探索物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測中的實踐與應用

張 熙，冉一茜

貴州省銅仁市植保植檢站，貴州銅仁 554300

農(nóng)作物病蟲害是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素之一，傳統(tǒng)的監(jiān)測方法面臨著工作量大、成本高、效率低等問題。物聯(lián)網(wǎng)技術的出現(xiàn)為農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)技術以其廣泛的應用和強大的數(shù)據(jù)處理能力，為農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測提供了全新的解決方案[1]。通過將傳感器、網(wǎng)絡和云計算等技術相結合，物聯(lián)網(wǎng)技術可以實現(xiàn)對農(nóng)田環(huán)境和農(nóng)作物狀況的實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)病蟲害的跡象，并采取相應的防治措施，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更準確、更高效的農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測手段，有助于提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測中的應用策略包括明晰工作思路、強化技術研究、注重示范及試驗以及加強技術。通過這些應用和策略，物聯(lián)網(wǎng)技術可以幫助農(nóng)民實時監(jiān)測農(nóng)田狀況，及時發(fā)現(xiàn)病蟲害，并采取相應的防治措施，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量[2-3]。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術的內(nèi)涵分析

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，IOT)主要是通過互聯(lián)網(wǎng)將傳統(tǒng)的智能終端設備、嵌入式系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)相結合，使得各類物品、設備、傳感器等可以相互連接、交流和共享信息，形成一個廣泛的信息網(wǎng)絡。

該技術的主要特點包括以下幾個方面：第一，大規(guī)模連接性。物聯(lián)網(wǎng)技術可以連接各種各樣的設備，包括傳感器、智能家居設備、醫(yī)療設備、公共設施等等，將它們通過互聯(lián)網(wǎng)連接起來，形成一個龐大的網(wǎng)絡。第二，實時性。物聯(lián)網(wǎng)技術可以快速、實時處理和分析設備傳輸?shù)男畔ⅲ员慵皶r發(fā)現(xiàn)異常情況和問題。第三，智能化。物聯(lián)網(wǎng)技術可以對接各種算法和人工智能技術，通過數(shù)據(jù)分析、學習、預測和決策，提供更加智能化的服務。第四，安全性。隨著物聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量不斷增加，系統(tǒng)安全性也越來越受到關注。物聯(lián)網(wǎng)技術需要采取多種安全措施，包括數(shù)據(jù)加密、身份驗證、訪問控制等，以確保物聯(lián)網(wǎng)設備的安全性和信息的保密性。第五，開放性。物聯(lián)網(wǎng)技術可以在開放式的平臺上實現(xiàn)連接，并且可以通過標準協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換，使得不同的設備能夠進行互聯(lián)，實現(xiàn)更加高效的信息交互和共享。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測中的作用

物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測中起著重要的作用。通過將傳感器網(wǎng)絡和自動化控制技術應用于農(nóng)業(yè)領域，可以實現(xiàn)實時監(jiān)測和采集農(nóng)田環(huán)境信息，并能夠及時預警和控制農(nóng)作物病蟲害的發(fā)生和蔓延。具體而言，物聯(lián)網(wǎng)技術可以采集溫度、濕度、光照強度、二氧化碳濃度、風速等多種農(nóng)田環(huán)境信息，并將這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸?shù)皆贫诉M行處理和分析。利用這些數(shù)據(jù)，可以開發(fā)出病蟲害預警系統(tǒng)，及時掌握農(nóng)田病蟲害的發(fā)展趨勢，并采取相應的防控措施。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術還可以結合機器學習算法，對農(nóng)田環(huán)境進行分析和建模，從而更加精準地預測和預防農(nóng)作物病蟲害的發(fā)生。這些技術的應用，可以提高農(nóng)民的生產(chǎn)效率，降低農(nóng)作物病蟲害的損失，對保障國家糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測中的具體應用

3.1 遠程監(jiān)控與控制

通過物聯(lián)網(wǎng)技術，可以遠程監(jiān)測農(nóng)田的環(huán)境狀況和農(nóng)作物的生長情況。傳感器分布在農(nóng)田中，可以實時采集溫度、濕度、土壤濕度、光照強度等信息，并通過網(wǎng)絡傳輸?shù)街醒敕掌鱗4]。相關人員可以隨時通過智能手機、平板電腦或電腦遠程查看這些數(shù)據(jù)，了解農(nóng)田的實時情況。

除了遠程監(jiān)測，物聯(lián)網(wǎng)技術還可以實現(xiàn)遠程控制，使農(nóng)民能夠及時采取行動。農(nóng)民可以通過手機等終端設備，遠程控制灌溉系統(tǒng)、噴灌設備、溫室通風系統(tǒng)等。例如，當傳感器監(jiān)測到土壤濕度過低時，農(nóng)民可以通過手機遠程啟動灌溉系統(tǒng)，自動給農(nóng)田補水，保持適宜的濕度。此外，借助無人機進行農(nóng)田巡視，不僅覆蓋范圍更廣，而且能夠獲取更多的信息，還可以直接利用噴霧功能進行農(nóng)藥噴灑，防治病蟲害。

3.2 氣象數(shù)據(jù)自動檢測

田間氣象數(shù)據(jù)自動檢測系統(tǒng)由多個傳感器組成，通過這些傳感器可以監(jiān)測溫度、濕度、光照、風速等氣象數(shù)據(jù)，并實時記錄和上傳數(shù)據(jù)到云平臺。系統(tǒng)還配備自主診斷功能，當出現(xiàn)故障時，會自動發(fā)出警報并通知管理人員進行處理。通過物聯(lián)網(wǎng)技術，農(nóng)場主可以實時了解田間氣象數(shù)據(jù)的變化情況，包括溫度、濕度、光照、風速等，從而更好地控制氣象條件，以適應不同的農(nóng)作物的生長需求。同時，系統(tǒng)還可以分析和比對歷史氣象數(shù)據(jù)，提出相應建議以優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

3.3 蟲情自動測報燈

蟲情自動測報燈是一種集智能感知、數(shù)據(jù)傳輸和分析報告于一身的新型智能設備，可以實現(xiàn)對農(nóng)田內(nèi)害蟲發(fā)生情況的實時監(jiān)測。蟲情自動測報燈可通過與物聯(lián)網(wǎng)連接，將實時采集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，進行數(shù)據(jù)分析和處理，并通過智能算法的處理和分析，快速判斷出農(nóng)田內(nèi)害蟲的種類和數(shù)量。一旦發(fā)現(xiàn)害蟲密度超過安全標準，智能報警系統(tǒng)就會自動發(fā)出警報，提醒農(nóng)民及時采取相應的防治措施。蟲情自動測報燈采用太陽能供電，在無需外接電源的情況下，可以實現(xiàn)長時間不間斷運行，大大降低了維護和使用成本，同時也降低了對環(huán)境的污染[3]。

3.4 性誘監(jiān)測誘捕器

性誘監(jiān)測誘捕器是基于昆蟲特定的性信息素和性激素誘導同種異性尋找繁殖伴侶的生物誘捕器。采用這種技術可以誘捕和監(jiān)測農(nóng)作物病蟲害昆蟲，為相關農(nóng)業(yè)管理提供科學依據(jù)。在實際應用中，設立性誘監(jiān)測誘捕器可以實時監(jiān)測、記錄和預警昆蟲種群變化和種類組成。

通過物聯(lián)網(wǎng)技術，性誘監(jiān)測誘捕器的監(jiān)測效果可以得到進一步優(yōu)化。通過傳感器實時監(jiān)測誘捕器內(nèi)昆蟲的數(shù)量和種類信息，并結合云計算技術和人工智能算法，可以獲得更加準確的農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測結果，同時還可以實現(xiàn)遠程監(jiān)測和管理。此外，還可以通過移動網(wǎng)絡使得監(jiān)測信息更加及時和精準。

3.5 固定式孢子捕捉儀

固定式孢子捕捉儀屬于智能設備，能夠在空氣中捕捉多種不同類型的真菌孢子，從而精確掌握作物在不同季節(jié)的感染情況。該設備配合物聯(lián)網(wǎng)傳感器和云計算技術，可以實時監(jiān)測田間孢子的數(shù)量、類型、分布情況等數(shù)據(jù)，并通過大數(shù)據(jù)分析技術對病蟲害的危害程度進行預測和評估。通過使用固定式孢子捕捉儀，農(nóng)作物的病害監(jiān)測更加準確、高效，農(nóng)民能夠采取有針對性的措施進行治療和預防。該技術的應用也可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更加精準的數(shù)據(jù)支持，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量，并減少農(nóng)藥和化肥的使用量，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測中的應用策略

4.1 明晰工作思路

第一，明確農(nóng)作物病蟲害的檢測方式和需要監(jiān)測的因素，如農(nóng)作物的種類，生長環(huán)境以及可能的病蟲害種類等，確定物聯(lián)網(wǎng)技術的應用范圍和目標。在農(nóng)作物種植地域內(nèi)設立一個物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡，收集各種環(huán)境數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、氣壓、光照等，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆朴嬎阆到y(tǒng)進行分析和處理。通過分析這些數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并預測可能的病蟲害暴發(fā)。

第二，利用圖像識別、機器學習和數(shù)據(jù)挖掘等技術，分析和處理收集到的數(shù)據(jù)，識別病蟲害的類型和發(fā)生程度?；跀?shù)據(jù)分析結果，開發(fā)預警系統(tǒng)和決策支持工具。預警系統(tǒng)可以及時發(fā)出警報，提醒農(nóng)民病蟲害的風險情況。決策支持工具則可以為農(nóng)民提供科學的防治建議和作物管理策略[4]。

第三，在應用物聯(lián)網(wǎng)技術的農(nóng)田中，進行現(xiàn)場宣傳和培訓工作。向農(nóng)民介紹物聯(lián)網(wǎng)技術的優(yōu)勢和使用方法，并提供技術支持和培訓，確保農(nóng)民能夠正確操作和利用相關設備和系統(tǒng)。不斷收集用戶反饋和監(jiān)測數(shù)據(jù)，并進行持續(xù)改進和優(yōu)化。根據(jù)不同農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和病蟲害特點，調(diào)整和優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，提升監(jiān)測和預警的準確性和效果。

4.2 強化技術研究

在物聯(lián)網(wǎng)技術的支撐下，農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測可以實現(xiàn)智能化、無人化。強化技術研究是實現(xiàn)這一目標的關鍵步驟之一。在實際應用中，需要結合不同的物聯(lián)網(wǎng)技術手段，如無線傳感器網(wǎng)絡、云計算平臺、物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)等，進行病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲和分析，最終形成智能化的病蟲害監(jiān)測系統(tǒng)。

針對不同的農(nóng)作物和病蟲害種類，可以選擇不同的物聯(lián)網(wǎng)技術手段和監(jiān)測策略。例如：對于棉花的病蟲害，可以采用基于圖像識別技術的智能化監(jiān)測策略，通過圖像采集、處理和比對等技術手段實現(xiàn)對棉花病蟲害的快速檢測和定位；對于果樹病蟲害監(jiān)測，可以采用基于光譜特征的技術手段，通過對果樹反射光譜進行檢測和分析，實現(xiàn)對果樹病蟲害的智能診斷和預警等。

此外，發(fā)展基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能農(nóng)藥噴施系統(tǒng)，能夠根據(jù)病蟲害檢測結果以及作物生長狀態(tài)等信息實現(xiàn)農(nóng)藥的精準噴灑，提高農(nóng)藥的使用效率，減少對環(huán)境的污染。同時，將研究物聯(lián)網(wǎng)技術與其他農(nóng)業(yè)技術的集成，如遙感技術、無人機和人工智能等，可以進一步提高農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測的效果和效率，實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的融合和分析，同時使其能夠應對不同規(guī)模和類型的農(nóng)田環(huán)境。

4.3 注重示范及試驗

第一，選擇具有典型農(nóng)作物病蟲害問題和代表性農(nóng)田環(huán)境的示范區(qū)域[5]?？紤]不同農(nóng)作物類型、地理位置和氣候條件的因素，確保示范的普適性和可推廣性。

第二，建立與農(nóng)業(yè)相關機構、農(nóng)民合作社和科研機構等的合作伙伴關系，共同開展物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測中的試驗與示范工作。合作伙伴的參與能夠提供實際的農(nóng)田環(huán)境和運營經(jīng)驗，確保技術的可行性和實用性[6]。

第三，在示范區(qū)域內(nèi)部署物聯(lián)網(wǎng)設備，如傳感器節(jié)點、數(shù)據(jù)采集器和通信網(wǎng)關等，確保設備的數(shù)量和分布能夠充分覆蓋監(jiān)測區(qū)域，并保證數(shù)據(jù)的可靠性和準確性。同時，關注設備的實施成本和維護成本，以提高技術的可持續(xù)性。

第四，利用物聯(lián)網(wǎng)設備實時采集農(nóng)作物病蟲害相關數(shù)據(jù)，包括環(huán)境參數(shù)和病蟲害指標等，確保數(shù)據(jù)采集的完整性和一致性。同時，加強對監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制和質(zhì)量評估，提高數(shù)據(jù)的可信度和可用性。

第五，基于采集的數(shù)據(jù)進行技術驗證和評估。通過與傳統(tǒng)監(jiān)測方法的對比，評估物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測中的效果和優(yōu)勢。重點關注技術對監(jiān)測精度、實時性、成本、效益的影響。

第六，總結示范與試驗的經(jīng)驗和教訓，形成操作手冊和技術指南。推廣經(jīng)驗可行的應用策略和技術方法，向更多農(nóng)田區(qū)域推廣物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測中的應用。鼓勵農(nóng)民采納物聯(lián)網(wǎng)技術，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化和可持續(xù)發(fā)展。

只有在實際生產(chǎn)過程中進行科學的試驗，并進行適當?shù)氖痉锻茝V，才能使物聯(lián)網(wǎng)技術真正在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到應用[7-8]。

4.4 加強對人才的業(yè)務技術培訓

第一，技術人員需要具備相關技術知識和技能，包括傳感器、物聯(lián)網(wǎng)通信技術、數(shù)據(jù)處理算法等方面的知識，并了解農(nóng)業(yè)領域的專業(yè)知識，包括作物生長和病蟲害的相關情況等，從而更好地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供服務。

第二，相關部門應制定詳細的培訓計劃，包括物聯(lián)網(wǎng)技術的基礎知識、傳感器的選擇和部署、數(shù)據(jù)采集與處理等方面的內(nèi)容，并根據(jù)技術人員的現(xiàn)有知識水平和實際需求定制培訓內(nèi)容，注重實操和案例分析。采用多種培訓方式，如培訓課程、工作坊、研討會和現(xiàn)場實訓等，以滿足不同技術人員的學習需求。同時，結合互動討論、案例演示和實際操作等形式，提高培訓的實效性和參與度。

第三，聘請物聯(lián)網(wǎng)技術領域的專家作為培訓講師，或建立專業(yè)團隊進行培訓。專家團隊應具備豐富的實踐經(jīng)驗和教學能力，能夠向技術人員傳授物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測中的實際應用知識。培訓過程，應注重實踐環(huán)節(jié)和案例分析，通過實際操作和具體案例的講解，幫助技術人員深入了解物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測中的應用方法和解決方案[9]。此外，可以組織技術人員參觀示范農(nóng)田，親身體驗物聯(lián)網(wǎng)技術的應用效果。培訓結束后，建立跟進機制，持續(xù)關注技術人員的學習情況和應用效果。定期評估培訓的成果和效果，并根據(jù)反饋意見和實際需求，進行培訓計劃的修訂和優(yōu)化[10-11]。

通過加強對技術人員的培訓，提升其物聯(lián)網(wǎng)技術的理論知識和實踐能力，可以更好地推動物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測中的應用。同時，技術人員的專業(yè)能力提升也為農(nóng)民提供了更全面、準確的農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測服務[12]。

5 結束語

物聯(lián)網(wǎng)技術可以大幅提高農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測效率，降低人力資源成本，提高監(jiān)測的準確性和精度，有助于預防和控制病蟲害的暴發(fā)，有利于為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了更精準、高效的保障，同時也為農(nóng)民提供了更加便捷的農(nóng)業(yè)信息服務。在使用物聯(lián)網(wǎng)技術的過程中，也要注意物聯(lián)網(wǎng)技術帶來的風險和挑戰(zhàn)，應重點關注數(shù)據(jù)的保護和安全[13]。同時，物聯(lián)網(wǎng)技術也需要不斷跟進和升級，以適應農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的變化和發(fā)展。