基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)背景下的智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究

金曙光

（西安交通工程學(xué)院，陜西 西安 710300）

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)是國(guó)家的基礎(chǔ)，是國(guó)家賴以生存和發(fā)展的生命線。目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)體系朝著自動(dòng)化、信息化、智能化的方向發(fā)展。在智慧農(nóng)業(yè)理念的環(huán)境下，依靠物聯(lián)網(wǎng)體系和互聯(lián)網(wǎng)體系推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)健全發(fā)展，農(nóng)業(yè)和信息化、智能化要深度融合滲透，農(nóng)業(yè)體系構(gòu)建的信息必須靈活，要有多渠道的路徑。為進(jìn)一步推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，要注重信息技術(shù)發(fā)展，信息技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中起著關(guān)鍵性作用和決定性作用。所以在農(nóng)業(yè)發(fā)展中必須深度發(fā)掘信息，使信息技術(shù)作為農(nóng)業(yè)體系的主心骨，讓其成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的內(nèi)驅(qū)動(dòng)，以真正實(shí)現(xiàn)智能化，提高我國(guó)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)水平，實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)的目標(biāo)，為增強(qiáng)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展作鋪墊，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)民小康生活提供有力保障[1]。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧農(nóng)業(yè)概念的界定

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)實(shí)質(zhì)是指“物品與物品相連的互聯(lián)網(wǎng)”，這種網(wǎng)絡(luò)是以網(wǎng)絡(luò)、電子信息技術(shù)為基礎(chǔ)而延伸拓展形成的網(wǎng)絡(luò)體系，是連接虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界的橋梁，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和核心是互聯(lián)網(wǎng)，具有連通性和物物連接的特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)實(shí)物之間的信息傳遞和通信交換，用戶端可以是任何實(shí)物。從技術(shù)支持角度看，物聯(lián)網(wǎng)體系運(yùn)行的主要技術(shù)是傳感技術(shù)與射頻識(shí)別技術(shù)。利用傳感技術(shù)可以定向?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)內(nèi)的物體實(shí)時(shí)傳輸信息，同時(shí)能對(duì)物聯(lián)網(wǎng)所覆蓋的區(qū)域信息進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸與有效處理[2]。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面講，物聯(lián)網(wǎng)分為3 個(gè)層次，第一層為感知層，感知層主要完成信息的采集、轉(zhuǎn)換和收集，感知層就像人的感知器官，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過感知層識(shí)別物體和采集信息。第二層為網(wǎng)絡(luò)層，主要對(duì)處理后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳遞和處理，網(wǎng)絡(luò)層就像人大腦中的中樞神經(jīng)，在感知層獲取信息后，依靠網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。第三層為應(yīng)用層，應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和人、組織或其他團(tuán)體之間的接口，物聯(lián)網(wǎng)能根據(jù)不同用戶、不同行業(yè)提供相應(yīng)的管理平臺(tái)和運(yùn)行平臺(tái)，通過自身的轉(zhuǎn)化功能，完成數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)的有效處理。

1.2 智慧農(nóng)業(yè)

計(jì)算機(jī)軟件和傳感器通過計(jì)算機(jī)平臺(tái)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行操作，使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)更加智能。除了精細(xì)的感知、操作與決策外，從廣泛意義上講，智慧農(nóng)業(yè)還包括農(nóng)業(yè)信息管理、食品源追溯防偽、農(nóng)業(yè)休閑旅游、農(nóng)業(yè)電商等。智慧農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與農(nóng)業(yè)種植相結(jié)合的產(chǎn)物，從而實(shí)現(xiàn)無人化、自動(dòng)化、智能化管理。智慧農(nóng)業(yè)能更深入地感知農(nóng)業(yè)信息，能將零散的數(shù)據(jù)資源集中到一起，實(shí)現(xiàn)廣泛的互聯(lián)互通，從而進(jìn)一步控制數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)完備的信息化作支撐。

智慧農(nóng)業(yè)改變了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，同時(shí)有效提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展水平，智慧農(nóng)業(yè)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)等融合于一體，對(duì)提高我國(guó)農(nóng)業(yè)水平具有更重要的意義[3]。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中應(yīng)用的意義

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了有力保障，使農(nóng)業(yè)有了前所未有的發(fā)展速度。其借助當(dāng)前先進(jìn)的技術(shù)及科學(xué)的管理機(jī)制，在政府的宏觀調(diào)控下，特別是政府為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)提供了大量扶持資金，使其有了較大發(fā)展。然而，從現(xiàn)階段信息化的進(jìn)度來看，還有許多問題亟待解決。

一是從現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)現(xiàn)狀來看，信息化在實(shí)現(xiàn)過程中有一定的不均等性，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所在地的區(qū)域有一定關(guān)系，受農(nóng)業(yè)所在地自然環(huán)境的影響，信息化發(fā)展不均等，導(dǎo)致信息系統(tǒng)的應(yīng)用沒有標(biāo)準(zhǔn)化的基準(zhǔn)，必然導(dǎo)致部分地區(qū)的需求出現(xiàn)差異，使信息化不能有效為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供服務(wù)。例如，陜南和陜北形成了鮮明的對(duì)比，經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)和山區(qū)，農(nóng)作物生產(chǎn)者接受信息資源的多少和時(shí)間不一樣。一般而言，東南沿海地區(qū)具有地理優(yōu)勢(shì)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息傳播較快，西北地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息傳播較慢，因此，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者接受信息的數(shù)量和速度不一樣。由于地域以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的思想文化、道德意識(shí)、風(fēng)俗習(xí)慣不同等原因，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者對(duì)所接受信息的理解程度不一樣。所以，要因地制宜，實(shí)現(xiàn)信息的傳播與共享，實(shí)現(xiàn)信息化在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。

二是智慧農(nóng)業(yè)要發(fā)展，信息化技術(shù)的操作至關(guān)重要。如果要使各類信息有效發(fā)送、傳輸、接受、共享，農(nóng)業(yè)管理人員或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員的自身素質(zhì)就要更高。但是，目前我國(guó)農(nóng)業(yè)人員的自身素質(zhì)不能適應(yīng)技術(shù)化發(fā)展的水準(zhǔn)。所以，政府部門要對(duì)農(nóng)業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，保證農(nóng)業(yè)人員盡快適應(yīng)智能化系統(tǒng)操作，提高智慧農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)水平。例如，現(xiàn)在有些農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展了新興工業(yè)園區(qū)，可以定期邀請(qǐng)專家教授對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者進(jìn)行專題培訓(xùn)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的自身素質(zhì)。一些發(fā)達(dá)地區(qū)的鄉(xiāng)村，可以組織農(nóng)作物生產(chǎn)者外出培訓(xùn)學(xué)習(xí)。例如，陜西省周至縣樓觀鎮(zhèn)領(lǐng)導(dǎo)組織農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者去外地學(xué)習(xí)葡萄的種植、嫁接、培養(yǎng)等技術(shù)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者掌握葡萄的種植技巧，提高了全鎮(zhèn)葡萄的產(chǎn)量，增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的收入，為實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略奠定了基礎(chǔ)。所以，信息化技術(shù)要想在農(nóng)作物生產(chǎn)中發(fā)揮作用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的自身素質(zhì)必須要提高。例如，陜西省旬邑縣果農(nóng)通過電商銷售蘋果，但是許多銷售信息不能實(shí)現(xiàn)共享，造成了買賣雙方信息不對(duì)稱性，勢(shì)必存在道德風(fēng)險(xiǎn)問題[4]，造成商品大量積壓，果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)損失非常大。所以，政府部門要發(fā)揮好“無形的手”的作用，對(duì)區(qū)域內(nèi)的農(nóng)業(yè)信息化進(jìn)行深度拓展、分析，保證相關(guān)規(guī)劃符合智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的具體應(yīng)用

3.1 在智慧農(nóng)業(yè)統(tǒng)籌規(guī)劃管理中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理涉及的內(nèi)容非常龐雜，合理統(tǒng)籌規(guī)劃是農(nóng)作物生產(chǎn)管理的前提，在農(nóng)作物的整個(gè)生長(zhǎng)過程中，必須要對(duì)其進(jìn)行合理規(guī)劃，這是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增產(chǎn)、增收的保障。

統(tǒng)籌規(guī)劃管理是推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的前提，是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)，是加強(qiáng)農(nóng)業(yè)管理的先決性條件。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)管理進(jìn)行合理規(guī)劃，能達(dá)到事半功倍的效果。例如，可應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的無線傳感技術(shù)廣泛采集和整合農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)長(zhǎng)勢(shì)、規(guī)模、植保、產(chǎn)量、品質(zhì)等信息，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、衛(wèi)生遙感技術(shù)，不僅能提高農(nóng)業(yè)統(tǒng)籌規(guī)劃的工作效率，而且能降低農(nóng)業(yè)管理的成本[5]。

在智慧農(nóng)業(yè)中，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)統(tǒng)籌規(guī)劃管理，必須采用信息設(shè)備檢測(cè)植物生長(zhǎng)的環(huán)境及各項(xiàng)動(dòng)態(tài)參數(shù)。包括土壤中微生物的含量、酸堿度、礦物質(zhì)的成分，空氣中氮氧化合物的含量、溫度、水分、光照等，然后結(jié)合各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)對(duì)農(nóng)業(yè)生長(zhǎng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的信息提供給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者根據(jù)參數(shù)指標(biāo)制定科學(xué)合理的種植方案。

3.2 在智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)管中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)監(jiān)管主要包括農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)管和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)管是整個(gè)監(jiān)管的主要命脈，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理具有不可或缺的作用，是農(nóng)作物產(chǎn)品安全的必要前提，是發(fā)展綠色產(chǎn)品的主要路徑。在智慧農(nóng)業(yè)出現(xiàn)前，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)管依靠人工進(jìn)行，要耗費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力，而且不能科學(xué)反映環(huán)境監(jiān)管中所出現(xiàn)的問題，即使發(fā)現(xiàn)問題也不能提供合理的解決方案。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)及其在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理者不僅能及時(shí)有效地收集到農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的信息和數(shù)據(jù)，還能分析和處理所收集的信息，并能給出解決問題的方案，從而使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理者制定出科學(xué)合理的改進(jìn)方案，為生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品提供保障。對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)品質(zhì)量安全進(jìn)行監(jiān)管，主要指物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以查找出產(chǎn)品種植生產(chǎn)的整個(gè)鏈條，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行標(biāo)記，在農(nóng)產(chǎn)品銷售時(shí)可以通過掃碼查詢到農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)過程各個(gè)環(huán)節(jié)中的信息，保證農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，節(jié)省人力、物力、財(cái)力。

3.3 在智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，要提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量，離不開現(xiàn)代化技術(shù)?，F(xiàn)代化技術(shù)是必備的條件，在農(nóng)作物生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都能發(fā)揮著重要的作用，特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的相關(guān)智能化技術(shù)設(shè)備和無線傳感技術(shù)，不僅能監(jiān)測(cè)到農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，還能動(dòng)態(tài)檢測(cè)到農(nóng)作物生長(zhǎng)過程中環(huán)境的變化，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提供有效的信息和真實(shí)的數(shù)據(jù)。

另外，利用物聯(lián)網(wǎng)的智慧化檢測(cè)技術(shù)，還能為農(nóng)作物生長(zhǎng)起到預(yù)防和保護(hù)作用。比如，遇到干旱少雨、冰雪霜凍、沙塵暴等惡劣天氣，通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以提前預(yù)防，未雨綢繆，對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行有效保護(hù)，以便減少農(nóng)作物的損傷等。

物聯(lián)網(wǎng)中的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)和生產(chǎn)管理。例如，農(nóng)業(yè)園區(qū)的農(nóng)作物施肥、灌溉、松土、收割等。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)培育農(nóng)作物，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提供更方便的種植、管理、灌溉模式，降低生產(chǎn)和管理成本，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 在智慧農(nóng)業(yè)灌溉中的應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，灌溉是一項(xiàng)非常重要的工作。古代農(nóng)耕時(shí)期，靠天吃飯，鉆井修渠，耗費(fèi)大量的人力、物力?？茖W(xué)合理的農(nóng)業(yè)灌溉不僅能有效提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量，還能節(jié)約水資源。然而，我國(guó)各地區(qū)的地理位置不同，農(nóng)業(yè)灌溉方式不同，我國(guó)東南沿海地區(qū)水資源較充足，西北地區(qū)干旱少雨，所以因地制宜、因勢(shì)利導(dǎo)是農(nóng)業(yè)灌溉的基本思路。因地域不同，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉中發(fā)揮的作用也不同。要實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)灌溉，傳感器的配備非常重要，利用傳感技術(shù)可以檢測(cè)農(nóng)業(yè)灌溉中水資源的狀況，而且可以實(shí)時(shí)調(diào)配，從而達(dá)到農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、增收的效果[6-7]。

3.5 在智慧農(nóng)業(yè)病蟲害防治中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，病蟲害防治特別重要。在農(nóng)耕時(shí)代，我國(guó)便十分重視蝗蟲的治理。早在唐代，蝗蟲泛濫，丞相姚崇就向皇帝建議，將全國(guó)各地的治蝗經(jīng)驗(yàn)歸納總結(jié)、整理成冊(cè)，并頒布成典。近年來，大多農(nóng)戶會(huì)噴灑農(nóng)藥治理病蟲害，不但不科學(xué)，還會(huì)污染環(huán)境，違背了綠色發(fā)展理念。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以全面收集農(nóng)業(yè)病蟲害的各項(xiàng)信息，通過技術(shù)分析，制定出合理的解決方案，減少農(nóng)藥使用量，抑制病蟲害發(fā)生。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以精準(zhǔn)噴施或建立農(nóng)藥噴施裝置，符合綠色發(fā)展理念，進(jìn)而提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量[8]。

3.6 在智慧農(nóng)產(chǎn)品銷售中的應(yīng)用

發(fā)展農(nóng)業(yè)不僅可以為人們提供充足的食物，還可以增加農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)收入。在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展前，農(nóng)產(chǎn)品銷售主要在農(nóng)產(chǎn)品交易市場(chǎng)進(jìn)行，這種銷售方式不僅效率低，還有銷售信息不對(duì)稱性的問題，導(dǎo)致許多農(nóng)產(chǎn)品無法及時(shí)賣出，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者帶來了一定的經(jīng)濟(jì)損失[9-10]。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者可以通過電商平臺(tái)進(jìn)行銷售，暢通了銷售渠道，還可以利用物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)將農(nóng)產(chǎn)品的生長(zhǎng)、生產(chǎn)過程發(fā)布在平臺(tái)上，讓購買者更多地了解農(nóng)產(chǎn)品的相關(guān)信息，購買放心的農(nóng)產(chǎn)品，為農(nóng)產(chǎn)品贏得了良好的市場(chǎng)口碑，從而提高了農(nóng)產(chǎn)品的銷售量，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者從中可以獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益[11-13]。

4 結(jié)束語

民以食為天，我國(guó)從古至今都是農(nóng)業(yè)大國(guó)，但是在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理過程中，多為傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)和管理模式，這種模式不利于解放農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和提高管理效率。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們從農(nóng)耕時(shí)代走向了信息時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)等高科技步入了人們的生活中，智慧農(nóng)業(yè)隨之興起，其中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，如智慧農(nóng)業(yè)中的統(tǒng)籌規(guī)劃、監(jiān)管、生產(chǎn)、灌溉、病蟲害防治、銷售等，使我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)朝著智慧農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方面發(fā)展，為農(nóng)業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了便利的條件，使我國(guó)的糧食生產(chǎn)能力上升到新高度，為人們奔向更高更好的生活奠定基礎(chǔ)。