淺談物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)及在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

李浩琪

淺談物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)及在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

李浩琪

（商洛學(xué)院陜西商洛726116）

農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的核心領(lǐng)域之一，同時也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應(yīng)用方面難度較大的一個領(lǐng)域。文章闡述了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的主要物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，分析了物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)在農(nóng)業(yè)資源、環(huán)境監(jiān)控、育種信息化、大田精準(zhǔn)作業(yè)、設(shè)施園藝物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、畜禽精細(xì)化管理以及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全追溯等方面的應(yīng)用，對未來農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)方向進(jìn)行了預(yù)測。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；核心技術(shù)；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；應(yīng)用

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和研究，國家相關(guān)部門已經(jīng)認(rèn)識到了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對于推動我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要作用，因此，國家相關(guān)部門在我國內(nèi)蒙古、新疆、江蘇等地區(qū)建立起了物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)發(fā)展基地，大力支持我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的發(fā)展和應(yīng)用。

1 物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)

1.1 感知識別技術(shù)

感知識別技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)獲取外界信息的基礎(chǔ)，通過感知識別技術(shù)，能夠通過對外界信息和相關(guān)物體進(jìn)行掃描、識別，并將相關(guān)信息以數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行存儲和傳播[1]。通過無限傳感器網(wǎng)絡(luò)利用各種類型的傳感器對物質(zhì)的性質(zhì)、環(huán)境狀態(tài)、行為模式等信息開展大規(guī)模、長期、實(shí)時的獲取，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。

1.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)

通過感知識別技術(shù)獲取到外界物質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息之后，相關(guān)數(shù)據(jù)信息的傳輸需要通過網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)進(jìn)行傳輸，而信息傳輸主要是通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并且在傳輸?shù)倪^程中通常需要使用到4G、5G等移動通信網(wǎng)絡(luò)、WiMAX技術(shù)以及藍(lán)牙技術(shù)[2]。

1.3 綜合應(yīng)用技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展既與其本身技術(shù)的更新迭代相關(guān)，也跟物聯(lián)網(wǎng)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用密切相關(guān)。只有將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到各行業(yè)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)才能夠與其他行業(yè)相互融合，使物聯(lián)網(wǎng)擁有更廣泛的應(yīng)用前景，并具備更多的功能。

2 物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用

2.1 農(nóng)業(yè)資源和環(huán)境監(jiān)控

對農(nóng)業(yè)資源和環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中重要的應(yīng)用方面。當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對農(nóng)業(yè)資源和環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控的主要方式分為兩個方面，一是通過近距離的無線傳感器對外界物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控，另一種則是通過遙感技術(shù)對外界物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控，通過綜合使用這兩種監(jiān)控方式，能夠?qū)r(nóng)產(chǎn)品生長環(huán)境、農(nóng)作物的生長情況和生長狀態(tài)做出精準(zhǔn)判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果決定是否為農(nóng)產(chǎn)品施肥、澆灌和進(jìn)行病蟲害治理[3]。當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)基地已經(jīng)采用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控手段對農(nóng)作物生長情況進(jìn)行監(jiān)控，通過物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)能夠?qū)r(nóng)作物大氣環(huán)境進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，分析大氣中二氧化碳濃度、分析大氣中是否存在有害物質(zhì)，同時還能夠?qū)r(nóng)作物的土壤環(huán)境進(jìn)行檢測，對土壤的PH、電導(dǎo)率和溶解氧等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

2.2 育種信息化

同一種農(nóng)作物的不同品種在抗倒能力、抗病蟲害能力以及產(chǎn)量方面都具有顯著差異，因此，如何培育抗倒能力和抗病蟲害能力強(qiáng)且產(chǎn)量較高的農(nóng)作物品種成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的一大關(guān)鍵。在品種培育過程中使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)Σ煌贩N的農(nóng)作物生長過程進(jìn)行全方位的監(jiān)控，掌握農(nóng)作物育種的細(xì)節(jié)信息，通過對這些細(xì)節(jié)信息的分析和研究，能夠幫助研究者選擇和培育出優(yōu)良的農(nóng)作物品種。當(dāng)前湖南“隆平高科”育種企業(yè)已經(jīng)廣泛使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行農(nóng)作物品種培育，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用大大提升了育種效率，加快了育種速度和育種流程的規(guī)范性與科學(xué)性。

2.3 大田精準(zhǔn)作業(yè)

運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對農(nóng)作物生長過程進(jìn)行全方位的監(jiān)控，并對監(jiān)控數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析后，相關(guān)研究人員能夠精準(zhǔn)判斷當(dāng)前農(nóng)作物的生長情況，并依據(jù)農(nóng)作物生長情況對農(nóng)作物灌溉、農(nóng)藥噴灑以及施肥工作進(jìn)行精細(xì)化管理，通過這樣精細(xì)化的操作一方面能夠節(jié)省水源、肥料以及減少農(nóng)藥的使用，另一方面也有利于農(nóng)作物更好地生長，從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價值[4]。當(dāng)前我國新疆地區(qū)的棉花種植過程中使用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對農(nóng)業(yè)進(jìn)行精準(zhǔn)作業(yè)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用，節(jié)省了10%左右的水肥，而棉花的產(chǎn)量卻同比增加了10%，由此可以判斷，在我國農(nóng)業(yè)種植中使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行大田精準(zhǔn)作業(yè)具有顯著的成效，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在未來大田精準(zhǔn)作業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.4 設(shè)施園藝物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對農(nóng)作物生長環(huán)境全方位的監(jiān)測，當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測在園藝種植中應(yīng)用較多。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)@藝作物的生長環(huán)境中的大氣濕度、土壤濕度、大氣二氧化碳含量、光照條件進(jìn)行精準(zhǔn)判斷，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)環(huán)境中的二氧化碳濃度、土壤濕度、光照條件以及大氣濕度不符合預(yù)設(shè)的農(nóng)作物最佳生長狀態(tài)時，專家通過電腦、手機(jī)等終端能夠?qū)ο嚓P(guān)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，將農(nóng)作物的生長環(huán)境調(diào)整到最佳狀態(tài)。不僅如此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還能夠?qū)r(nóng)作物是否存在病蟲害情況進(jìn)行預(yù)判，當(dāng)農(nóng)作物出現(xiàn)病蟲害風(fēng)險時，相關(guān)人員能夠提前采取相關(guān)措施進(jìn)行治理，在病蟲害發(fā)生之前，掐斷相關(guān)風(fēng)險，通過這一系列措施，能夠有效提升產(chǎn)品的品質(zhì)、增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.5 畜禽精細(xì)化管理

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖、生豬養(yǎng)殖和奶牛養(yǎng)殖中的應(yīng)用較為普遍，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)π笄莸纳L情況、生長周期、進(jìn)食周期進(jìn)行精準(zhǔn)的判斷，從而實(shí)現(xiàn)自動化喂食等操作，在更好地養(yǎng)殖畜禽的同時，也能夠節(jié)省勞動力。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對畜禽個體的體溫等情況進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測，還能夠?qū)π笄莸慕】登闆r進(jìn)行判斷和分析，這對于預(yù)防畜禽重大疫情具有重要作用。

2.6 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯

隨著人們生活水平的提升，當(dāng)前人們對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和農(nóng)產(chǎn)品安全越來越關(guān)注，而物聯(lián)網(wǎng)的使用能夠?qū)π笄菀约稗r(nóng)產(chǎn)品的生長信息進(jìn)行詳細(xì)記錄，不僅如此，還能夠?qū)π笄莸臋z疫信息、畜禽與農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)輸流程等進(jìn)行記錄。因此，消費(fèi)者在購買相關(guān)畜禽產(chǎn)品和農(nóng)產(chǎn)品時，能夠?qū)π笄莺娃r(nóng)產(chǎn)品的生長過程信息、運(yùn)輸信息等進(jìn)行全面詳細(xì)的了解。不僅如此，當(dāng)發(fā)生食品安全問題時，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能幫助相關(guān)監(jiān)管部門根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)信息追查造成食品安全問題出現(xiàn)的原因，進(jìn)而優(yōu)化后續(xù)的食品安全監(jiān)管，可以說物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用，對于提高我國食品衛(wèi)生安全效率和水平也具有重要意義。

3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)未來發(fā)展的重點(diǎn)

3.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息感知與識別技術(shù)

一方面，需要優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)信息感知技術(shù)在農(nóng)作物生長監(jiān)控中的應(yīng)用，農(nóng)作物的生長受到濕度、溫度、二氧化碳含量、pH等多方面因素的影響，因此物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)需要對農(nóng)作物生長過程中的這些信息進(jìn)行全面的監(jiān)控，為此需要進(jìn)一步提升傳感器技術(shù)，優(yōu)化傳感器軟硬件設(shè)施和算法，并組建無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前傳感器技術(shù)受到軟硬件設(shè)施水平和算法的限制，傳感器在時效性和適用性方面還存在一定的問題；需要優(yōu)化傳感器技術(shù)在畜禽生長中的作用，由于畜禽是能夠移動的生物，傳感器在感知畜禽生長信息和生長環(huán)境信息的過程中容易受到干擾，因此需要進(jìn)一步研究高精度RFID和DNA指紋圖譜識別技術(shù)，提升物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在畜禽養(yǎng)殖中的適用性，從而全面提高我國智能養(yǎng)殖水平。

3.2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)自組織網(wǎng)絡(luò)部署與信息傳輸技術(shù)

在實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要對傳感器進(jìn)行合理布置。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境較為復(fù)雜，如何將傳感器布置在合理的位置上，使得傳感器既能夠精準(zhǔn)感知農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息的同時，又能夠節(jié)省傳感器信息傳輸過程中對于能源的耗費(fèi)。

3.3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息融合與云計算技術(shù)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的使用不僅能夠提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，同時，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與云計算技術(shù)的結(jié)合能夠?qū)⑷珖秶鷥?nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息匯集到云計算平臺，建立基于云服務(wù)的跨行業(yè)、跨專業(yè)的數(shù)據(jù)庫，為政府監(jiān)測和決策提供科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。

3.4 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)管與服務(wù)質(zhì)量保障技術(shù)

加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)管和服務(wù)保障也同樣非常關(guān)鍵，為此，在今后的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展過程中要更加重視對RFID技術(shù)、EPC編碼、掃描技術(shù)和定位技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品銷售中的應(yīng)用，通過這些技術(shù)的使用使農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的所有信息處于公開狀態(tài)，使消費(fèi)者在購買農(nóng)產(chǎn)品的過程中能夠通過互聯(lián)網(wǎng)了解農(nóng)產(chǎn)品的相關(guān)信息，并依據(jù)這些信息來判斷農(nóng)產(chǎn)品的安全程度。不僅如此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中相關(guān)信息的記錄也有利于食品監(jiān)管部門對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)行有效監(jiān)督，從而更好地保障食品安全。

4 總結(jié)

盡管我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中已經(jīng)取得了一定的應(yīng)用成就，但由于我國物聯(lián)網(wǎng)軟硬件設(shè)施以及相關(guān)算法水平有限，加之物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用成本較高，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)暫時難以在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。因此，在未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)農(nóng)業(yè)應(yīng)用的研究領(lǐng)域中需要進(jìn)一步提高相關(guān)技術(shù)水平，并降低物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用成本，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的普及，使我國能夠逐步成為農(nóng)業(yè)智能化生產(chǎn)發(fā)展強(qiáng)國[5]。

[1]鄭紀(jì)業(yè),阮懷軍,封文杰,等.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與應(yīng)用領(lǐng)域研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2017,50(4):657-668.

[2]何勇,聶鵬程,劉飛.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與傳感儀器研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報,2013,44(10):216-226.

[3]熊本海,楊振剛,楊亮,等.中國畜牧業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2015,31(S1):237-246.

[4]歐陽春,曹萍,許偉.基于商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展框架與政策建議[J].商業(yè)經(jīng)濟(jì)研究,2019(24):131-134.

[5]翟凌宇,孫凱旋.基于云計算的智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云平臺[J].軟件,2020,41(1):258-262.

TP399

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2095-1205(2021)02-74-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2021.02.36