掃描迅速的特點(diǎn)使得其在智能農(nóng)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中發(fā)揮著重要的作用。其在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的運(yùn)行過(guò)程是，閱讀器檢測(cè)信號(hào)后通過(guò)天線將射頻信號(hào)以相應(yīng)的頻率散發(fā)出，應(yīng)用軟件系統(tǒng)在接收到該信息頻率信號(hào)后進(jìn)行信息處理，設(shè)備內(nèi)部的芯片將儲(chǔ)存的信息傳輸出去，閱讀器再次接收到頻率信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，傳輸給后臺(tái)操作系統(tǒng)，對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中采用的頻率波段433MHz進(jìn)行短距離直線傳輸，信息傳遞迅速便捷。

1.3 傳感網(wǎng)技術(shù)

傳感網(wǎng)技術(shù)，就是在需要進(jìn)行信息采集與傳輸?shù)膮^(qū)域?qū)⒓蓚鞲衅?，?shù)據(jù)處理單位部件以及通信部件進(jìn)行隨機(jī)分布，相互聯(lián)系形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即為傳感網(wǎng)。其節(jié)點(diǎn)數(shù)量相對(duì)較大，在復(fù)雜多變的環(huán)境中適應(yīng)性較強(qiáng)。雖然其信息傳輸能力相對(duì)有限，且信號(hào)間存在一定程度的干擾性，但由于單個(gè)節(jié)點(diǎn)部件傳遞的數(shù)據(jù)較少，所以影響性較小。由于節(jié)點(diǎn)的密集且分布隨機(jī)，使得其需要具備一定程度上的能量?jī)?chǔ)存功能。最好自身能進(jìn)行能量的補(bǔ)充，例如吸收太陽(yáng)能或者風(fēng)能等等。傳感網(wǎng)技術(shù)可以說(shuō)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心所在，其在物與物之間相互連接，進(jìn)行信息交換與傳輸?shù)姆矫嫫鸬绞种匾淖饔?。傳感網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步有利于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)化。其對(duì)于信息感知層，傳輸層以及應(yīng)用層的相互連接起到了樞紐的作用。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的主要應(yīng)用

2.1 物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用可以如何解決“種得好”問(wèn)題，尤其是在溫室大田種植、畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)機(jī)物聯(lián)網(wǎng)方面得到廣泛應(yīng)用，一是監(jiān)控環(huán)境變化，實(shí)現(xiàn)智能化管理。通過(guò)無(wú)線或有線傳感節(jié)點(diǎn)，太陽(yáng)能供電系統(tǒng)、信息采集設(shè)備、傳輸系統(tǒng)等獲取的植物生長(zhǎng)環(huán)境信息，監(jiān)控環(huán)境動(dòng)態(tài)變化。監(jiān)測(cè)土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、植物養(yǎng)分含量等參數(shù)。根據(jù)以上各類參數(shù)的反饋對(duì)農(nóng)業(yè)園區(qū)進(jìn)行自動(dòng)灌溉、自動(dòng)降溫、自動(dòng)卷模、自動(dòng)進(jìn)行液體肥料施肥、自動(dòng)噴藥等自動(dòng)控制。二是監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)圖像，掌控實(shí)時(shí)狀態(tài)。農(nóng)業(yè)園區(qū)視頻監(jiān)控的引用，直觀地反映了農(nóng)作物生產(chǎn)、畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖的實(shí)時(shí)狀態(tài)，給農(nóng)戶及時(shí)調(diào)整種養(yǎng)方案、科學(xué)決策提供理論依據(jù)。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)監(jiān)管方面的應(yīng)用

民以食為天，食以安為先。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以為各級(jí)政府解決農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全如何 “管得好”的問(wèn)題。一是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境是影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的基礎(chǔ)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)土壤進(jìn)行信息采集，通過(guò)信息傳輸進(jìn)行精確分析，既能夠得出適合檢測(cè)土壤生長(zhǎng)的相應(yīng)農(nóng)作物，又能夠檢測(cè)出該土壤存在的一些肉眼無(wú)法察覺(jué)的問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行土壤的調(diào)控與環(huán)境改善。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不單單只對(duì)突發(fā)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，大氣環(huán)境，水環(huán)境同樣也是其檢測(cè)的指標(biāo)內(nèi)容。對(duì)水環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，保證水源中不存在影響農(nóng)作物生長(zhǎng)與危害人體健康的微生物與重金屬離子。對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)檢測(cè)出二氧化硫，二氧化氮等有毒氣體，以便于及時(shí)采取措施改善周邊大氣環(huán)境，達(dá)到保證農(nóng)作物健康生長(zhǎng)的目的。二是實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品安全追溯監(jiān)管。目前基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)的追溯管理系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯、畜禽疫病電子出證等政府監(jiān)管，通過(guò)RFID技術(shù)、智能二維碼等可實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)程追溯，保障生態(tài)環(huán)境安全、農(nóng)資安全、農(nóng)產(chǎn)品安全。

2.3物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)資源利用的應(yīng)用

利用衛(wèi)星搖撼和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)、面積、估產(chǎn)、品質(zhì)，以及土壤、植保信息的進(jìn)行監(jiān)測(cè)與收集，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，達(dá)到規(guī)劃、監(jiān)測(cè)某一特定區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的目的。我國(guó)今年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大力發(fā)展，與GIS系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)的發(fā)展分不開(kāi)。GIS與GPS的協(xié)調(diào)運(yùn)作，搜集整理信息，利用wifi無(wú)線技術(shù)進(jìn)行信息處理與傳輸，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的統(tǒng)籌規(guī)劃。GPS即為全球定位系統(tǒng)，利用衛(wèi)星感知進(jìn)行信息定位，將智能農(nóng)業(yè)技術(shù)運(yùn)用的農(nóng)田通過(guò)GPS技術(shù)進(jìn)行必要信息的采集，傳輸給處理器進(jìn)行信息處理。既可以了解到對(duì)于農(nóng)田有益的水分，土壤，肥料的分布與蘊(yùn)含情況，又能夠及時(shí)對(duì)于監(jiān)測(cè)區(qū)域的農(nóng)作物生長(zhǎng)、植物病蟲(chóng)害進(jìn)行預(yù)警，為農(nóng)業(yè)部門(mén)生產(chǎn)決策提供了科學(xué)依據(jù)。

2.4物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)產(chǎn)品電商方面的應(yīng)用

對(duì)接農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是未來(lái)農(nóng)產(chǎn)品電商發(fā)展方向，是區(qū)別于淘寶、京東等電商的最大亮點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以為農(nóng)產(chǎn)品電商平臺(tái)除可實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品推介、網(wǎng)上交易功能外，還可對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)全過(guò)程溯源，通過(guò)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控視頻、VR實(shí)景體驗(yàn)等，進(jìn)一步增強(qiáng)消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全的信任感與購(gòu)買(mǎi)欲，進(jìn)而培養(yǎng)高端消費(fèi)群體，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的收入，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品真正“賣(mài)得好”。

結(jié)語(yǔ)：按照“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”發(fā)展理念，智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的應(yīng)用也在不斷加強(qiáng)。通過(guò)wifi技術(shù)，RFID技術(shù)以及傳感網(wǎng)技術(shù)的協(xié)調(diào)運(yùn)行，保證物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的準(zhǔn)確運(yùn)作，從而使得其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)管理方面以及農(nóng)產(chǎn)品安全溯源方面起到了十分重要的作用。雖然在當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍然存在著一些尚未克服的技術(shù)難題與應(yīng)用難題，但隨著時(shí)代的發(fā)展，這些問(wèn)題必將迎刃而解，從而促進(jìn)我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。

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