農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展實踐

曠衡豐

（衡東縣農(nóng)機事務(wù)中心，湖南 衡陽 421400）

在我國經(jīng)濟發(fā)展新形勢下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)獲得快速發(fā)展，其關(guān)系到社會穩(wěn)定和糧食安全，而隨著各種高新技術(shù)的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)機械化和信息化已經(jīng)成為必然發(fā)展趨勢。物聯(lián)網(wǎng)作為一種高新技術(shù)，其以信息技術(shù)、傳感器技術(shù)和人工智能技術(shù)為支撐，目前已經(jīng)在多個領(lǐng)域和行業(yè)實現(xiàn)了深入應(yīng)用，其在遠程控制和實時監(jiān)控方面具有顯著優(yōu)勢，可以降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、提升生產(chǎn)效能，促使農(nóng)業(yè)機械穩(wěn)定運行。

1 物聯(lián)網(wǎng)定義及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)特點、功能

1.1 物聯(lián)網(wǎng)定義

物聯(lián)網(wǎng)是利用傳感器等設(shè)備，將各種生產(chǎn)物體和設(shè)備進行聯(lián)合的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其可以對工作效率、工作狀態(tài)以及工作環(huán)境進行動態(tài)監(jiān)督和管理，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包含三個層級，即：第一，感知層級，利用條形碼、傳感器以及RFID等設(shè)備進行信息感知和記錄，將獲取的信息完整儲存；第二，傳輸層級，在完成信息獲取后，利用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸和共享數(shù)據(jù)，將所有的信息匯集到服務(wù)器中；第三，處理層級，服務(wù)器在獲取大量信息后，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對海量的數(shù)據(jù)進行整理分析，提煉出有價值的信息，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的不足和問題，并且出具解決措施和預(yù)防方案。

1.2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)特點

在農(nóng)業(yè)機械化作業(yè)中應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具有以下特點：第一，綠色生產(chǎn)，物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)r(nóng)業(yè)機械化作業(yè)中的各項數(shù)據(jù)進行動態(tài)采集，并且通過數(shù)據(jù)分析調(diào)整生產(chǎn)模式，減少對周邊環(huán)境的污染，具有保護生態(tài)環(huán)境、提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的作用，真正實現(xiàn)無公害、生態(tài)型生產(chǎn)；第二，提升耕種效率，我國屬于傳統(tǒng)的農(nóng)耕國家，農(nóng)業(yè)是國家經(jīng)濟建設(shè)的支柱性產(chǎn)業(yè)，而想要發(fā)揮產(chǎn)業(yè)價值，則要提升耕種效率，機械化作業(yè)可以節(jié)約勞動力、提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效能，而應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠促使作物栽培更加合理、準確以及規(guī)范，提供大量的數(shù)據(jù)支撐用于調(diào)整生產(chǎn)模式，與以往的傳統(tǒng)栽培相比較，其耕種效率更高；第三，精準調(diào)控，影響農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)效率的因素較多，例如天氣、地形、病蟲害等，需要農(nóng)戶結(jié)合生產(chǎn)實際采取科學(xué)的措施應(yīng)對，而在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐下，傳感器能夠?qū)Νh(huán)境變化、農(nóng)作物生長以及病蟲害情況進行動態(tài)監(jiān)督，將數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)椒?wù)器，便于種植結(jié)合實際情況進行精準調(diào)控；第四，科學(xué)耕種，在農(nóng)業(yè)機械化作業(yè)前，需要綜合考慮相關(guān)生產(chǎn)要素，包括土壤溫度、環(huán)境溫度、土壤營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、天氣情況等，物聯(lián)網(wǎng)能夠快速采集各種數(shù)據(jù)，觀測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的相關(guān)要素，農(nóng)戶根據(jù)數(shù)據(jù)整合而制定栽培計劃，真正實現(xiàn)科學(xué)耕種。

1.3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的功能

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為一項新興技術(shù)，其具有以下功能：第一，預(yù)警功能，在機械化作業(yè)中，利用物聯(lián)網(wǎng)的標準值設(shè)定功能，可以對機械作業(yè)情況進行動態(tài)監(jiān)督，當機械運行參數(shù)超過標準值后，物聯(lián)網(wǎng)就會啟動預(yù)警功能，農(nóng)戶在收到信息后及時檢查設(shè)備狀態(tài)，避免農(nóng)機設(shè)備在運行中發(fā)生故障，而影響生產(chǎn)效率；第二，查詢功能，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過傳感器獲取信息和數(shù)據(jù)，其覆蓋農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從栽培種植到銷售的整個過程，種植戶可利用物聯(lián)網(wǎng)的查詢功能獲取想要的信息，而隨著農(nóng)業(yè)信息高度整合發(fā)展，農(nóng)戶還能夠查詢到市場供求信息以及農(nóng)產(chǎn)品行情信息，對調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有指導(dǎo)價值；第三，遠程控制，隨著現(xiàn)代農(nóng)機技術(shù)的發(fā)展，大量信息化以及智能化程度的較高農(nóng)業(yè)機械在生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對農(nóng)業(yè)機械進行遠程控制，農(nóng)戶只需要在智能終端上下載遠程控制軟件，就能夠?qū)崿F(xiàn)自動化以及無人化作業(yè)；第四，檢測功能，其是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)最為重要的功能，在開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，利用傳感器可以對環(huán)境溫度、土壤水分、溫室空氣含量、陽光強度進行動態(tài)檢測，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)和參考。

2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分析

2.1 人工智能技術(shù)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人工智能技術(shù)不斷更新和完善，其可拓展、延伸和模擬人的思維模式，并且利用智能規(guī)劃和模式識別等方式，對海量的數(shù)據(jù)進行分析和處理，為開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支撐和決策管理，促使農(nóng)耕活動更具信息化、自動化以及智能化。目前我國人工智能技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，其在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的應(yīng)用也更加普遍，而隨著其應(yīng)用的不斷加深，將引領(lǐng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新一輪技術(shù)革命，顛覆以往的生產(chǎn)作業(yè)模式。

2.2 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，每天都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，而想要在短時間內(nèi)進行數(shù)據(jù)處理，提煉出有價值的信息，則要應(yīng)用到數(shù)據(jù)處理技術(shù)。當前應(yīng)用最為廣泛的數(shù)據(jù)處理技術(shù)包括云計算技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，其中云計算技術(shù)的計算能力強大，可以在短時間完成海量數(shù)據(jù)計算，而大數(shù)據(jù)技術(shù)則能夠通過數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計和挖掘提煉出生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為機械化生產(chǎn)提供量化分析和統(tǒng)計，解決機械化作業(yè)中存在的現(xiàn)實問題。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)涉及大量數(shù)據(jù)的傳輸，只有保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶嵭院头€(wěn)定性，才能更好地為生產(chǎn)提供依據(jù)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的正常運行。當前在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中主要應(yīng)用無線短距離傳輸，其通過Zig Bee無線網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳輸，可以對農(nóng)機生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進行獨立數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控以及傳輸。而隨著WIFI技術(shù)的發(fā)展，也可以使用WIFI將農(nóng)機設(shè)備關(guān)聯(lián)在一起，利用無線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)共享。

2.4 感知技術(shù)

感知技術(shù)是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)運行的基礎(chǔ)和前提，感知技術(shù)主要通過傳感器實現(xiàn)，在農(nóng)業(yè)機械上安裝傳感器，可以動態(tài)采集機械設(shè)備的運行情況以及生產(chǎn)情況，然后利用傳輸技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器中，通過多角度計算和協(xié)同處理，對農(nóng)業(yè)機械進行智能控制。隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)也獲得長足進步，現(xiàn)代傳感器更加敏感，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的價值作用更加明顯。

3 農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展趨勢

3.1 自動化

隨著城市化建設(shè)進程的加速，大量農(nóng)村人口向城市涌入，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動力不斷減少，農(nóng)機自動化發(fā)展有效緩解了勞動力不足和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的矛盾，各種自動農(nóng)機設(shè)備也逐漸應(yīng)用于生產(chǎn)中，例如水稻自動收割機械、無人機等，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中扮演了關(guān)鍵決策，有效節(jié)約了人力資源。

3.2 規(guī)?；?/h3>

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐漸趨于規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化，對農(nóng)機設(shè)備的數(shù)量也提出新要求，想要充分滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求，規(guī)?；蔀檗r(nóng)業(yè)機械的必然發(fā)展趨勢，通過大規(guī)模使用農(nóng)機設(shè)備，能夠顯著提升農(nóng)作物產(chǎn)量，減少生產(chǎn)人員投入。

3.3 大型化

目前我國耕地分布集中，尤其在平原地區(qū)，農(nóng)業(yè)耕地面積較大，適合應(yīng)用于一些大型農(nóng)業(yè)機械。與小型農(nóng)業(yè)機械相比較，大型農(nóng)機設(shè)備的生產(chǎn)效能更高，作業(yè)成本更低，可以有效緩解農(nóng)戶的經(jīng)濟負擔，尤其在一些農(nóng)業(yè)合作社中，大型農(nóng)機設(shè)備的應(yīng)用效率不斷提升，在智能技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的支撐下，大型農(nóng)機設(shè)備的智能化程度較高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，適用于一些精細化生產(chǎn)作業(yè)。

4 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展中的應(yīng)用

4.1 農(nóng)機操控中應(yīng)用

機械化已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必然發(fā)展趨勢，物聯(lián)網(wǎng)具有強大的遠程控制功能，在農(nóng)機操控中應(yīng)用前景廣泛，其具體體現(xiàn)在：第一，物聯(lián)網(wǎng)所具備的定位技術(shù)和感知技術(shù)，可以用于農(nóng)業(yè)機械的自動駕駛，提前規(guī)劃作業(yè)范圍和行走路徑，農(nóng)機設(shè)備則能夠按照既定的設(shè)定作業(yè)，同時，液壓控制技術(shù)還可以實現(xiàn)自主操縱和自主駕駛，農(nóng)戶利用GPS技術(shù)能夠及時觀察農(nóng)機的作業(yè)情況，并且進行實時調(diào)整；第二，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習技術(shù)屬于人工智能技術(shù)的一種，在開展農(nóng)機生產(chǎn)中，由于地形存在一定差異，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習技術(shù)可以幫助農(nóng)業(yè)機械自動識別障礙和檢測障礙，根據(jù)耕地的土地材質(zhì)和地形地貌自動調(diào)節(jié)行進路徑，而在攝像設(shè)備和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的支撐下，農(nóng)機設(shè)備還能夠?qū)崟r記錄和分析種子播撒過程，根據(jù)土壤情況自動制定播撒深度，進而提升種子的成活率；第三，云計算技術(shù)具有強大的計算功能，其能夠根據(jù)土壤情況自動控制播種密度；第四，智能機器人技術(shù)目前已經(jīng)在農(nóng)業(yè)機械中廣泛應(yīng)用，并且在生產(chǎn)中取得了顯著的成果，在玉米、水稻以及小麥等農(nóng)作物收割中，智能機器人通過攝像裝置和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠快速完成收割，控制滾筒速度、割臺高度以及行駛速度，保證其處于最佳狀態(tài)下。

4.2 劃分農(nóng)機區(qū)域中應(yīng)用

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動和行為存在一定的差異性，并且隨著環(huán)境、地形等因素的變化而處于動態(tài)變化中，為了滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求，農(nóng)戶要引入不同的機械裝置和設(shè)備，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供硬件支撐。不同農(nóng)機設(shè)備的作業(yè)區(qū)域不同，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對農(nóng)機作業(yè)區(qū)域進行科學(xué)劃分，掌握農(nóng)機設(shè)備的具體作業(yè)位置，對其作業(yè)情況開展動態(tài)跟蹤、定位，提升設(shè)備的作業(yè)效能。

4.3 農(nóng)機故障維護中應(yīng)用

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有規(guī)?；约爱a(chǎn)業(yè)化特點，農(nóng)業(yè)機械長期處于使用狀態(tài)下，而受到環(huán)境因素的影響，其容易發(fā)生故障問題。以往農(nóng)業(yè)機械發(fā)生故障后，需要農(nóng)戶對其拆解進行故障分析，根據(jù)故障類型進行針對性維修，不僅浪費一定的物力資源，還容易延誤生產(chǎn)時機。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有動態(tài)檢測功能，在農(nóng)業(yè)機械作業(yè)中，通過及時獲取生產(chǎn)信息，可以對機械運行狀態(tài)進行預(yù)判，利用參數(shù)對比分析其生產(chǎn)性能，如果運行參數(shù)出現(xiàn)異常，物聯(lián)網(wǎng)會啟動預(yù)警功能，將故障位置、故障信息反饋給農(nóng)戶，制定相關(guān)維修方案，便于農(nóng)戶及時處理故障。

4.4 田間管理中應(yīng)用

田間管理是農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)的關(guān)鍵組成部分，通過科學(xué)的管理能夠減低病蟲害發(fā)生率，促使農(nóng)作物健康生長，實現(xiàn)增產(chǎn)增收。在田間管理中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠為農(nóng)戶決策提供數(shù)據(jù)和信息支撐。首先，物聯(lián)網(wǎng)所具備的傳感器技術(shù)，可以動態(tài)收集農(nóng)作物生長中的各種信息，包括采光信息、土壤水分含量、當?shù)亟涤炅恳约碍h(huán)境溫度等，農(nóng)戶根據(jù)農(nóng)作物的生長規(guī)律開展田間管理，通過量化分析掌握各項生產(chǎn)指標；其次，在機械化作業(yè)中，影響農(nóng)機設(shè)備運行的因素較多，而利用物聯(lián)網(wǎng)能夠掌握環(huán)境溫度、土壤濕度等信息，為開展除草、對農(nóng)業(yè)機械的運行情況進行調(diào)整，排除外界環(huán)境對機械運行的干擾；最后，利用互聯(lián)網(wǎng)能夠幫助農(nóng)戶確定除草、施肥以及灌溉的時間，真正實現(xiàn)精準化管理。

4.5 應(yīng)急機制中應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中，受到諸多因素的影響容易出現(xiàn)突發(fā)情況，如果沒有及時解決則容易影響農(nóng)作物的正常生長，建立以及完善應(yīng)急機制，可以確保生產(chǎn)活動的有序開展，降低種植戶的經(jīng)濟損失。在應(yīng)急機制中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以利用其信息技術(shù)和智能技術(shù)的優(yōu)勢，根據(jù)具體的突發(fā)情況制定解決措施。例如現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在運行中也容易發(fā)生故障，通過人工智能對數(shù)據(jù)的分析，能夠快速識別故障和分析故障原因，然后將具體的維修措施和預(yù)防措施提供給農(nóng)戶，農(nóng)戶將其作為參考及時修復(fù)農(nóng)機設(shè)備，做好定期保養(yǎng)工作，避免由于機械故障原因而耽誤生產(chǎn)。

4.6 防災(zāi)減災(zāi)中應(yīng)用

近些年在科學(xué)技術(shù)的支撐下，我國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展進程加速，顯著提升了種植經(jīng)濟效益，但是自然災(zāi)害和病蟲害依然是影響農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要制約因素，以往的防災(zāi)減災(zāi)主要依靠農(nóng)戶的主觀判斷，通過信息整合制定抗災(zāi)方案，但是難以取得預(yù)期的效果，而在防災(zāi)減災(zāi)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)χ苓叚h(huán)境和病蟲害發(fā)展進行動態(tài)監(jiān)測，例如利用傳感器技術(shù)，對田間的害蟲數(shù)量進行監(jiān)測，當超出預(yù)警線后，則會通過遠程操作的方式控制無人機噴灑農(nóng)藥，合理控制田間害蟲密度，降低可能由于蟲害而造成的經(jīng)濟損失。

5 結(jié)語

在農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展的背景下，各種先進的農(nóng)機設(shè)備已經(jīng)在生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用，尤其在產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化生產(chǎn)中，農(nóng)機設(shè)備基本取代了人力，成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主力，物聯(lián)網(wǎng)作為一種先進的信息技術(shù)，其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可以顯著提升機械生產(chǎn)效能，實現(xiàn)自動化管理和無人值班，充分釋放農(nóng)村勞動力，推動農(nóng)業(yè)自動化、規(guī)模化、大型化以及機械化進程。