物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用

鄧帥濤

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西 晉中 030800)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起對(duì)各行各業(yè)的發(fā)展都起到了促進(jìn)作用，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用使得傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)更加現(xiàn)代化、智能化。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集，農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)，以及農(nóng)作物產(chǎn)品的營(yíng)銷，不僅能夠優(yōu)化傳統(tǒng)種植帶來的人為問題，農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，更能適應(yīng)當(dāng)今現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求。推動(dòng)農(nóng)產(chǎn)業(yè)向年輕化、朝陽(yáng)化、現(xiàn)代化、智能化方向發(fā)展。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(IOT)是起源于數(shù)字傳媒領(lǐng)域的一項(xiàng)技術(shù)，是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的第3次革命。網(wǎng)絡(luò)接入是利用信息傳感器、射頻識(shí)別、全球定位系統(tǒng)等設(shè)備和技術(shù)，對(duì)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控、連接和交互的任何對(duì)象或過程、對(duì)象與事物、事物與人聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)事物與過程的智能信息感知、提取和管理[1]。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 傳感器技術(shù)

傳感器作為一種傳輸技術(shù)，利用有效數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)變并利用技術(shù)等一系列復(fù)雜的處理過程來滿足客戶的要求，有助于自動(dòng)化應(yīng)用的程序。依靠機(jī)電自動(dòng)化行業(yè)，利用傳感器以運(yùn)用自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能為主要目的，實(shí)行完成任務(wù)。隨著信息化和機(jī)械化工程技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合，傳感器技術(shù)的應(yīng)用將對(duì)地勢(shì)穩(wěn)定產(chǎn)生重要幫助。傳感器技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展也隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展而逐步提升，在完善原有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷技術(shù)革新改善，對(duì)原有的技術(shù)缺陷進(jìn)行了修補(bǔ)，并實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息傳遞的多樣化。為更好更快地實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，在傳感器技術(shù)不斷發(fā)展中進(jìn)行先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)與探究[2]。

傳感器的發(fā)展是信息化領(lǐng)域形成的重要部分，將這種技術(shù)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)社會(huì)發(fā)展起到了主要的促進(jìn)作用。傳感器的發(fā)展不僅對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)化調(diào)整起到了促進(jìn)作用，同時(shí)對(duì)機(jī)電控制應(yīng)用能夠保持自動(dòng)化水平的平衡也起到了主要的促進(jìn)作用。隨著時(shí)代的發(fā)展各行業(yè)領(lǐng)域?qū)鞲衅鞯囊蕾囆杂l(fā)強(qiáng)烈，傳感器的廣泛使用通過其優(yōu)勢(shì)為機(jī)電自動(dòng)化提供基礎(chǔ)保障[2]。利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)管理對(duì)機(jī)電自動(dòng)化控制范圍實(shí)現(xiàn)全面性的使用，減少資金提供傳感器的存在價(jià)值[3]。

1.2.2 RFID標(biāo)簽技術(shù)

射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification,RFID)是指采用非接觸方式通過無線射頻進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，即利用無線射頻方式對(duì)電子標(biāo)簽或射頻卡進(jìn)行讀寫，從而達(dá)到識(shí)別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的[4]。

RFID信息采集系統(tǒng)主要包含電子標(biāo)簽、讀寫器和計(jì)算機(jī)主機(jī)3部分。由天線和標(biāo)簽專用芯片組成的電子標(biāo)簽是射頻技術(shù)的載體。不同的標(biāo)簽擁有不同的并且唯一的專用編碼，以實(shí)現(xiàn)物碼專一、一碼一掃[5]。

1.2.3 通信技術(shù)

信息通信能力如今已經(jīng)成為大數(shù)據(jù)時(shí)代環(huán)境下的必須要求，因而，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，遠(yuǎn)距離、大容載的光通信技術(shù)加大投入改進(jìn)。現(xiàn)階段互聯(lián)各國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)體系已經(jīng)構(gòu)建完成，短距離通信、遠(yuǎn)距離通信是物聯(lián)網(wǎng)連接最為密切的信息通信技術(shù)。通信技術(shù)是指各個(gè)孤立的系統(tǒng)或者主機(jī)通過各種物理網(wǎng)絡(luò)線路連接起來組成數(shù)字網(wǎng)絡(luò)線路的技術(shù)。通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)更加科學(xué)、更加準(zhǔn)確地對(duì)用戶資料進(jìn)行分析，并可以有效滿足客戶的意向訴求，由此利用網(wǎng)絡(luò)資源的大環(huán)境下給客戶提供一個(gè)更加合理且具有目的性的服務(wù)軟件。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)主要為與Wi-Fi功能相近的2G通信技術(shù)和RFID傳感設(shè)備。如今將網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)向大眾化普及是現(xiàn)階段我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)中通信技術(shù)的建設(shè)側(cè)重點(diǎn)[6]。除此之外，目前各地電網(wǎng)基本上都可以通過移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)、道路基礎(chǔ)設(shè)施等進(jìn)行通信傳輸，而且還可以通過使用Wi-Fi等途徑接入[7]。

1.3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的物物相連的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。由于其具有獨(dú)特的兼容性，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中擁有較強(qiáng)的應(yīng)用前景。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展過程中，不僅可以對(duì)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位采集，并且能進(jìn)行共享和智慧化分析，從而優(yōu)化農(nóng)業(yè)自動(dòng)化發(fā)展以及農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)營(yíng)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，還能使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展更加智慧化、精細(xì)化。從技術(shù)層面分析農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)共包含5個(gè)組成部分，分別是信息采集系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、信息處理以及控制系統(tǒng)和信息應(yīng)用系統(tǒng)[8]。各個(gè)系統(tǒng)之間共同作用根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的系統(tǒng)應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用效能和制作成本之間的均衡[9]。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)種植環(huán)境中的應(yīng)用

當(dāng)下，國(guó)家和農(nóng)民對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中技術(shù)的投入不斷加大，對(duì)水資源和土地資源的利用水平不斷提升，然而在實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，這些資源的利用效率非常低[10]。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在農(nóng)業(yè)應(yīng)用過程中不僅可以對(duì)土壤中含水量等指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，還可以對(duì)土壤品質(zhì)變化趨勢(shì)進(jìn)行分析[11]。這些數(shù)據(jù)的信息能夠使農(nóng)民更好地進(jìn)行作物種植慣例，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的精細(xì)化。同時(shí)加大對(duì)水資源的有效利用率，進(jìn)而獲取更好的作物生產(chǎn)效果[10]。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量控制上的應(yīng)用

農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量問題對(duì)人類的生命健康也存在巨大的安全隱患，如何保證農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量以及如何將農(nóng)產(chǎn)品安全送到人們身邊也是個(gè)問題?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)中的RFID技術(shù)可以從種子到果實(shí)以及供銷渠道來檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全，保證人類的生命健康，同時(shí)也是農(nóng)產(chǎn)品的智能化供銷，打造一條安全的產(chǎn)業(yè)鏈條，保障農(nóng)產(chǎn)品食品安全[12]。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品銷售流通中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展不僅使物流產(chǎn)業(yè)變得更加廣泛，同時(shí)對(duì)提高其工作效率也具有促進(jìn)作用。使物流行業(yè)變得更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流上的應(yīng)用順應(yīng)了當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展背景。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將對(duì)物流過程中一些不必要的流程和環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，使物流系統(tǒng)變得更加智能化[13]。在以往的管理方式中農(nóng)產(chǎn)品智能倉(cāng)庫(kù)會(huì)因?yàn)槎喾N農(nóng)產(chǎn)品包裝不同，以及貨架規(guī)格等問題導(dǎo)致倉(cāng)庫(kù)的農(nóng)產(chǎn)品亂堆亂放、管理混亂等現(xiàn)象?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的智能倉(cāng)庫(kù)，通過RFID射頻技術(shù)、圖像監(jiān)控、無線傳輸技術(shù)、北斗定位技術(shù)及紅外視頻監(jiān)控技術(shù)等物聯(lián)技術(shù)的合理應(yīng)用，能夠準(zhǔn)確快速地實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的入庫(kù)管理、盤點(diǎn)和庫(kù)存信息更新、分配貨物和銷售管理等流程的自動(dòng)化設(shè)置，從而避免以往倉(cāng)庫(kù)管理過程中農(nóng)產(chǎn)品亂堆亂放導(dǎo)致的混亂現(xiàn)象[10]。

2.4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)中的智慧經(jīng)濟(jì)，由精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(精細(xì)農(nóng)業(yè))、信息化農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)等名詞演化而來，大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)和物聯(lián)網(wǎng)是智慧農(nóng)業(yè)的主要技術(shù)體系。通過將大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、“5G”等現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)的深度融合，實(shí)時(shí)圖像與視頻監(jiān)控功能、通過無線傳感節(jié)點(diǎn)，由設(shè)備配備無線傳感傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的監(jiān)測(cè)功能和監(jiān)控功能系統(tǒng)，形成農(nóng)業(yè)信息感知、精準(zhǔn)投入、定量決策、智能控制、個(gè)性化服務(wù)的現(xiàn)代化操作模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的精準(zhǔn)檢測(cè)、遠(yuǎn)程操控以及對(duì)突發(fā)情況等智慧化管理。最為突出的特點(diǎn)是將數(shù)據(jù)也轉(zhuǎn)變成為生產(chǎn)要素[14]。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)應(yīng)用中存在的問題與挑戰(zhàn)

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中存在的技術(shù)問題

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)隨著時(shí)代的發(fā)展不斷更新，人們正在努力提供適用的智能工具來進(jìn)行一系列農(nóng)事活動(dòng)。要想不斷提升其商業(yè)價(jià)值，就要實(shí)現(xiàn)良好的投入產(chǎn)出效益，使農(nóng)民獲得收益。國(guó)內(nèi)外的主要互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)以及高技術(shù)公司對(duì)其進(jìn)行了分析。雖然農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中也存在不少的技術(shù)挑戰(zhàn)。各大制造商的設(shè)備之間也存在不同的標(biāo)準(zhǔn)，如硬件、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、應(yīng)用程序接口、語(yǔ)法、語(yǔ)義和平臺(tái)的不相容等問題，由于各設(shè)備之間的標(biāo)準(zhǔn)不同也使得數(shù)據(jù)交流變得復(fù)雜，對(duì)各系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)集成應(yīng)用造成嚴(yán)重阻礙。在偏遠(yuǎn)的農(nóng)村和復(fù)雜的地理環(huán)境下，傳感器承受惡劣環(huán)境條件的同時(shí)，依賴低電池電量，還要長(zhǎng)期保持活躍和可靠。因此，必須實(shí)現(xiàn)大區(qū)域上大量設(shè)備之間的低功耗通信技術(shù)。入口端分散，大量數(shù)據(jù)被傳遞到應(yīng)用終端，增加了病毒感染風(fēng)險(xiǎn)。所有安全措施必須考慮到終端設(shè)備計(jì)算能力弱、存儲(chǔ)空間小和電池壽命短的特性[15]。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中存在的人才問題

目前，我國(guó)從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人員大多是知識(shí)水平較低的農(nóng)民，由于其學(xué)歷水平有限導(dǎo)致其對(duì)高新技術(shù)的認(rèn)知不準(zhǔn)確，對(duì)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)和儀器的專業(yè)操作不了解，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在最基層農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用變得困難，同時(shí)由于沒有專業(yè)的操作人員也使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的基礎(chǔ)建設(shè)變得滯后甚至嚴(yán)重阻礙。針對(duì)農(nóng)村農(nóng)民基礎(chǔ)設(shè)備以及人才的缺失，應(yīng)加大對(duì)農(nóng)民的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，使其認(rèn)識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要性[16]。除此之外，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一線人員對(duì)物聯(lián)網(wǎng)等新知識(shí)的缺乏，導(dǎo)致對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用以及學(xué)習(xí)氛圍不強(qiáng)等問題。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程中，對(duì)于擁有物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的復(fù)合型人才的缺失，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也具有一定的制約作用[17]。此外，農(nóng)村本地也有很多受過高等教育的大學(xué)生，其擁有專業(yè)的知識(shí)與能力，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備使用以及設(shè)備的維修都有相關(guān)的知識(shí)儲(chǔ)備，但是由于政府以及國(guó)家對(duì)大學(xué)生歸鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)或者回鄉(xiāng)工作的支持力度有所欠缺，導(dǎo)致越來越多的大學(xué)生一旦踏出農(nóng)業(yè)行業(yè)就不再回頭從事農(nóng)業(yè)行業(yè)[18]。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)應(yīng)用中應(yīng)對(duì)問題的策略

4.1 加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空間的全覆蓋

為保證農(nóng)業(yè)科研數(shù)據(jù)的安全性，設(shè)備順利進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息交流，各物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備生產(chǎn)廠家應(yīng)保證統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，加強(qiáng)核心元件技術(shù)的開發(fā)與研究，在保證數(shù)據(jù)互通無誤的情況下，確保科研數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性，加強(qiáng)農(nóng)作物和動(dòng)物之間的信息傳感設(shè)備的研發(fā)，以便更好地指導(dǎo)科研，確?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)安全可持續(xù)的發(fā)展[19]。

4.2 加強(qiáng)人才的培養(yǎng)與引進(jìn)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一項(xiàng)信息技術(shù)，具有很強(qiáng)的專業(yè)性，在農(nóng)業(yè)應(yīng)用上對(duì)專業(yè)人才的缺失也是制約物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)上發(fā)展的重要因素。農(nóng)民由于文化程度不高導(dǎo)致其對(duì)新知識(shí)接受力低、信息意識(shí)差。這些都是妨礙農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)在基層普及和實(shí)施應(yīng)用的重要因素，在一定程度上也阻礙農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的快速推廣。即使是一些簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)操作技術(shù)，對(duì)于農(nóng)民來說也難以掌握，不僅浪費(fèi)了時(shí)間還會(huì)延誤物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在基層推廣的效率，從而影響現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。為此，相關(guān)部門要根據(jù)不同情況充分利用信息技術(shù)開展遠(yuǎn)程教育和培訓(xùn)，以此提升農(nóng)民的綜合素養(yǎng)，培養(yǎng)擁有相關(guān)信息科技意識(shí)以及現(xiàn)代化的農(nóng)民[20]。從而提高物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在基層的應(yīng)用可實(shí)施性。與此同時(shí)，引進(jìn)高校相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)大學(xué)生。加大對(duì)大學(xué)生的相關(guān)福利待遇政策，滿足其生活需求，以便更好地服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展使得農(nóng)業(yè)發(fā)展變得更加現(xiàn)代化，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用更是離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的革新。同時(shí)也使農(nóng)業(yè)變得更加智能化，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的信息化發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的后勤基礎(chǔ)。