物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)中的運(yùn)用初探

次旦久美，達(dá)娃卓瑪

按照國家“十三五”規(guī)劃，需要對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新推廣體系進(jìn)行健全，推動農(nóng)業(yè)與信息技術(shù)的融合，通過發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平得到提升。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以將現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與智慧氣象服務(wù)結(jié)合在一起，促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向著精準(zhǔn)化管理的方向發(fā)展，因此可以滿足智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求。

1 物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)的發(fā)展

為提升農(nóng)業(yè)信息服務(wù)水平，農(nóng)業(yè)部提出了“物聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”的方案計(jì)劃。所謂的物聯(lián)網(wǎng)，指的是物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)，需要在物體中完成具有感知能力、計(jì)算能力、控制能力的智能芯片布置，并利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息傳輸，達(dá)到物與物、人與物的互聯(lián)[1]。實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)發(fā)展，需要將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營和管理活動中，促使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)形態(tài)得以形成。在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中，包含信息感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，可以用于獲得農(nóng)作物的物理量參數(shù)信息，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息有效傳輸，通過實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與專業(yè)技術(shù)融合實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程控制。而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理與氣象因素之間存在密不可分的聯(lián)系，因此在技術(shù)應(yīng)用層面上需要提供精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)，以便在農(nóng)業(yè)管理中注入“智能”元素，推動智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)中的運(yùn)用方向

2.1 在環(huán)境智能控制中的運(yùn)用

在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展中，需要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品高效生產(chǎn)，保證農(nóng)作物生長環(huán)境相對可控。而應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測，可以完成溫度、濕度、土壤PH 值、光照強(qiáng)度等各種環(huán)境參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測。在此基礎(chǔ)上，由專家進(jìn)行農(nóng)作物生長環(huán)境分析，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的有針對性投放，對調(diào)溫、換氣等執(zhí)行設(shè)備進(jìn)行調(diào)控，達(dá)到智能控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的目標(biāo)。因此應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠憑借智能化手段進(jìn)行環(huán)境條件調(diào)整，為農(nóng)作物生長提供適宜的生長條件，保證農(nóng)作物能夠全天候生長。就目前來看，智能大棚的建設(shè)就可以達(dá)到環(huán)境智能控制的目標(biāo)，能夠利用環(huán)境傳感器、自動氣象站等完成感知網(wǎng)絡(luò)的建立，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣象信息的獲取。結(jié)合植被分布、土地利用等情況，將采集到的終端數(shù)據(jù)信息利用數(shù)據(jù)處理中心展開分析和統(tǒng)計(jì)計(jì)算，可以利用溫室控制器、應(yīng)急報(bào)警系統(tǒng)等進(jìn)行環(huán)境調(diào)控，使不利生長環(huán)境得到改進(jìn)，保證大棚內(nèi)溫度、濕度等環(huán)境因子可以滿足植物生長要求。因此應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)，能夠?yàn)榄h(huán)境智能化管理提供技術(shù)基礎(chǔ)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)達(dá)到增產(chǎn)增收的目標(biāo)。

2.2 在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理中的運(yùn)用

從世界農(nóng)業(yè)發(fā)展潮流來看，需要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理。具體來講，就是需要結(jié)合農(nóng)作物生長土壤特性進(jìn)行作物投入的調(diào)節(jié)，確定農(nóng)作物生產(chǎn)目標(biāo)，通過科學(xué)管理保證以最少投入獲得最大收益。想要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理，需要完成全球定位系統(tǒng)、農(nóng)田遙感監(jiān)測系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)自動氣象站、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)等各種系統(tǒng)的建設(shè)，以便對各田塊土壤形狀和生產(chǎn)力空間變異進(jìn)行清查，為施肥、播種、灌溉、除草等各項(xiàng)工作的開展提供依據(jù)。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的廣泛采集，為農(nóng)作物精準(zhǔn)管理提供有效的空間信息數(shù)據(jù)庫，因此能夠滿足精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理要求。實(shí)際應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)Ω鞣N感知技術(shù)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)田間信息的精準(zhǔn)獲取，如田間肥力、苗情、病蟲害信息等，可以完成農(nóng)田地理信息系統(tǒng)的建立，促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與信息技術(shù)得以全面結(jié)合。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理工作的開展，并非強(qiáng)調(diào)高產(chǎn)，而是需要達(dá)到較高的定位精度，能夠在獲得精準(zhǔn)信息的基礎(chǔ)上，通過模擬農(nóng)作物生長過程、農(nóng)田投入產(chǎn)出情況等實(shí)現(xiàn)智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的精準(zhǔn)控制，促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益得到提高。

2.3 在特色農(nóng)業(yè)發(fā)展中的運(yùn)用

在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的過程中，還要利用地區(qū)獨(dú)特農(nóng)業(yè)氣候資源完成特色種植業(yè)的開發(fā)，以便通過發(fā)展特色農(nóng)業(yè)帶動地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠加強(qiáng)地區(qū)農(nóng)業(yè)氣候分析，加強(qiáng)對地區(qū)自然地理環(huán)境條件的把握，從而結(jié)合地區(qū)農(nóng)業(yè)氣候差異發(fā)展特色農(nóng)業(yè)，確保農(nóng)民能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)作物的合理種植，為地方農(nóng)業(yè)事業(yè)的發(fā)展提供保障。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，地區(qū)種植、養(yǎng)殖和加工習(xí)慣的形成與農(nóng)業(yè)氣象因素相關(guān)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)習(xí)慣的深入分析，完成地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)律的總結(jié)，為現(xiàn)代特色農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。此外，現(xiàn)代特色農(nóng)業(yè)發(fā)展需要達(dá)到改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的目標(biāo)，對農(nóng)業(yè)觀光、休閑等生活性功能進(jìn)行發(fā)揮。完成農(nóng)業(yè)瀏覽基地的建設(shè)，可以在滿足人們觀光旅游需求的同時，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)深層次開發(fā)，加強(qiáng)田園資源充分利用，推動地區(qū)綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)，利用紅外線進(jìn)行農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)，也能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件受限時加快推動地區(qū)觀光農(nóng)業(yè)的發(fā)展，使農(nóng)業(yè)景觀資源得到充分利用，促使地區(qū)農(nóng)業(yè)特色得到展現(xiàn)。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)中的運(yùn)用措施

3.1 構(gòu)建氣象服務(wù)平臺

實(shí)際運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)，需要完成氣象服務(wù)平臺的構(gòu)建。具體來講，就是要完成農(nóng)業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)、氣象觀測數(shù)據(jù)中心、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)中心等各部分的建設(shè)。針對農(nóng)業(yè)監(jiān)測區(qū)域，需要進(jìn)行傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布設(shè)置，利用風(fēng)速、氣壓等各種傳感器實(shí)現(xiàn)區(qū)域現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實(shí)時采集。根據(jù)得到的降雨量、溫度等氣象信息，可以利用網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)中心，利用糾正算法進(jìn)行處理，然后通過接口程序進(jìn)行精準(zhǔn)信息的提供。在農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)中心獲得數(shù)據(jù)后，可以利用區(qū)域部署的Web 服務(wù)器進(jìn)行信息發(fā)布，促使氣象信息在農(nóng)業(yè)種植區(qū)得到顯示。用戶利用計(jì)算機(jī)和手機(jī)等設(shè)備，可以隨時登陸平臺進(jìn)行農(nóng)業(yè)氣象信息的查詢。作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理人員，也可以通過平臺實(shí)現(xiàn)監(jiān)測區(qū)域的監(jiān)控管理。結(jié)合農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)要求，還要利用Zigbee 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行氣象信息采集和傳輸，按照5km 距離完成各種傳感器的布置[2]。在網(wǎng)絡(luò)通信上，需要采用AODVjr 路由協(xié)議，結(jié)合農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)特點(diǎn)保證數(shù)據(jù)能夠得到及時更新，同時滿足野外環(huán)境監(jiān)測要求。在數(shù)據(jù)中心建立上，需要采用Linux 操作系統(tǒng)，完成Apacheweb 服務(wù)器、MySQL 數(shù)據(jù)庫的布置，然后進(jìn)行接口程序、數(shù)據(jù)交換程序等各種程序的編寫。在對監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正時，數(shù)據(jù)中心需要對觀測數(shù)據(jù)和天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)量化，然后按照D-S 證據(jù)理論進(jìn)行修正融合，并在數(shù)據(jù)庫中存儲。在數(shù)據(jù)信息發(fā)布上，需要采用eclipse集成發(fā)布環(huán)境，實(shí)現(xiàn)web 服務(wù)部署和路徑調(diào)整，準(zhǔn)確進(jìn)行頁面數(shù)據(jù)定位，確保平臺能夠順利完成信息發(fā)布。

3.2 開展“物聯(lián)網(wǎng)+”服務(wù)

在農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)提供上，還應(yīng)采取智能保障服務(wù)模式，利用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行多樣化服務(wù)的提供。在該模式下，需要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣象自動觀測，開展集約化業(yè)務(wù)，達(dá)到提供農(nóng)業(yè)智能直通式服務(wù)的目標(biāo)。采取該種服務(wù)體系架構(gòu)，需要關(guān)注實(shí)時監(jiān)控、生產(chǎn)管理、信息瀏覽等服務(wù)的提供，將平臺劃分為數(shù)據(jù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)平臺層和智能引擎層。在服務(wù)層，需要完成氣象數(shù)據(jù)庫、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)庫、地理信息庫等各種數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理信息的獲取提供支持。在業(yè)務(wù)平臺層上，需要提供特別提醒、生產(chǎn)指導(dǎo)、直通服務(wù)等各種應(yīng)用，使用戶結(jié)合自身需求進(jìn)行平臺應(yīng)用。在智能引擎層，需要完成計(jì)算引擎、發(fā)布引擎、流程引擎等各種引擎的設(shè)置，以便為用戶應(yīng)用平臺進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理提供指導(dǎo)[3]。利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)氣象信息數(shù)據(jù)庫的完善，能夠完成農(nóng)業(yè)氣象共享平臺的建設(shè)。從農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)產(chǎn)品開發(fā)上來看，還應(yīng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高服務(wù)質(zhì)量，如利用平臺進(jìn)行“預(yù)報(bào)+服務(wù)指南”的提供，使平臺從單純?yōu)暮μ鞖忸A(yù)警轉(zhuǎn)變?yōu)樘岢鰹?zāi)害防御意見，使農(nóng)民在獲得服務(wù)后能夠有序進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理，圍繞地區(qū)氣候特點(diǎn)采取應(yīng)對措施。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐下，農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)平臺可以在時空上提供更加精準(zhǔn)的信息，結(jié)合精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、特色農(nóng)業(yè)等各種農(nóng)業(yè)發(fā)展需求提供服務(wù)，完成農(nóng)業(yè)氣候科學(xué)評價(jià)，為農(nóng)業(yè)資源開發(fā)利用提供依據(jù)。

4 結(jié)論

綜上所述，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下完成農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)平臺的建設(shè)，可以應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能控制，實(shí)施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理，推動農(nóng)業(yè)特色項(xiàng)目的發(fā)展，從而使農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)入到智慧農(nóng)業(yè)階段。因此，還應(yīng)加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)的融合，推動物聯(lián)網(wǎng)+服務(wù)的開展，從而滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求。