物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

張家口市鄉(xiāng)村振興促進(jìn)中心 張秀萍

引言

智慧農(nóng)業(yè)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)科學(xué) ，它涉及多門學(xué)科 、多個(gè)領(lǐng)域包括農(nóng)業(yè)、通信、電子等。這是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)的實(shí)際應(yīng)用。在設(shè)施農(nóng)業(yè)中 ，我們可以利用各種設(shè)施設(shè)備，來(lái)采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種信息，再利用網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)整合傳輸信息 ，最后我們就可以通過(guò)這些信息來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化的管理。 設(shè)施農(nóng)業(yè)是脫離農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)分依賴外部環(huán)境和資源的情況的重要手段 。我們可以利用因特網(wǎng)的理念來(lái)實(shí)現(xiàn)物體的因特網(wǎng)技術(shù)， 將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和感知設(shè)備結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的溝通與交流。 隨著中國(guó)不斷飛速地發(fā)展，向現(xiàn)代化不斷邁步 ，資源和環(huán)境的問(wèn)題不斷困擾著農(nóng)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。在當(dāng)今社會(huì)情況下，設(shè)施農(nóng)業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)這兩項(xiàng)技術(shù)的大范圍應(yīng)用和普及化，即可以節(jié)約人力資源 ，又可以提升農(nóng)作物的質(zhì)量與產(chǎn)量，為農(nóng)業(yè)的發(fā)展進(jìn)步提供了有力的支持。

1 物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 提升舒適度，增加工作效率

通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ，我們可以收集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的所有信息。工作人員便可以通過(guò)這些信息進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，這不僅方便了管理，同時(shí)也減少了工人的工作量和人力的使用，還極大的提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的工作效率。

1.2 提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量

我們可以用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，隨時(shí)檢測(cè)農(nóng)作物生長(zhǎng)變化趨勢(shì)，確保農(nóng)作物時(shí)刻處于良好的狀態(tài)和環(huán)境且未發(fā)生意料外的變化。該技術(shù)大幅度的降低了可能出現(xiàn)的作物生病和蟲害以及農(nóng)藥的使用，還能提升農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)出，極大的提升了農(nóng)產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力，有利于農(nóng)產(chǎn)品的銷售。

1.3 自然資源的保護(hù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用使得我們可以精確控制作物生長(zhǎng)的各種參數(shù)，例如土壤水分 、土壤肥沃度 、pH等參數(shù)。 另外，加上噴泉、滴灌等灌溉措施，這不僅節(jié)約了水資源，還降低了人力成本。

1.4 有益農(nóng)產(chǎn)品安全性的追溯性

在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，可以在傳感器 、監(jiān)控設(shè)備等設(shè)備自動(dòng)輸入作物各階段的生長(zhǎng)狀況、人員的栽培操作步驟等信息 ，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。同時(shí)，也可以利用該項(xiàng)技術(shù)有效監(jiān)管供應(yīng)鏈的各個(gè)部分，實(shí)時(shí)追蹤供應(yīng)鏈中的每一個(gè)環(huán)節(jié) ，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在和可能存在的問(wèn)題，并將其掐滅于萌芽。

2 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用技術(shù)

2.1 RFID技術(shù)

RFID技術(shù)還被稱為無(wú)線近距離識(shí)別技術(shù)，它主要采用無(wú)線信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)和感知目標(biāo)，并記錄數(shù)據(jù)。該技術(shù)主要適于小范圍的數(shù)據(jù)識(shí)別域傳輸。該技術(shù)主要有三個(gè)部分， 分別是軟件處理系統(tǒng) 、讀取器寫入器和應(yīng)答器。 RFID技術(shù)相較于傳統(tǒng)有許多的優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管。讀取器寫入器可以感知由檢測(cè)對(duì)象散發(fā)的信號(hào)，然后使用天線將信號(hào)發(fā)射出去。軟件系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收并存儲(chǔ)信號(hào) ，并將信號(hào)處理篩選， 最終將信息反饋給讀取器。讀取器接收頻率信號(hào)，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)解析，實(shí)現(xiàn)信息控制。

2.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

該技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)處理單元組件、傳感器和通信組件的傳感器組成的網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)在工作過(guò)程中會(huì)隨機(jī)的分布在不同的地方進(jìn)行傳輸和采集信息，不同的點(diǎn)相互連接，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 。傳感器中擁有大量的節(jié)點(diǎn)，且分布隨機(jī)，密集，這些節(jié)點(diǎn)有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。而且為了保證傳感器能夠正常工作，節(jié)點(diǎn)具備一定的能量?jī)?chǔ)存功能。傳感器在物體的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中起著重要的作用。

3 ．物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中發(fā)揮了極大的作用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以監(jiān)控農(nóng)業(yè)的生長(zhǎng)情況和環(huán)境條件， 并構(gòu)建信息交流網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息的互通與交流。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用有幾個(gè)方面。1感知層主要是對(duì)信息的采集和應(yīng)用。2傳輸層。主要負(fù)責(zé)收集信息和傳遞信息。3應(yīng)用層。作為信息的傳遞終端，它也是處理終端。應(yīng)用層能夠分析處理信息，并得出結(jié)論，及時(shí)做出調(diào)整。

3.2 監(jiān)視系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)可以時(shí)時(shí)刻刻的監(jiān)測(cè)農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境和作物的生長(zhǎng)趨勢(shì) ，幫助工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，提高作物的生產(chǎn)量。監(jiān)視系統(tǒng)需要恒定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量以便后續(xù)的操作。另外，監(jiān)視系統(tǒng)需要強(qiáng)大的防雷電，防火災(zāi)等抗自然災(zāi)害能力。

3.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)是可以實(shí)時(shí)監(jiān)控農(nóng)業(yè)環(huán)境傳感器模塊。例如，在智能作業(yè)之中，它可以監(jiān)視土壤環(huán)境的情況和大氣環(huán)境的變化。使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，具有傳輸速度高、耗能低、成本便宜等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)擁有很多節(jié)點(diǎn)，其中包括調(diào)整節(jié)點(diǎn)和感測(cè)節(jié)點(diǎn)。感測(cè)節(jié)點(diǎn)將信息采集并發(fā)送至協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，然后協(xié)調(diào)器在將采集的信息發(fā)送到上級(jí)的系統(tǒng)， 通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)。

3.4 無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)

無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要連接網(wǎng)絡(luò)和太陽(yáng)能系統(tǒng)進(jìn)行供能，才能發(fā)揮它的價(jià)值和應(yīng)有的功能。其中網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)要求高環(huán)境的適應(yīng)性，同時(shí)需要具有一定的抗?jié)B透性和抗干擾性才能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。網(wǎng)絡(luò)時(shí)代促進(jìn)了農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，其中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展做出了極為重要的貢獻(xiàn)。而智能農(nóng)業(yè)作為新型的農(nóng)業(yè)形式，它相較與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)擁有高效率、高產(chǎn)能、人工少的優(yōu)點(diǎn)。智能農(nóng)業(yè)必然是是未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。要促進(jìn)農(nóng)業(yè)進(jìn)行高效可持續(xù)發(fā)展，就必須加大物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)農(nóng)業(yè)進(jìn)行科學(xué)化、經(jīng)濟(jì)化的改革，并不斷創(chuàng)新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式 ，提高生產(chǎn)效率。

4 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用事例

4.1 溫室溫度控制中的應(yīng)用

在溫室內(nèi)，通過(guò)無(wú)線傳感器將溫度、濕度 、光找強(qiáng)度、風(fēng)速等各種信息實(shí)時(shí)收集、分析農(nóng)作物的成長(zhǎng)條件與需求的各種參數(shù) ，來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

4.2 智能灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，農(nóng)民通常按照經(jīng)驗(yàn)灌溉，缺乏規(guī)范性的指導(dǎo)和專業(yè)的知識(shí) ，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致灌溉的水不符合農(nóng)作的需求 ，這對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育極為不利。但物聯(lián)網(wǎng)的不斷普及，現(xiàn)如今可以利用測(cè)量各種數(shù)據(jù)的傳感器，再結(jié)合作物生長(zhǎng)的特點(diǎn)，既可以做到正確灌溉，又能做到適量灌溉。此外，還節(jié)約了水資源，可謂是一舉多得。

4.3 害蟲監(jiān)視和預(yù)防治療的應(yīng)用

對(duì)于防治和監(jiān)測(cè)害蟲，我們同樣可以使用傳感器來(lái)解決。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中 ，根據(jù)害蟲群密度，我們可以利用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)對(duì)害蟲進(jìn)行監(jiān)測(cè)，獲得有關(guān)害蟲的種類、數(shù)量 、何時(shí)到來(lái)等信息 ，以便及時(shí)的采取正確的應(yīng)對(duì)策略。

4.4 設(shè)施栽培的應(yīng)用

水產(chǎn)養(yǎng)殖可以采用智能監(jiān)視系統(tǒng)。 該系統(tǒng)主要是使用傳感器進(jìn)行收集并監(jiān)控水溫、水質(zhì)等各種參數(shù)，監(jiān)控環(huán)境的變化 。 再通過(guò)得到的數(shù)據(jù)得出相應(yīng)的結(jié)論，及時(shí)的進(jìn)行調(diào)整養(yǎng)殖方案。再配合相應(yīng)的設(shè)備和系統(tǒng)，我們就可以進(jìn)行科學(xué)的養(yǎng)殖。

在畜牧養(yǎng)殖方面， 我們也可以利用各種傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)家畜的成長(zhǎng)發(fā)育和相應(yīng)的環(huán)境因數(shù)、 再配合相應(yīng)的設(shè)備和系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化。目前，我國(guó)對(duì)畜牧業(yè)的進(jìn)行科學(xué)研究的人有很多 ，例如王冉等人設(shè)計(jì)了環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng) ，能夠監(jiān)測(cè)家畜生長(zhǎng)是的各種環(huán)境因數(shù)，智能控制牲畜舍內(nèi)的相關(guān)設(shè)備 ；林惠美等人提出了通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸動(dòng)物信息的方法， 能夠?qū)崟r(shí)傳達(dá)動(dòng)物的生理特性。

5 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的困難

5.1 成本高

信息技術(shù)前景十分廣闊 ，但其建設(shè)需要大量資金且回報(bào)期長(zhǎng)。由于各種各樣的原因和條件環(huán)境的制約，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)難以被廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)業(yè) 。因此 ，為了推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)的發(fā)展和普及 ，農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和智能化的實(shí)現(xiàn) ，需要更加努力研發(fā)科技 ，推動(dòng)技術(shù)的整體進(jìn)步，降低物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普及的成本。同時(shí)，國(guó)家也需要推出相應(yīng)的惠民政策，鼓勵(lì)更多人投身于這項(xiàng)行業(yè)，并對(duì)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展進(jìn)行大力推廣 ，加快農(nóng)業(yè)智能化，自動(dòng)化，使智慧農(nóng)業(yè)的時(shí)代早日到來(lái)。

5.2 技術(shù)不足

現(xiàn)在 ，我國(guó)還沒(méi)有被公認(rèn)的合理 、權(quán)威的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng) 。例如 ，一部分設(shè)施里栽培的農(nóng)作物，根據(jù)成長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的不同環(huán)境條件也不同。根據(jù)不同植物和不同生長(zhǎng)階段的差異，應(yīng)該對(duì)具體的水、肥料、光、熱等有不同的操作制度。

5.3 應(yīng)用程序設(shè)備開(kāi)發(fā)不足

在單網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用中 ，傳感器是核心。 但是，現(xiàn)在中國(guó)的農(nóng)業(yè)傳感器功能單一，特性低，精度低，市場(chǎng)占有率低 。另外 ，農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)廣泛用于數(shù)據(jù)監(jiān)控 ，但用于智能控制的產(chǎn)品很少，主要原因是相關(guān)軟件產(chǎn)品的研發(fā)不足。

5.4 收益模式不明確，投資風(fēng)險(xiǎn)大

目前，我國(guó)的農(nóng)業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用上還比較少，沒(méi)有明確的可行性方案。因此，還有許多人在探索物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)該如何應(yīng)用 、應(yīng)用的領(lǐng)域、應(yīng)用的模式。 所以我們應(yīng)建立相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和普及化研究中心 ，并擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用范圍 ，并推出一個(gè)合理的 ，可行的，具有盈利能力和抗風(fēng)險(xiǎn)能力的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式。這樣就能加快物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全面應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。

5.5 農(nóng)業(yè)從業(yè)人員文化素質(zhì)不高

在現(xiàn)階段 ，我國(guó)從事農(nóng)業(yè)的工作者普遍學(xué)歷較低 ，難以接受新興事物，更難以學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用這種復(fù)雜 ，高深的知識(shí)。但是，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及是勢(shì)在必行的、無(wú)法阻擋的，所以這勢(shì)必要求相關(guān)的從業(yè)人員掌握大量的相關(guān)知識(shí)并能加以利用。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普及化、廣泛化、民用化的道路上，缺乏相關(guān)的有資歷 ，能符合標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)或組織，這就導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用難度大，推廣難，普及程度低。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。 然而 ，就目的而言 ，物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用還處于初級(jí)階段。目前還存在一些問(wèn)題，如物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用還不成熟，沒(méi)有先進(jìn)的建設(shè)技術(shù) ，專業(yè)技術(shù)和人才建設(shè)。 通過(guò)我們不斷地努力探索 ，我們相信 ，有政府的政策鼓勵(lì)和大力支持 、相關(guān)機(jī)構(gòu)的不斷研究和發(fā)展 、媒體的官方傳播 、農(nóng)業(yè)的信息化 、智能化的共享，在這些條件的幫助下智能農(nóng)業(yè)將有一個(gè)美好的未來(lái)。