物聯(lián)網(wǎng)技術在智能農業(yè)中的運用初探

盧建勤 趙彥鴻

摘要：我國作為農業(yè)基礎大國，將物聯(lián)網(wǎng)技術和農業(yè)傳統(tǒng)產業(yè)結合起來，形成了一種新型的智能農業(yè)。智能化作為未來產業(yè)發(fā)展趨勢，助力農業(yè)發(fā)展，不僅可以提高農副產品的生產效率，在推動農業(yè)產業(yè)化結構性改革方面也起到很大作用。物聯(lián)網(wǎng)作為新興產業(yè)技術，精準管控農業(yè)生產環(huán)節(jié)中的各個指標，發(fā)揮土地、水分、營養(yǎng)等生產資源的精準監(jiān)測，通過信息化指導對資源進行優(yōu)化，物聯(lián)網(wǎng)與農業(yè)技術的結合，能夠使傳統(tǒng)的農業(yè)真正實現(xiàn)智能化運作，在一定程度上推動了我國農業(yè)的產業(yè)化發(fā)展。該文就互聯(lián)網(wǎng)技術在智能農業(yè)中的運用展開了探索。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術;智能農業(yè);應用策略

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）15-0123-02

古代中國農業(yè)的發(fā)展常受氣候、地形等自然因素的影響，造成生產不穩(wěn)定，農業(yè)產量低。伴隨著科技的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的應用越來越廣泛，出現(xiàn)了一種新的智能農業(yè)。互聯(lián)網(wǎng)是一場新的技術革命，其起源與時代科技進步的潮流一致。將物聯(lián)網(wǎng)技術與智能農業(yè)相結合是時代發(fā)展的必然趨勢。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)為人類生活提供了一個公共信息平臺，尤其是智能農業(yè)領域，也提高了農業(yè)發(fā)展的整體水平和質量、效益明顯。

1 我國農業(yè)現(xiàn)狀分析

近年來，隨著農業(yè)科學技術服務平臺和資源共享的建立，使我國農業(yè)逐漸邁入了智能化農業(yè)中，物聯(lián)網(wǎng)技術也貫穿了農業(yè)的各個環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)科學種植生產的重要途徑，也是推動我國農業(yè)經濟快速發(fā)展的必要手段[1]。廣西作為國家重要的產業(yè)糧生產基地之一，農產值和出口量常年居于全國前列。農業(yè)的發(fā)展直接影響到了國民的生計，和社會的和諧發(fā)展，對全省乃至國家都有著重大的意義。廣西之所以能取得如此優(yōu)異的成績，絕大部分歸功于在種植和農產品加工方面，具備了一定的信息化基礎，將互聯(lián)網(wǎng)絡延伸到了各村鎮(zhèn)。

2 智能農業(yè)的應用分析

2.1 什么是智能農業(yè)

顧名思義，智能農業(yè)就是結合物理傳感器等前端智能設備，對農作物生長的環(huán)境以及所需營養(yǎng)元素等一切作物生長要素進行實時采集，通過采集指標對生長要素進行監(jiān)測和精準控制的一種新型農業(yè)發(fā)展模式。利用現(xiàn)代科技成果，結合計算機網(wǎng)絡技術、視頻通信技術、大數(shù)據(jù)技術、無線網(wǎng)絡通信技術、人工智能專家知識系統(tǒng)，實現(xiàn)農業(yè)數(shù)據(jù)可視化、氣象防災預警、遠程生產管理控制、生長要素精準監(jiān)測調整等自動化信息管理。智能農業(yè)作為新興農業(yè)發(fā)展技術，在大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的技術支撐下，結合智能感知系統(tǒng)的信息實時采集，通過人工智能以及所儲備的知識系統(tǒng)做智能化指導，對農作物生產進行可視化管理和智能化精準種植?？偠灾?，智能化農業(yè)就是將傳統(tǒng)農業(yè)生產方式，通過新興物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)智能化管理的一種產業(yè)發(fā)展新模式，使傳統(tǒng)農業(yè)的生產具有可控性、預判性、精準性和可靠性。

2.2 智能農業(yè)系統(tǒng)技術實現(xiàn)

智能農業(yè)系統(tǒng)總體架構可分為四部分：高清視頻攝像頭組成的視頻信息采集部分、無線傳感器組成的傳感信息采集部分、無線通信網(wǎng)絡組成的遠程指令控制部分以及人工智能和大數(shù)據(jù)計算組成的專家智能分析部分。傳感信息采集部分主要實現(xiàn)濕度、光照、溫度、氧氣、所需營養(yǎng)元素的信息采集傳輸。視頻信息采集部分主要實現(xiàn)生產環(huán)境的現(xiàn)場實時視頻環(huán)境的監(jiān)測管理。遠程指令控制部分實現(xiàn)指令遠程控制，主要涉及濕度、光照、溫度、氧氣、肥料等元素的遠程補充。專家智能分析部分主要是通過專家知識庫里的科學種植模型，對當前環(huán)境下的農作物類型的生長模式進行研判指導，實現(xiàn)科學種植。智能農業(yè)大數(shù)據(jù)中心負責整體各個系統(tǒng)的協(xié)調處置以及數(shù)據(jù)運算存儲等，結合天氣預報系統(tǒng)和自然災害預警系統(tǒng)，通過外部環(huán)境的智能預測，在精準化種植的基礎上實現(xiàn)災害預警，保證農產品能有效地預防不可控的自然災害，從根本上改變傳統(tǒng)農業(yè)發(fā)展歷程中“靠天吃飯”的農業(yè)習慣。通過手機端和電腦端的可視化呈現(xiàn)，可以方便管理者更加及時地對農業(yè)生產過程進行人為干預和監(jiān)測。智能灌溉、智能通風增氧設備、自動光照系統(tǒng)等前端控制系統(tǒng)，可以結合視頻監(jiān)控系統(tǒng)方便管理者進行相關設備的自動控制。生產環(huán)境和農作物生長狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)又能進一步輔助人工智能專家系統(tǒng)對后期的智能化研判提供數(shù)據(jù)支撐，通過種植數(shù)據(jù)建模等數(shù)據(jù)處理方式使智能農業(yè)的模式更加智能化和科學化。智能農業(yè)的可擴展性也較強，系統(tǒng)能夠支持大容量的部署，可靠性較高、安全性較好，同時兼容性強和超準確性也保障了系統(tǒng)的良好通用性和靈活的計費方式[2]。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)在智能農業(yè)中的應用

在智能農業(yè)中應用物聯(lián)網(wǎng)技術，通過溫室內空氣的濃度、溫度、濕度等參數(shù)，利用相關傳感器，可以為整個農業(yè)生產系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。運用該數(shù)據(jù)集成功能，可以實現(xiàn)與農業(yè)生產相關的各種機械設備的計算機化功能。農業(yè)數(shù)據(jù)傳輸是利用互聯(lián)網(wǎng)信息，在不同構架條件下有效地整合網(wǎng)絡。為無線網(wǎng)絡提供支持，可有效地建立對接平臺，使傳輸過程中的數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)出低能耗、高速度的特點。無線通信技術可以通過編寫相關的數(shù)據(jù)協(xié)議，有效地集成到農業(yè)生產設備中，通過數(shù)據(jù)信息對設備進行準確定位。物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中，無線網(wǎng)絡傳輸具有很高的穩(wěn)定性。為整個智能農業(yè)數(shù)據(jù)化的傳輸提供了基礎的保障。智能農業(yè)可以對各類信息進行有效甄別，依據(jù)信息正確地界定，發(fā)出相關的指令，為各類機械設備物理功能的實現(xiàn)提供了基準。物聯(lián)網(wǎng)技術為智能農業(yè)的數(shù)據(jù)提供了儲存和對接平臺，通過傳感器的實時采集信息對農作物的生長進行全周期的動態(tài)和監(jiān)測和管理，根據(jù)農作物的生長狀態(tài)，對生產環(huán)境中的濕度、光照、溫度、氧氣、肥料進行動態(tài)調整。系統(tǒng)內部在進行聯(lián)動分析時，進一步描述了農作物在某一生長過程中的數(shù)據(jù)模型，并把這些數(shù)據(jù)傳送給主系統(tǒng)，讓專家了解農作物生長情況，并提供決策信息。另外，在數(shù)據(jù)處理方面，通過物聯(lián)網(wǎng)的多傳感器傳輸機制，對單一傳感器所傳送的信息進行有效整合與分配，盡量避免傳輸過程中單一數(shù)據(jù)的傳輸錯誤，實現(xiàn)綜合數(shù)據(jù)分類指揮，保障智能農業(yè)運行[3]。

2.4 物聯(lián)網(wǎng)技術在智能農業(yè)中應用存在的不足

新型智能農業(yè)發(fā)展模式借助物聯(lián)網(wǎng)技術的廣泛介入固然取得了可喜的成績，但是同時相對發(fā)達國家的農業(yè)發(fā)展模式來說，還存在很大差距。首先，在全國農業(yè)發(fā)展的整體形勢下，不能形成統(tǒng)一的信息化管理平臺，由于各地農產品的種類和種植方式不同，加之信息化發(fā)展的不平衡，現(xiàn)有的智能化農業(yè)發(fā)展模式只是在局部具備大型農業(yè)發(fā)展的條件下進行了初步推廣，面對偏遠山區(qū)等不能形成可復制性覆蓋。其次，由于經濟發(fā)展的不平衡，在資金支持和科技支持方面，各地政府不能形成統(tǒng)一的農業(yè)發(fā)展規(guī)劃，進一步限制了物聯(lián)網(wǎng)技術模式下的智能農業(yè)發(fā)展趨勢，整體上束縛了我國智能農業(yè)發(fā)展的整體布局，影響了包括物聯(lián)網(wǎng)技術等前沿科技技術在農業(yè)中的智能應用。

2.5 物聯(lián)網(wǎng)技術在智能農業(yè)中的具體表現(xiàn)

物聯(lián)網(wǎng)技術的突飛猛進，結合傳統(tǒng)農業(yè)發(fā)展形成的新型農業(yè)發(fā)展模式，經過多年來不斷發(fā)展，我國在智能農業(yè)領域已經取得了一定的成效，目前物聯(lián)網(wǎng)技術不僅是對農作物生長的基本環(huán)境實現(xiàn)了智能化應用，而且在水文監(jiān)測、土壤質量監(jiān)測和大氣監(jiān)測方面也有了很大進展，現(xiàn)代農業(yè)通過對區(qū)域內的水文監(jiān)測可以促使管理者對周邊的污染性企業(yè)進行監(jiān)督，從根本環(huán)境上影響水質污染對農業(yè)的影響，通過土壤質量監(jiān)測可以清晰地獲得土壤肥力的衰減指標，及時對土壤鹽堿化等影響農業(yè)生產的結果進行干預，改善土壤環(huán)境，提高產業(yè)質量[4]。大氣監(jiān)測不僅能改善農業(yè)生產環(huán)境，而且對畜牧業(yè)的發(fā)展也有一定的保護作用，總之，物聯(lián)網(wǎng)技術對農業(yè)發(fā)展的影響不僅僅局限在現(xiàn)有的模式下，通過技術的不斷普及和推廣，相信未來的智能農業(yè)發(fā)展將形成更全面的發(fā)展格局。

2.6 推動農業(yè)信息化進程的建議和措施

智能農業(yè)的發(fā)展不僅需要物聯(lián)網(wǎng)技術和前沿科學技術的深度應用，更需要國家層面的統(tǒng)一規(guī)劃和政策指導。首先在農業(yè)發(fā)展的新模式下形成頂層設計、整體考慮、局部試點的建設模式，在科技發(fā)達和農業(yè)比重較大的區(qū)域進行統(tǒng)一規(guī)劃，形成“以點帶面”的發(fā)展格局，在農業(yè)發(fā)展比較落后的區(qū)域開展基礎設施建設，通過“科技援農”的方式讓優(yōu)先發(fā)展起來的區(qū)域對落后區(qū)域進行“科技反哺”，同時國家加大資金和技術的投入支撐，最終形成“全國一盤棋”的整體農業(yè)發(fā)展態(tài)勢。其次，在規(guī)范和政策層面，形成標準的技術統(tǒng)一規(guī)范、建設示范基地和統(tǒng)一的信息化管理平臺，實現(xiàn)全國智能農業(yè)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。最后提高農業(yè)技術人才引進力度和管理水平，推廣農業(yè)創(chuàng)新成果，建立完善的農林人才機制，借鑒國外先進農業(yè)發(fā)展技術，適時進行國外優(yōu)秀技術的引進和學習，形成人才、資金、技術、政策多方面的投資格局，為實現(xiàn)我國智能農業(yè)現(xiàn)代化的最終目標打下牢固的基礎[5]。

3 結束語

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術符合當前科技進步和時代發(fā)展的必然趨勢。只有毫不動搖地堅持并實施國家有關智能農業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)技術方面的大政方針，將二者相互結合，才能使“三農”問題得到進一步解決。盡管兩者結合的過程中存在著許多的問題和不足，但隨著我國科技水平的不斷發(fā)展，我國的智能農業(yè)發(fā)展必將取得更大進展。傳統(tǒng)農業(yè)模式在經濟發(fā)展新形勢下的改革，必須借助物聯(lián)網(wǎng)技術等前沿科技技術的發(fā)展，產業(yè)鏈的不斷完善，農業(yè)創(chuàng)新成果的不斷涌現(xiàn)，都將給我國農業(yè)的發(fā)展帶來更多機會，進一步對推動人才就業(yè)，服務新農村建設形成有效合力，從而更快推動國家經濟的供給側結構性改革。物聯(lián)網(wǎng)技術下形成的智能農業(yè)模式，將傳統(tǒng)的機械設備與先進的物聯(lián)技術整合，建立了智能化的信息傳輸系統(tǒng)，對于農作物的生產實現(xiàn)了動態(tài)化、可視化的管理，為農業(yè)管理人員提供了相對便利，也為農作物的生長創(chuàng)造出了更好的環(huán)境?？傊?，在智能農業(yè)發(fā)展的過程中，科技發(fā)展帶動農業(yè)發(fā)展的新型發(fā)展模式是一個漫長的過程，不僅需要國家和人民共同的努力，也需要取長補短，借鑒發(fā)達國家的農業(yè)發(fā)展模式和技術，形成具有中國特色的現(xiàn)代化農業(yè)發(fā)展之路。

參考文獻：

[1] 李晉瑤.物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農業(yè)中的應用研究[D].武漢：華中師范大學，2014.

[2] 申玉宏.物聯(lián)網(wǎng)技術在智能農業(yè)中的應用研究[J].科技視界，2015（34）：137，154.

[3] 蘭峰，鐘志宏，楊眉，等.物聯(lián)網(wǎng)技術在智慧農業(yè)中的應用與推廣[J].農業(yè)工程技術，2016，36（15）：76-77.

[4] 劉靜，邢麗.淺談物聯(lián)網(wǎng)技術在智能農業(yè)中的應用[J].職教研究，2014（2）：45-47，57.

[5] 高強，滕桂法.物聯(lián)網(wǎng)技術在現(xiàn)代農業(yè)中的應用研究[J].安徽農業(yè)科學，2013，41（8）：3723-3724，3730.

【通聯(lián)編輯：唐一東】