基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展探究*

韓二鋒 ，姚 斌

（浙江農(nóng)業(yè)商貿(mào)職業(yè)學(xué)院，浙江 紹興 312088）

智慧農(nóng)業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、無線通信技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可視化遠(yuǎn)程診斷、農(nóng)業(yè)災(zāi)害預(yù)警等功能，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化管理。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于溫室大棚溫度控制、農(nóng)田灌溉管理、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物流當(dāng)中，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，取得了良好的應(yīng)用效果。然而，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用中還存在較多不足，主要體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)程緩慢、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、技術(shù)條件不成熟、相關(guān)領(lǐng)域人才匱乏等方面。針對(duì)這些問題，政府部門需要積極推進(jìn)“智慧農(nóng)業(yè)”中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)的現(xiàn)代化水平。

1 智慧農(nóng)業(yè)的系統(tǒng)組成與基本架構(gòu)

1.1 智慧農(nóng)業(yè)的系統(tǒng)架構(gòu)

智慧農(nóng)業(yè)的系統(tǒng)架構(gòu)主要包含了四個(gè)部分，分別是數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)傳送、數(shù)據(jù)平臺(tái)、終端展現(xiàn)。其中，數(shù)據(jù)采集是整個(gè)智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)部分，這一部分需要運(yùn)用無線傳感器、圖像采集設(shè)備、繼電器控制設(shè)備等；網(wǎng)絡(luò)傳送是指通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸農(nóng)作物的生長數(shù)據(jù)、外界環(huán)境數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)監(jiān)控、實(shí)時(shí)報(bào)警，用戶可以通過數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；終端展現(xiàn)是指用戶通過手機(jī)、電腦等終端查看農(nóng)作物種植的信息，開展數(shù)據(jù)查詢、設(shè)備調(diào)節(jié)。在整個(gè)智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，傳感器能夠?qū)囟取穸?、光照情況等信息進(jìn)行采集，通過網(wǎng)絡(luò)傳送的方法傳遞給數(shù)據(jù)平臺(tái)，用戶可以在終端設(shè)備上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測[1]。圖像采集設(shè)備能夠?qū)厥掖笈镏械那闆r以圖像的方式記錄下來，最終傳輸?shù)絇C 終端，用戶可以據(jù)此進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。通過利用智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的繼電器控制設(shè)備，用戶可以控制自動(dòng)澆灌設(shè)備、卷簾、風(fēng)機(jī)等農(nóng)業(yè)設(shè)施，對(duì)農(nóng)作物的生長環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)還具有警報(bào)功能，用戶可以對(duì)觸發(fā)警報(bào)的事件進(jìn)行設(shè)置。

1.2 智慧農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)

信息感知、信息傳輸、信息處理是智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中的重要內(nèi)容，信息感知是指農(nóng)業(yè)種植信息收集，在完成信息數(shù)據(jù)的收集后，系統(tǒng)需要對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，最終完成信息處理，輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策。

1.2.1 信息感知技術(shù)

智慧農(nóng)業(yè)中的信息感知技術(shù)包含了GPS 技術(shù)、RFID 技術(shù)、遙感技術(shù)、農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)。其中，GPS技術(shù)是追蹤定位技術(shù)，能夠幫助技術(shù)人員掌握不同區(qū)域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精準(zhǔn)化操作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。RFID 技術(shù)是無線射頻識(shí)別技術(shù)，用于識(shí)別目標(biāo)對(duì)象[2]。遙感技術(shù)能夠幫助技術(shù)人員監(jiān)測農(nóng)作物的長勢(shì)。農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)是智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)，該技術(shù)能夠通過傳感器監(jiān)測農(nóng)作物生長過程中的空氣濕度、光照強(qiáng)度等重要信息。

1.2.2 信息傳輸技術(shù)

信息傳輸技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)當(dāng)中相當(dāng)于一個(gè)“橋梁”。當(dāng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成了農(nóng)作物生長信息采集后，需要通過無線傳感技術(shù)把信息傳輸給數(shù)據(jù)平臺(tái)，最終實(shí)現(xiàn)終端展現(xiàn)，為用戶提供幫助。無線傳感網(wǎng)絡(luò)由監(jiān)測區(qū)域中的大量傳感器節(jié)點(diǎn)組成，能夠?qū)崿F(xiàn)全面覆蓋，是信息傳輸?shù)谋厝宦窂健?/p>

1.2.3 信息處理技術(shù)

經(jīng)過了信息感知、信息傳輸之后，智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)還需要對(duì)各類信息進(jìn)行處理，綜合評(píng)價(jià)農(nóng)作物的生長情況。在實(shí)踐中，智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的信息處理技術(shù)包含了云計(jì)算技術(shù)、GIS 技術(shù)、決策支持系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等，這些信息處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的必要手段，能夠進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)控制，推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展[3]。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模式分析

2.1 休閑農(nóng)業(yè)發(fā)展模式

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展衍生出了休閑農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，這種新型的發(fā)展模式能夠?qū)⑥r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其他的旅游項(xiàng)目結(jié)合起來，進(jìn)一步強(qiáng)化農(nóng)業(yè)的服務(wù)功能。休閑農(nóng)業(yè)發(fā)展模式具有創(chuàng)新性、復(fù)合性、多功能的特點(diǎn)，是物聯(lián)網(wǎng)信息時(shí)代獨(dú)有的農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和農(nóng)村生活方式，有利于拓寬農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈。當(dāng)前，我國很多地區(qū)在智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展中開發(fā)了農(nóng)產(chǎn)品采摘、農(nóng)業(yè)休閑娛樂等項(xiàng)目，積極發(fā)展農(nóng)家樂，對(duì)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用[4]。近年來，我國的休閑旅游農(nóng)業(yè)獲得了快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和農(nóng)業(yè)休閑旅游的融合程度不斷加深，智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展模式獲得了更新和優(yōu)化。

2.2 農(nóng)村電商發(fā)展模式

農(nóng)村電商發(fā)展模式融合了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代化技術(shù)，有效促進(jìn)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全面提高了農(nóng)業(yè)信息資源的利用效率。農(nóng)村電商發(fā)展模式融合了共享經(jīng)濟(jì)理念，能夠讓廣大農(nóng)民積極參與進(jìn)來，成為農(nóng)產(chǎn)品的直接銷售者，同時(shí)還能讓城市居民買到優(yōu)質(zhì)、新鮮的農(nóng)產(chǎn)品，全面優(yōu)化資源配置，推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在實(shí)踐當(dāng)中，農(nóng)村電商發(fā)展模式能夠有效避免農(nóng)產(chǎn)品滯銷，促進(jìn)蔬菜、水果等農(nóng)作物的銷售，有利于優(yōu)化農(nóng)村市場的生產(chǎn)、流通、銷售環(huán)節(jié)，進(jìn)一步彰顯智慧農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢(shì)[5]。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的具體策略

3.1 加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，合理規(guī)劃農(nóng)業(yè)發(fā)展格局

為進(jìn)一步加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，政府有關(guān)部門需要全面加強(qiáng)智慧農(nóng)業(yè)的頂層設(shè)計(jì)，建立覆蓋全過程的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全監(jiān)管制度，完善智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的相關(guān)法律法規(guī)，優(yōu)化智慧農(nóng)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)體系。地方政府需要落實(shí)屬地管理責(zé)任、生產(chǎn)經(jīng)營主體責(zé)任，為智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。首先，地方政府部門需要將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合起來，為區(qū)域內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)參與者、管理人員提供一個(gè)方便、快捷、現(xiàn)代化的環(huán)境，構(gòu)建信息化、智能化的農(nóng)業(yè)管理和服務(wù)形態(tài)，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源管理，開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)控制。其次，地方政府部門還需要做到合理布局，對(duì)區(qū)域內(nèi)的種植產(chǎn)業(yè)園、農(nóng)業(yè)企業(yè)孵化園、農(nóng)產(chǎn)品加工園等進(jìn)行合理規(guī)劃，積極推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)走向生態(tài)化、綠色化[6]。通過加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，智慧農(nóng)業(yè)能夠得到政策的支持，整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈條能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，不同地域的農(nóng)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢(shì)能夠展現(xiàn)出來[7]。

3.2 突破技術(shù)瓶頸，運(yùn)用5G技術(shù)加強(qiáng)管理

在傳統(tǒng)的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中，技術(shù)問題比較突出，我國的農(nóng)業(yè)從業(yè)者受教育程度較低，對(duì)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、信息技術(shù)平臺(tái)的應(yīng)用能力較弱，農(nóng)民難以科學(xué)應(yīng)用現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。此外，智慧農(nóng)業(yè)在發(fā)展中本身還存在技術(shù)方面的漏洞，需要在技術(shù)層面獲得提升。在這種情況下，政府有關(guān)部門首先要對(duì)廣大農(nóng)民開展技術(shù)培訓(xùn)，一方面要提高農(nóng)民的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技能，另一方面還要讓農(nóng)民了解智慧農(nóng)業(yè)的相關(guān)知識(shí)，掌握先進(jìn)的信息化技術(shù)，優(yōu)化農(nóng)民的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)理念。在實(shí)踐當(dāng)中，政府部門可以通過“線上培訓(xùn)+線下活動(dòng)”的方式對(duì)農(nóng)民展開培訓(xùn)，讓農(nóng)民了解數(shù)據(jù)采集構(gòu)架技術(shù)、傳感器技術(shù)、智能灌溉技術(shù)、精準(zhǔn)施肥技術(shù)、病蟲害預(yù)報(bào)及防治技術(shù)等，讓農(nóng)民真正成為智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中的生產(chǎn)者、管理者、應(yīng)用者。除此之外，有關(guān)部門還需要突破智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中的技術(shù)瓶頸，全面加強(qiáng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。在實(shí)踐當(dāng)中，政府部門需要在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中引入5G 技術(shù)，將5G 技術(shù)與智慧農(nóng)業(yè)的其他前沿技術(shù)融合起來，實(shí)現(xiàn)智能控制。5G 技術(shù)是新一代的移動(dòng)通信系統(tǒng)，擁有更高的傳輸速度，能夠?qū)崿F(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中海量信息的傳輸[8]。通過引入5G 技術(shù)，智慧農(nóng)業(yè)在發(fā)展過程中能夠更好地實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化管理和智能化控制，種植人員能夠通過智能管理平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，嚴(yán)格把控作物生長的各個(gè)環(huán)節(jié)，做到精準(zhǔn)灌溉、精準(zhǔn)施肥，減少農(nóng)藥用量，對(duì)作物實(shí)施精細(xì)化管理。

3.3 推廣智慧農(nóng)機(jī)，夯實(shí)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)

農(nóng)機(jī)裝備在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中具有十分重要的地位，只有全面推廣智慧農(nóng)機(jī)，充分發(fā)揮高新技術(shù)的作用，才能推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。智慧農(nóng)機(jī)是指配備了中央辦公室的智能農(nóng)機(jī)，融合了云計(jì)算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，是新一代的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備。當(dāng)前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的智慧農(nóng)機(jī)包含了植保無人機(jī)、無人駕駛果園管理機(jī)、履帶田間搬運(yùn)車、農(nóng)用機(jī)器人、智能拖拉機(jī)等，新一代的智慧農(nóng)機(jī)設(shè)備具有數(shù)字化、智能化、無人化的特點(diǎn)，有利于促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加省時(shí)省力。例如，在2021 年，山東濰坊某企業(yè)研發(fā)了大馬力的無人駕駛拖拉機(jī)，采用了北斗定位系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的遠(yuǎn)程操作，實(shí)現(xiàn)±2.5 cm 的高精度定位，可以在農(nóng)作物耕種、管理及收獲的各個(gè)環(huán)節(jié)中充分發(fā)揮作用。在智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展中，政府部門需要積極引入新型的智慧農(nóng)機(jī)，將智慧農(nóng)機(jī)應(yīng)用于育種、除草、采摘、分揀、包裝等多個(gè)環(huán)節(jié)中，實(shí)現(xiàn)“耕、種、管、收”全過程管理[6]。

3.4 加快人才培養(yǎng)，滿足智慧農(nóng)業(yè)人才需求

在智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才至關(guān)重要，無論是智慧農(nóng)機(jī)的應(yīng)用，還是農(nóng)民的技術(shù)培訓(xùn)，都需要物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才，只有確保人才供應(yīng)，才能滿足智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求。作為地方政府部門，需要制定農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，與高校進(jìn)行合作，共同確立物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才培養(yǎng)計(jì)劃，將更多的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技術(shù)人才引入到農(nóng)業(yè)發(fā)展當(dāng)中，推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)的進(jìn)步。在智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展中，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的缺口較大，具體可以分為應(yīng)用技術(shù)服務(wù)型人才和研發(fā)型人才[9]。其中，應(yīng)用技術(shù)服務(wù)型人才是指服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一線人員，這類人才不但具備專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)，還擁有一定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，在工作中需要直接面向終端用戶。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)型人才是指承擔(dān)新技術(shù)開發(fā)、新設(shè)備生產(chǎn)的人才，這部分人才需要具備更高的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)水平，在實(shí)踐工作中需要加強(qiáng)對(duì)新設(shè)備的調(diào)試和實(shí)驗(yàn)，在技術(shù)層面進(jìn)行創(chuàng)新。政府部門需要構(gòu)建完善的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)體系，全面加大人才培養(yǎng)力度，制定科學(xué)的人才培養(yǎng)計(jì)劃，這樣才能滿足物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對(duì)人才的需求[10]。

4 結(jié)語

智慧農(nóng)業(yè)是一種能夠全面提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、科學(xué)分配農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源的新型發(fā)展模式[11-12]。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展速度越來越快，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能夠和農(nóng)產(chǎn)品加工、銷售等環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系起來，農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平得到了提升[13-14]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁┲悄芑霓r(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)，方便用戶遠(yuǎn)程操控，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的進(jìn)步。在未來的農(nóng)業(yè)發(fā)展中，智慧農(nóng)業(yè)需要依靠技術(shù)、人才、政策、設(shè)備等基礎(chǔ)要素，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種植和農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、銷售等過程中，全面提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化水平。