物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用研究

逄錦超

（青島市黃島區(qū)藏馬鎮(zhèn)人民政府，山東青島 266411）

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是信息科技產(chǎn)業(yè)的第三次革命，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)⑹挛锱c網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)智能化和信息化。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程，是農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展的必然要求。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)中，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也是衡量一個(gè)國(guó)家農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能有效地管控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)范化、科學(xué)化、精準(zhǔn)化和機(jī)械化。最重要的是，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，能夠以動(dòng)態(tài)的方式，精細(xì)化管控相關(guān)作業(yè)，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，減少消耗，擴(kuò)大利用率，進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，推動(dòng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展

1.1 國(guó)外物聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀

在農(nóng)業(yè)資源利用方面，美國(guó)和歐洲一些國(guó)家主要使用衛(wèi)星系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，得到結(jié)果后發(fā)送到各個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，并進(jìn)入信息決策系統(tǒng)，完成整體區(qū)域內(nèi)的農(nóng)業(yè)統(tǒng)籌規(guī)劃。在美國(guó)，有15%的農(nóng)戶使用GPS機(jī)械設(shè)備進(jìn)行農(nóng)場(chǎng)害蟲密度檢測(cè)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可有效進(jìn)行害蟲防治。當(dāng)密度超過警戒值時(shí)則利用傳感器將數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器上，快速設(shè)置殺蟲方案，大大節(jié)省了人力物力，實(shí)現(xiàn)了利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)了解農(nóng)場(chǎng)土地成分結(jié)構(gòu)和灌溉施肥及病蟲害情況。針對(duì)病蟲害的防控，日本開發(fā)了農(nóng)田作物測(cè)繪系統(tǒng)，可根據(jù)GPS提供位置信息進(jìn)行作物生長(zhǎng)圖像的拍攝，通過電腦就可以對(duì)作物的詳細(xì)情況進(jìn)行了解。

在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)上，農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要利用高科技手段進(jìn)行農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)，利用無線傳感器技術(shù)、信息融合網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)及智能分析技術(shù)來對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境變化進(jìn)行感知。美國(guó)加州大學(xué)的研究人員利用無線傳感器對(duì)海島上的生物棲息情況進(jìn)行周期性的環(huán)境監(jiān)測(cè)。美、法、日這些國(guó)家主要通過對(duì)全國(guó)農(nóng)業(yè)化信息系統(tǒng)的全面覆蓋來實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)，確保農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)管理領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更是應(yīng)用廣泛，在技術(shù)系統(tǒng)方面的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已成體系。美國(guó)作為農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的引領(lǐng)者，具有先進(jìn)的精準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)模式，對(duì)農(nóng)田中的雜草可進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，并使用GPS系統(tǒng)等高新技術(shù)，以支持大型智能農(nóng)業(yè)機(jī)械的精密播種。

1.2 國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用涉及工業(yè)、物流、交通、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、安保等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，推動(dòng)了該領(lǐng)域智能化發(fā)展，提高了行業(yè)效率、效益。在家居、醫(yī)療健康、教育、金融與服務(wù)業(yè)、旅游業(yè)等生活相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用，使服務(wù)范圍、方式、質(zhì)量都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

以農(nóng)業(yè)為例，近年來，我國(guó)一些地區(qū)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用方面已有突出進(jìn)展，初步對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的環(huán)境因子或有害成分進(jìn)行調(diào)控，達(dá)到合理使用資源、降低成本、改善環(huán)境等目的。我國(guó)的農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在資源檢測(cè)中主要將GPS定位技術(shù)與傳感相結(jié)合，對(duì)農(nóng)業(yè)資源信息進(jìn)行定位與采集，并利用無線傳感和移動(dòng)通信等高端技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源信息的傳輸。在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中，通過地面監(jiān)測(cè)站和遙感技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)環(huán)境信息的全面監(jiān)測(cè)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的田間土壤信息的獲取、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的采集、農(nóng)作物管理、水產(chǎn)養(yǎng)殖方面也有新系統(tǒng)不斷投入使用。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

在世界信息峰會(huì)上，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概念被正式提出。會(huì)議中明確指出，物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)將成為未來世界中企業(yè)支撐的重要技術(shù)，屬于物聯(lián)網(wǎng)信息時(shí)代即將到來，成為繼互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)后不斷快速發(fā)展的信息產(chǎn)業(yè)，成為目前信息產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要由感知結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用結(jié)構(gòu)構(gòu)成。感知結(jié)構(gòu)能夠收集目的物品的有效相關(guān)信息并進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)資源共享，其主要由RFID技術(shù)、傳感器、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等構(gòu)建而成。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)傳輸?shù)闹饕绞剑ㄟ^網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，經(jīng)過收集分析到的物品信息才能得到更高層次的共享?？梢哉f網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是凸顯物聯(lián)網(wǎng)價(jià)值的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，而應(yīng)用系統(tǒng)就是對(duì)在物聯(lián)網(wǎng)中形成的信息進(jìn)行處理，達(dá)到物聯(lián)網(wǎng)中物品信息與人的交互功能。

物聯(lián)網(wǎng)主要具有以下幾種功能：①信息獲取。包括對(duì)相關(guān)信息的感知、捕捉和識(shí)別。首先能夠?qū)κ挛飳傩誀顟B(tài)及其變化方式進(jìn)行感知，具有敏感性；在捕捉到相關(guān)信息后把所感受到的事物狀態(tài)通過技術(shù)手段進(jìn)行表征。②信息傳送。通信過程的主要模式，包括信息發(fā)送、傳輸、接收等各個(gè)環(huán)節(jié)，把獲取的事物狀態(tài)信息及其變化的方式從時(shí)間（或空間）上的一點(diǎn)傳送到另一點(diǎn)的任務(wù)。③信息處理。這一環(huán)節(jié)是對(duì)信息的加工過程，也是制定決策的過程，對(duì)捕捉或感知的信息進(jìn)行處理，獲取新的信息。④信息施效。這一過程是指信息最終發(fā)揮效用的過程。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)部分的標(biāo)準(zhǔn)化將成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵。①感知設(shè)備方面。對(duì)于傳感器/執(zhí)行器智能變送器接口標(biāo)準(zhǔn)一直在不斷更新，而關(guān)于RFID標(biāo)準(zhǔn)的核心主要在數(shù)據(jù)內(nèi)容編碼標(biāo)準(zhǔn)這一領(lǐng)域。目前，已經(jīng)形成了分別代表不同團(tuán)體或國(guó)家的五大標(biāo)準(zhǔn)組織：EPC Global由北美和歐洲標(biāo)準(zhǔn)組織聯(lián)合成立，規(guī)模較大，擁有上百家成員；ISO、AIM、UID主要是歐美國(guó)家和日本；IP-X則以大洋洲、非洲、亞洲國(guó)家居多。②傳輸網(wǎng)絡(luò)方面。主要包括無線通信領(lǐng)域的802.11系列、802.15標(biāo)準(zhǔn)、802.16標(biāo)準(zhǔn)和有線接入領(lǐng)域的802.3標(biāo)準(zhǔn)。③應(yīng)用服務(wù)方面。軟件和中間件的數(shù)據(jù)交換和處理標(biāo)準(zhǔn)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 主要發(fā)展趨勢(shì)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化需求和農(nóng)業(yè)發(fā)展的整體趨勢(shì)。中國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，在以傳統(tǒng)人力種植農(nóng)作物已經(jīng)不能滿足人們需求，以科技為主要生產(chǎn)力的時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)的誕生無疑給科技種植提供了新方向。因此，今后農(nóng)業(yè)發(fā)展中要著力創(chuàng)新傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)，并進(jìn)行后IP時(shí)代相關(guān)技術(shù)的部署及后續(xù)研發(fā)，抓住邁向信息社會(huì)的時(shí)機(jī)。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例

3.1 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

目前，我國(guó)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展方面，現(xiàn)階段發(fā)展水平較高。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)實(shí)際上是指運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)管理工作的新型模式，在農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)中可以利用傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，獲取所監(jiān)測(cè)區(qū)域的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)作物的生長(zhǎng)、培育等工作進(jìn)行量化控制。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用模式，主要是通過地理信息系統(tǒng)采集相關(guān)區(qū)域作物生長(zhǎng)信息，利用田間管理信息系統(tǒng)提高農(nóng)作物管理的時(shí)效性，借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、遙感技術(shù)以及全球定位系統(tǒng)等作為輔助手段，具有較強(qiáng)的可操作性。立足作物生長(zhǎng)的所需條件，增加物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)，以求滿足作物生長(zhǎng)的具體需求，應(yīng)對(duì)實(shí)際操作中所可能出現(xiàn)的問題。積極利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把控投入成本，量化資源投入，在提高產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，以保護(hù)農(nóng)業(yè)資源為底線，幫助實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和信息化。與此同時(shí)，積極將信息技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)施使用和維護(hù)中，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

3.2 食品安全追溯中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物中的農(nóng)副產(chǎn)品的監(jiān)管和流通也受到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的影響，在對(duì)農(nóng)副產(chǎn)品出品控制和安全追溯過程中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠從對(duì)食品流通的各相關(guān)環(huán)節(jié)的把控上，增加農(nóng)副產(chǎn)品安全，降低安全隱患，增大經(jīng)濟(jì)效益，減少損耗，降低食品安全問題發(fā)生概率。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)食品供應(yīng)鏈的構(gòu)建，追溯整個(gè)流通過程鏈條，為食品安全提供保障，通過防偽標(biāo)簽、內(nèi)外碼防偽技術(shù)、安全防偽標(biāo)簽、二維碼防偽標(biāo)簽等信息追溯手段，利用重算法編碼技術(shù)，CCN算法+數(shù)據(jù)庫等技術(shù)支持。消費(fèi)者在消費(fèi)環(huán)節(jié)中可以獲取該農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的一切相關(guān)信息，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠幫助實(shí)現(xiàn)全程化把握，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量食品安全追溯。

3.3 農(nóng)業(yè)信息監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)信息監(jiān)測(cè)工作包含許多方面，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)市場(chǎng)信息監(jiān)測(cè)、量控制管理、產(chǎn)銷形式分析以及信息監(jiān)測(cè)成果的應(yīng)用等。在農(nóng)業(yè)信息監(jiān)測(cè)過程中，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)π畔⒌牟杉?、整理、監(jiān)控提供基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，幫助提高農(nóng)業(yè)信息監(jiān)測(cè)的效率和準(zhǔn)確性。如農(nóng)業(yè)環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)遠(yuǎn)程獲取大田或者溫室大棚內(nèi)部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度及視頻圖像，通過模型分析，可以自動(dòng)控制溫室濕簾風(fēng)機(jī)、噴淋滴灌、內(nèi)外遮陽、頂窗與側(cè)窗、加溫補(bǔ)光等設(shè)備。

同時(shí)，系統(tǒng)還可以通過手機(jī)、PDA、計(jì)算機(jī)等信息終端向管理者推送實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息、報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)溫室大棚信息化、智能化遠(yuǎn)程管理。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，田間農(nóng)作物的信息監(jiān)測(cè)工作包括針對(duì)農(nóng)作物的蟲害情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)土壤的酸堿度進(jìn)行控制，對(duì)生長(zhǎng)過程中作物施肥狀況進(jìn)行記錄和觀察等。信息監(jiān)測(cè)涵蓋廣義農(nóng)業(yè)的各個(gè)方面，不僅涉及種植活動(dòng)的方方面面，還涉及農(nóng)副產(chǎn)品加工、畜牧業(yè)以及漁業(yè)等，在這些領(lǐng)域?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，有利于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)。

4 結(jié)語

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用，符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需求。采取物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息化、科技化、現(xiàn)代化發(fā)展。在農(nóng)業(yè)發(fā)展的各個(gè)方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都能得到較好應(yīng)用。合理應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，有助于農(nóng)業(yè)發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。