農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

田凱程

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

田凱程

（太原學(xué)院智能與自動(dòng)化系山西太原030032）

加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，提高農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)化水平，可以幫助農(nóng)業(yè)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向智慧農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型。文章對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，指出了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展趨勢(shì)，旨在為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒參考。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；農(nóng)業(yè)；智慧農(nóng)業(yè)；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)；創(chuàng)新發(fā)展

中共中央、國(guó)務(wù)院在2018年印發(fā)的《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018—2022年）》中指出，要大力發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)，實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”的智慧農(nóng)業(yè)工程，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用；在實(shí)施“四化同步”發(fā)展戰(zhàn)略的背景下，積極推進(jìn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用發(fā)展。近年來，國(guó)家與地方政府對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工作的開展逐漸重視，國(guó)家發(fā)改委與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等也在我國(guó)各地針對(duì)田間作物、設(shè)施種植、農(nóng)機(jī)監(jiān)測(cè)、農(nóng)產(chǎn)品追溯等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，啟動(dòng)了一系列農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范項(xiàng)目，為推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了十分積極的作用。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在種植生產(chǎn)期間需要農(nóng)戶對(duì)在培育養(yǎng)護(hù)方面準(zhǔn)確把握施肥、噴藥的濃度，以便使農(nóng)作物處于最優(yōu)的生長(zhǎng)環(huán)境，而大多農(nóng)戶會(huì)采用一刀切的工作方式，依照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行種植，無法針對(duì)不同農(nóng)作物采取不同的耕作方式。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，可以有效實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)化種植控制[1]。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)其進(jìn)行研究具有十分重要的意義。

1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是指根據(jù)協(xié)議應(yīng)用射頻識(shí)別、傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信和其他技術(shù)設(shè)備，將農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的實(shí)體部分如生產(chǎn)工具，以及虛擬部分如動(dòng)植物生命、環(huán)境要素等與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以此實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)對(duì)象與農(nóng)業(yè)耕作生產(chǎn)等環(huán)節(jié)的全過程智能管理、識(shí)別、監(jiān)控、追蹤與定位的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[2]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以說是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種延伸，經(jīng)協(xié)議授權(quán)，通過農(nóng)業(yè)信息感知設(shè)備，使得“人-機(jī)-物”三者之間實(shí)現(xiàn)信息互通，幫助農(nóng)戶實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)要素、過程與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)化與精細(xì)化管控，推進(jìn)現(xiàn)代化智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上加入RFID與無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)而共同構(gòu)建出的特殊網(wǎng)絡(luò)體系，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物種植的信息互聯(lián)與共享，目前農(nóng)業(yè)已成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 大田精準(zhǔn)作業(yè)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于大田生產(chǎn)作業(yè)中，特別是在種植生產(chǎn)過程中的農(nóng)作物病蟲害防治與監(jiān)測(cè)、作物栽培管理中發(fā)揮著重要的作用，可以有效提高農(nóng)作物栽培管理質(zhì)量，通過精細(xì)化、網(wǎng)格化投入管理實(shí)現(xiàn)農(nóng)耕作自動(dòng)化監(jiān)測(cè)控制，進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平和農(nóng)業(yè)資源生產(chǎn)效率。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)在大田生產(chǎn)作業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，可以看出其在大型農(nóng)場(chǎng)、農(nóng)業(yè)示范園區(qū)都取得了良好的應(yīng)用效果。尤其是在新疆的棉花種植區(qū)，該種植區(qū)的棉花田安裝了集灌溉、用水調(diào)度、墑情監(jiān)測(cè)等功能為一體的智能灌溉系統(tǒng)，可以對(duì)不同種類的棉花進(jìn)行精準(zhǔn)化控制，實(shí)現(xiàn)智能化施肥與灌溉。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，通過該系統(tǒng)可以有效節(jié)省水肥，棉花產(chǎn)量也提高了20%以上；在農(nóng)作物病蟲災(zāi)害防治與監(jiān)測(cè)方面，部分農(nóng)業(yè)地區(qū)依托于物聯(lián)網(wǎng)建立了農(nóng)作物病蟲害采集管理與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對(duì)農(nóng)作物的典型病蟲害進(jìn)行田間定位、拍照、數(shù)據(jù)采集與信息的無線傳輸，大大提高了植保信息服務(wù)的效率和大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精準(zhǔn)作業(yè)效率[3]。

2.2 畜牧養(yǎng)殖

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在畜牧業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，在水產(chǎn)、豬、牛等畜牧養(yǎng)殖方面的應(yīng)用都已較為成熟。其中，依托物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)戶對(duì)禽畜繁殖狀況、生長(zhǎng)周期、進(jìn)食周期與情況等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面檢測(cè)與采集，通過響應(yīng)的分析后根據(jù)實(shí)際情況制定禽畜最佳的養(yǎng)殖方案，通過科學(xué)優(yōu)化控制進(jìn)行自動(dòng)化飼料喂養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)禽畜信息化管理的目標(biāo)。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以對(duì)禽畜的溫度數(shù)據(jù)與行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)禽畜的生理變化提高精細(xì)管理的程度，預(yù)警重大疫情，降低禽畜疾病發(fā)病率，最大限度地避免因大規(guī)模染病而對(duì)農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖戶造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)相關(guān)資料顯示，江蘇無錫一家農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖戶構(gòu)建出了基于RFID技術(shù)的主群管理系統(tǒng)，依托于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)豬舍溫濕度、CO2等相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測(cè)，通過設(shè)置閾值對(duì)豬舍環(huán)境進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，數(shù)據(jù)表明該系統(tǒng)可以有效提高豬舍的養(yǎng)殖效益[4]。

2.3 農(nóng)業(yè)育種信息化

對(duì)于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)而言，種子質(zhì)量的選擇與農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量之間有著非常密切的關(guān)系，農(nóng)業(yè)育種也十分關(guān)鍵，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量有著最直接的影響。我國(guó)一些特種田間性狀采集設(shè)備和作物性狀檢測(cè)儀器的研制、應(yīng)用得到了迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了小群體和單株作物形狀、構(gòu)成和抗倒伏等參數(shù)的快速采集，對(duì)農(nóng)作物種子形狀、品質(zhì)等方面的無損檢測(cè)發(fā)揮了重要作用。依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)育種材料管理、親本組配、品種選擇、品種鑒定、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等育種全過程的信息化管理，幫助檢測(cè)農(nóng)業(yè)育種過程中的土壤溫濕度、種子生產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等詳細(xì)數(shù)據(jù)，并在種子不同的生長(zhǎng)周期內(nèi)及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)環(huán)境，保證在育種和生長(zhǎng)過程中培育出優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)種子[5]。目前，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)育種信息化管理中應(yīng)用十分普遍，農(nóng)產(chǎn)品育種的規(guī)范化管理得到了有效改善。

2.4 設(shè)施園藝生產(chǎn)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了對(duì)作物生長(zhǎng)的智能監(jiān)控，在農(nóng)業(yè)設(shè)施園藝生產(chǎn)中的應(yīng)用也極為廣泛。通過基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各種傳感器對(duì)農(nóng)業(yè)溫室大棚內(nèi)的溫濕度、土壤水分、土壤肥度、光照等農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過智能設(shè)備終端對(duì)溫室大棚的生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)調(diào)控，通過適量滴灌、內(nèi)外遮陽等措施，將溫室大棚內(nèi)的作物生長(zhǎng)環(huán)境調(diào)整到適宜狀態(tài)，解決傳統(tǒng)設(shè)施農(nóng)業(yè)參數(shù)采集與監(jiān)測(cè)的不足之處，提高農(nóng)業(yè)種植綜合效益。目前許多設(shè)施園藝生產(chǎn)中都安裝了智能灑水裝置，根據(jù)作物的實(shí)際情況自動(dòng)管理和控制灑水裝置，通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物的生長(zhǎng)參數(shù)條件，并根據(jù)基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能調(diào)節(jié)裝置對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，為農(nóng)作物提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)質(zhì)量的提高。許多設(shè)施農(nóng)業(yè)中都安裝了土壤水分信息采集設(shè)施、自動(dòng)灌溉系統(tǒng)、病蟲害防治預(yù)警系統(tǒng)等多種基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化設(shè)施與系統(tǒng)，可以達(dá)到增加作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)、調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)周期等多重目標(biāo)。

3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展趨勢(shì)

3.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息感知識(shí)別技術(shù)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃與現(xiàn)代化、智能化農(nóng)業(yè)的大力推動(dòng)下，勢(shì)必會(huì)成為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展中重要的應(yīng)用技術(shù)，傳感器在農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)領(lǐng)域的重要性也不言而喻。目前，物聯(lián)網(wǎng)終端與傳感器網(wǎng)絡(luò)連接方面還存在缺陷，相信未來物聯(lián)網(wǎng)終端可以切實(shí)提高傳感器的控制質(zhì)量，提高農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息感知識(shí)別技術(shù)的質(zhì)量與應(yīng)用效率[6]。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息感知識(shí)別技術(shù)勢(shì)必會(huì)隨著技術(shù)的升級(jí)變得更加先進(jìn)，在農(nóng)作物生命周期與環(huán)境、農(nóng)業(yè)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境、畜禽養(yǎng)殖環(huán)境、農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境等方面，信息感知識(shí)別技術(shù)都將成為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。比如在農(nóng)作物生命周期與環(huán)境感知識(shí)別技術(shù)方面，通過加快促進(jìn)傳感器軟硬件技術(shù)的創(chuàng)新算法優(yōu)化，結(jié)合農(nóng)作物光照強(qiáng)度、土壤養(yǎng)分、生長(zhǎng)狀況等構(gòu)建傳感無線網(wǎng)絡(luò)，提升傳感器的普適性；在水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境信息感知識(shí)別技術(shù)方面，通過將遙感技術(shù)與3S技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，擴(kuò)大和提高農(nóng)業(yè)信息的獲取范圍、精度等，使農(nóng)業(yè)水產(chǎn)養(yǎng)殖朝著精細(xì)化、科學(xué)化的方向發(fā)展，推進(jìn)“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的發(fā)展進(jìn)程。

3.2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息與云計(jì)算技術(shù)融合

在未來農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用中，云服務(wù)、云計(jì)算都將會(huì)被充分整合到農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，以便更好地服務(wù)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：一是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)多元信息融合技術(shù)，通過加強(qiáng)自主感知信息與外部感知信息技術(shù)的融合，以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能化種植生產(chǎn)管理需求為標(biāo)準(zhǔn)，通過智能化生產(chǎn)管理信息感知模型為農(nóng)業(yè)智能化生產(chǎn)管理提供及時(shí)有效的幫助；二是針對(duì)農(nóng)業(yè)特定領(lǐng)域的云服務(wù)、云計(jì)算技術(shù)，通過加強(qiáng)適合農(nóng)業(yè)應(yīng)用的云平臺(tái)的建設(shè)，整合特定農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際需求，通過利用云計(jì)算的按需計(jì)算能力加強(qiáng)在農(nóng)業(yè)基因測(cè)序方面的應(yīng)用。此外，還可以構(gòu)建出基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的云模型，預(yù)測(cè)農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格的實(shí)時(shí)變化情況，使生產(chǎn)決策更加科學(xué)，通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息與云計(jì)算技術(shù)融合下的各類云平臺(tái)與系統(tǒng)，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的管理質(zhì)量與效率，或利用云計(jì)算技術(shù)與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，密切關(guān)注農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)上農(nóng)產(chǎn)品的種植條件、銷售價(jià)格以及農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)的國(guó)家政策要求等，幫助農(nóng)業(yè)種植戶在農(nóng)作物耕種、育種、生產(chǎn)、銷售、流通等多環(huán)節(jié)中獲取到全方位的合理策略建議，有效促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

4 結(jié)語

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用不僅可以更好地實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化、精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與追溯管控，而且對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)組織方式的變革、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的解放等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域都具有十分顯著的優(yōu)勢(shì)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用勢(shì)必會(huì)成為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的潮流與趨勢(shì)。

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田凱程（1998- ），男，山西晉中人，本科在讀，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程。

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2095-1205(2021)02-76-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2021.02.37