基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究

付克蘭

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)支持。闡述了物聯(lián)網(wǎng)的概念、架構(gòu)、關(guān)鍵枝術(shù)及其在智能農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能農(nóng)業(yè)中，引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 關(guān)鍵技術(shù) 智能農(nóng)業(yè)應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）05（c）-0001-02

我國(guó)工信部在《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提到：新型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)的加入，世界經(jīng)濟(jì)與科技的嶄新騰飛更加離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)，其中明確指出將物聯(lián)網(wǎng)與農(nóng)業(yè)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，建立農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用工程[1]。全國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展“十二五”規(guī)劃明確要求：提高現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)裝備數(shù)字化、智能化水平，發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)[2]。全國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃相繼指出：大力推動(dòng)智能監(jiān)測(cè)、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)農(nóng)村的應(yīng)用，開(kāi)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范[3]。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

1.1 概念

1999年，美國(guó)麻省理工學(xué)院首先提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，就是將所有物品通過(guò)射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、全球定位系統(tǒng)等各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理的網(wǎng)絡(luò)。

2011年，我國(guó)發(fā)布的《物聯(lián)網(wǎng)白皮書(shū)》將物聯(lián)網(wǎng)定義為：物聯(lián)網(wǎng)是通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的拓展應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)延伸，它利用感知技術(shù)與智能裝備對(duì)物理世界進(jìn)行感知識(shí)別，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，進(jìn)行計(jì)算、處理和知識(shí)挖掘，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物信息交互和無(wú)縫鏈接，達(dá)到對(duì)物理世界實(shí)時(shí)控制、精確管理和科學(xué)決策目的。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)

從橫向分析，物聯(lián)網(wǎng)的主體是物（包含了人、設(shè)備、器件以及電腦等各種終端），執(zhí)行的動(dòng)作是聯(lián)（人與物、人與人、物與物建立聯(lián)系），核心是網(wǎng)（網(wǎng)是溝通聯(lián)系的橋梁）。

從縱向分析，物聯(lián)網(wǎng)由3個(gè)層次共同構(gòu)建而成。它們分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。通過(guò)WiFi設(shè)備服務(wù)器和WiFi中間件，使得前端的各種信息感知和管理控制終端能夠隨時(shí)隨地的接入基于TCP/IP協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)真正的物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)有射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、傳感器技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等。

射頻識(shí)別技術(shù)（RFID），俗稱(chēng)電子標(biāo)簽（Tag），是利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合（交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）實(shí)現(xiàn)非接觸雙向通信以達(dá)到對(duì)靜止或移動(dòng)物體的自動(dòng)識(shí)別和完成數(shù)據(jù)交換的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)[4]。它通過(guò)接收商品上的微芯片“標(biāo)簽”發(fā)射出來(lái)的獨(dú)特ID碼，經(jīng)無(wú)線(xiàn)傳輸提供充足的產(chǎn)品信息，無(wú)須實(shí)體接觸就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并且數(shù)據(jù)交換時(shí)無(wú)須考慮方向性。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)七十幾年的發(fā)展，RFID技術(shù)經(jīng)歷了不斷地完善和應(yīng)用創(chuàng)新，目前已經(jīng)滲透到生活中的各行各業(yè)，如，軍事、制造、農(nóng)業(yè)、物流和食品領(lǐng)域等。

傳感器是能感受被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，例如：光敏傳感器、聲敏傳感器、壓力傳感器等。傳感器的感知對(duì)象主要為光、壓力、速度、加速度、溫度、濕度、濃度、震動(dòng)、磁場(chǎng)和位移等[5]。

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是物聯(lián)網(wǎng)底層網(wǎng)絡(luò)的重要技術(shù)形式，被美國(guó)商業(yè)周刊列為21世紀(jì)最有影響的改變世界的十大技術(shù)之一。無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)WSN由大量部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，它們以無(wú)線(xiàn)通信方式互聯(lián)形成一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、監(jiān)控報(bào)警、目標(biāo)跟蹤等各種功能。

2 智能農(nóng)業(yè)的應(yīng)用

（1）農(nóng)作物農(nóng)情監(jiān)測(cè)。通過(guò)溫濕度傳感器、pH值傳感器、光傳感器、離子傳感器、生物傳感器、CO2傳感器等設(shè)備，檢測(cè)環(huán)境中的溫度、相對(duì)濕度、pH值、光照強(qiáng)度、土壤養(yǎng)分、CO2濃度等物理量參數(shù)，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)布置高精度攝像機(jī)對(duì)農(nóng)田或大棚等進(jìn)行視頻監(jiān)控，及時(shí)有效地掌握農(nóng)作物生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)、病蟲(chóng)害等情況，當(dāng)環(huán)境因素出現(xiàn)異常發(fā)出報(bào)警并以短信等形式告知用戶(hù)，用戶(hù)可利用電腦或智能手機(jī)，隨時(shí)隨地觀(guān)察現(xiàn)場(chǎng)情況、查看現(xiàn)場(chǎng)溫濕度等數(shù)據(jù)，并可以遠(yuǎn)程控制智能調(diào)節(jié)指定設(shè)備，讓用戶(hù)可以足不出戶(hù)就可以掌握和控制農(nóng)情。

（2）動(dòng)植物生態(tài)信息監(jiān)測(cè)。通過(guò)布置多層次的傳感器網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)牲畜家禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖、稀有動(dòng)物的生活習(xí)性、生存環(huán)境、生理狀況及種群復(fù)雜度的觀(guān)測(cè)研究，也可用于對(duì)森林環(huán)境監(jiān)測(cè)和火災(zāi)報(bào)警。

（3）農(nóng)產(chǎn)品安全溯源。農(nóng)產(chǎn)品安全是維系人類(lèi)生命和健康的重要因素，構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)與溯源體系日益迫切。食品安全是指“從農(nóng)田到餐桌”全過(guò)程的安全，包括產(chǎn)地環(huán)境、生產(chǎn)養(yǎng)殖、屠宰加工、物流運(yùn)輸、終端零售，最終到消費(fèi)者。采用RFID技術(shù)，每個(gè)農(nóng)副產(chǎn)品都有電子標(biāo)簽唯一標(biāo)識(shí)，上面記錄該農(nóng)副產(chǎn)品從種植、采摘、養(yǎng)殖、屠宰到運(yùn)輸、銷(xiāo)售的全過(guò)程的檔案資料，包括畜禽信息、飼料信息、化肥農(nóng)藥信息、運(yùn)輸過(guò)程中溫度、水分控制情況、疾病防疫等。消費(fèi)者可以憑借農(nóng)副產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的追溯碼，通過(guò)網(wǎng)站、電話(huà)或短信形式查詢(xún)?cè)撧r(nóng)副產(chǎn)品的來(lái)源、運(yùn)輸渠道、質(zhì)量檢疫等多方面的信息。一旦產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，便可追蹤溯源查出問(wèn)題所在。

（4）智能畜禽產(chǎn)品養(yǎng)殖。RFID產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化管理。存有動(dòng)物個(gè)體信息特征的微小型傳感器和RFID標(biāo)簽進(jìn)入各類(lèi)養(yǎng)殖場(chǎng)當(dāng)中。RFID標(biāo)簽的作用：對(duì)每個(gè)動(dòng)物每天的健康特征、飲水量、發(fā)情期、進(jìn)食量等主要信息進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸并記錄；對(duì)動(dòng)物進(jìn)行身份識(shí)別；對(duì)動(dòng)物疾病防治、精細(xì)化養(yǎng)殖及疫情預(yù)警管理。

（5）農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)。農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的儲(chǔ)運(yùn)環(huán)境對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量影響較大。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)行位置信息查詢(xún)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的環(huán)境變化，方便及時(shí)調(diào)整環(huán)境的溫濕度等參數(shù)。一旦車(chē)輛出現(xiàn)異常即可進(jìn)行報(bào)警處理，用戶(hù)可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)或手機(jī)的連接進(jìn)行實(shí)時(shí)觀(guān)察并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，為食品的安全運(yùn)送和存儲(chǔ)保駕護(hù)航。

3 結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)了智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與品質(zhì)、降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、保護(hù)農(nóng)業(yè)環(huán)境，加快推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的建設(shè)，對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收、農(nóng)村穩(wěn)定具有重大推動(dòng)作用，引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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