現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的解決方案及應(yīng)用

玄偉 李博

【摘 要】 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用重要領(lǐng)域，對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需求較為迫切，集成技術(shù)優(yōu)勢較為明顯。本文對于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中建設(shè)存在的問題進(jìn)行了分析，并提出了相對應(yīng)的解決措施，對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了闡述，以便給現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究人員以借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)；物聯(lián)網(wǎng)；解決方案；應(yīng)用研究

1 前言

隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化政策逐步開展，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)中逐步推廣物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，這對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有十分重要的意義?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程在生態(tài)種植、養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量回溯機(jī)制以及生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)都發(fā)揮了重要的作用，提高農(nóng)產(chǎn)品的附加價值。從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來看，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用主要利用視頻識別以及傳感器技術(shù)，將農(nóng)業(yè)種植以及養(yǎng)殖中所需要的環(huán)境以及生產(chǎn)要素利用各種虛擬網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，并且進(jìn)行信息的交換，從而能夠達(dá)到對農(nóng)作物對象監(jiān)管以及管理的目的。從管理角度來說，物聯(lián)網(wǎng)的價值在于實(shí)現(xiàn)了人與物、物與物之間的溝通[1]

，滿足精細(xì)化管理的需求，提升農(nóng)作物的種植效率，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)應(yīng)對突發(fā)事件的能力?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一，并且具備明顯的集成化特性，值得深入思考。

2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過程中存在的問題

2.1 傳感器問題

傳感器是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的前端設(shè)備，也是整個農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程的基礎(chǔ)所在。主要有三種傳感器，第一，物性型傳感器，第二，生物型傳感器，第三，微機(jī)電傳感器。在實(shí)際應(yīng)用中，研究低耗能的傳感器是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中需要亟待解決的問題，應(yīng)該將傳感器結(jié)合光譜核磁共振等等檢測方法，提高檢測效率。同時，傳感器還有運(yùn)行成本較高以及標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題。傳感器在進(jìn)行信息采集之后，主要通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳遞到技術(shù)人員手中，方便工程人員對農(nóng)業(yè)作物進(jìn)行實(shí)時狀態(tài)的監(jiān)測，但是在信息采集以及傳輸?shù)倪^程中，每個平臺之間的接口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此影響了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及信息交換的效率，使得農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)品成本居高不下，嚴(yán)重影響物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用和推廣。我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器研究起步較晚，精度存在差距，并且只能集中于溫度以及濕度少數(shù)幾個領(lǐng)域，還未能形成產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢格局。

2.2 RFID技術(shù)

RFID技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具有廣泛的應(yīng)用，國外該類技術(shù)應(yīng)用較為成熟，能夠?qū)r(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)到流通領(lǐng)域進(jìn)行全方位的監(jiān)督，有助于農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的回溯機(jī)制建設(shè)。我國RFID技術(shù)也有一定的應(yīng)用，主要應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品的流通監(jiān)測、智能化的養(yǎng)殖以及農(nóng)產(chǎn)品的識別，對農(nóng)作物安全具有極強(qiáng)的保障作用，促進(jìn)了我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。但是RFID技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在較多的問題，最為人所關(guān)注的是安全性問題。目前應(yīng)用RFID技術(shù)還沒有安全可靠的機(jī)制，對于數(shù)據(jù)無法做到加密保存。與傳感器所面臨的問題一樣，該技術(shù)目前上沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，成本應(yīng)也較高。特別是工作頻率之間并不兼容，工作編碼不一致，也是影響 RFID技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的重要因素。雖然該技術(shù)應(yīng)用成本并不高，但是由于農(nóng)產(chǎn)品價格相對較低，其成本將會極大影響后期農(nóng)產(chǎn)品的整體成本，也會影響該技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品的應(yīng)用和發(fā)展。

2.3 信息傳輸技術(shù)

目前現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中所運(yùn)用到信息傳輸技術(shù)主要包括無線傳感技術(shù)以及移動通信技術(shù)等等。在這其中無線傳感技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，可以在監(jiān)測區(qū)域廣泛布置監(jiān)測點(diǎn)，通過監(jiān)測點(diǎn)將監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至信息交流中心。農(nóng)產(chǎn)品從開始生長到后期進(jìn)入人們的餐桌之上需要記錄各種生長以及流通銷售的信息，如果將這些信息都時刻去保存必然會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將會占據(jù)極大的存儲的空間。這就給現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提出了嚴(yán)峻的考驗，為了能夠使得現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中能夠得到有效普及，必須將數(shù)據(jù)存儲算法進(jìn)行有效改進(jìn)，降低存儲成本。同時，工程技術(shù)人員需要在中間處理的環(huán)節(jié)進(jìn)行多種數(shù)據(jù)聯(lián)合處理，數(shù)據(jù)來源與標(biāo)準(zhǔn)要統(tǒng)一，應(yīng)該將各種類型以及各種時點(diǎn)的信息來源進(jìn)行統(tǒng)一的整合，并且利用同一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息發(fā)出，需要設(shè)計統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，高效率的信息傳輸是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中所面臨的難題。

2.4 信息處理技術(shù)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所利用的信息處理主要是將傳感器所搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整合，根據(jù)大數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)手段，查明收集到的數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，為客戶進(jìn)行下一步的決策提供數(shù)據(jù)支持。目前來說，物聯(lián)網(wǎng)信息處理技術(shù)主要包括云計算處理技術(shù)以及智能信息化處理技術(shù)。隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷增長，大數(shù)據(jù)分析以及云計算分析技術(shù)能夠解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程中所存儲的海量數(shù)據(jù)，為海量數(shù)據(jù)的計算以及分析提供技術(shù)支持。云計算技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)搜索引擎的建設(shè)，有利于對農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量追溯管理，得到大量數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行智能化分析，幫助農(nóng)產(chǎn)品從業(yè)者開展智能決策，為其提供綜合化的服務(wù)功能。智能化計算方法可以利用卡爾曼濾波方法對于數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，挖掘數(shù)據(jù)之間內(nèi)部的聯(lián)系，并且對未來可能發(fā)生的事件進(jìn)行概率性預(yù)測，為智能決策提供相應(yīng)的理論基礎(chǔ)。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程的建設(shè)過程中，其數(shù)據(jù)具有海量化以及碎片化的特征，因此如何對于這些數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，并在后期進(jìn)行挖掘成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)管理人員所面臨的嚴(yán)峻問題。同時整個計算系統(tǒng)應(yīng)用在云平臺之上，因此，平臺包含大量敏感信息，如何加強(qiáng)對于云計算平臺信息的隱私保護(hù)將成為物聯(lián)網(wǎng)云計算中需要重點(diǎn)考慮的問題。并且不同的云平臺之間缺乏接入的標(biāo)準(zhǔn)，管理機(jī)制各不相同，因此計算環(huán)境如果改變，將很難進(jìn)行遷移。

3 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的解決方案以及應(yīng)用

3.1 對農(nóng)業(yè)資源進(jìn)行有效監(jiān)控

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對農(nóng)業(yè)資源的有效監(jiān)控主要分為兩部分內(nèi)容，第一，可以通過傳感器對于農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測；第二種可以利用3s技術(shù)，將遙感與計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合對農(nóng)作物的生產(chǎn)態(tài)勢以及品質(zhì)進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測，并且利用光譜儀器對農(nóng)作物生長進(jìn)行研究。

3.2 育種信息化管理

在育種過程中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)τ谧魑锏男誀钸M(jìn)行快速采集，能夠?qū)τN參數(shù)快速處理，提高其性狀提取時間，在農(nóng)作物無損測量中發(fā)揮重要作用。在育種關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計能夠有效提高育種材料的管理，并且在育種實(shí)驗中能夠起到全過程信息化的管理目標(biāo)，這對于商業(yè)育種大面積的推廣具有重要的意義。

3.3 園藝作物物聯(lián)網(wǎng)控制

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在監(jiān)測中能夠得到廣泛應(yīng)用。它可以通過各種傳感器對于大棚內(nèi)的環(huán)境因素進(jìn)行測量，并且在專家系統(tǒng)的支持下進(jìn)行智能化的決策，可以遠(yuǎn)程通過各種信息傳感器執(zhí)行，改變大棚內(nèi)環(huán)境因素的設(shè)備，比如說調(diào)節(jié)溫度濕度以及光照等等，能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)大棚對于農(nóng)作物環(huán)境因素監(jiān)控不足的缺陷，能夠使農(nóng)作物獲得最佳的生長條件，從而能夠達(dá)到提高農(nóng)作物產(chǎn)品品質(zhì)的要求。

4 結(jié)束語

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠處理海量數(shù)據(jù)信息，提高農(nóng)作物生產(chǎn)流通以及銷售環(huán)節(jié)的質(zhì)量，生產(chǎn)出使人們放心的農(nóng)產(chǎn)品，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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