農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的意義_農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的功能_農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用 - 全文

　　什么是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

　　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，即通過各種儀器儀表實(shí)時(shí)顯示或作為自動控制的參變量參與到自動控制中的物聯(lián)網(wǎng)?？梢詾闇厥揖珳?zhǔn)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)，達(dá)到增產(chǎn)、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長周期、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

　　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)一般應(yīng)用是將大量的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)， 通過各種傳感器采集信息， 以幫助農(nóng)民及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題， 并且準(zhǔn)確地確定發(fā)生問題的位置， 這樣農(nóng)業(yè)將逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機(jī)械的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式，從而大量使用各種自動化、智能化、遠(yuǎn)程控制的生產(chǎn)設(shè)備。

　　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)原理

　　在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品（商品）能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用射頻自動識別（RFID）技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品（商品）的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。

　　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的功能

　　實(shí)時(shí)監(jiān)測功能

　　通過傳感設(shè)備實(shí)時(shí)采集溫室（大棚）內(nèi)的空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳、光照、土壤水分、土壤溫度、棚外溫度與風(fēng)速等數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)通過移動通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸給服務(wù)管理平臺，服務(wù)管理平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

　　遠(yuǎn)程控制功能

　　針對條件較好的大棚，安裝有電動卷簾，排風(fēng)機(jī)，電動灌溉系統(tǒng)等機(jī)電設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。農(nóng)戶可通過手機(jī)或電腦登錄系統(tǒng)，控制溫室內(nèi)的水閥、排風(fēng)機(jī)、卷簾機(jī)的開關(guān)；也可設(shè)定好控制邏輯，系統(tǒng)會根據(jù)內(nèi)外情況自動開啟或關(guān)閉卷簾機(jī)、水閥、風(fēng)機(jī)等大棚機(jī)電設(shè)備。

　　查詢功能

　　農(nóng)戶使用手機(jī)或電腦登錄系統(tǒng)后，可以實(shí)時(shí)查詢溫室（大棚）內(nèi)的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)、歷史溫濕度曲線、歷史機(jī)電設(shè)備操作記錄、歷史照片等信息； 登錄系統(tǒng)后，還可以查詢當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)政策、市場行情、供求信息、專家通告等，實(shí)現(xiàn)有針對性的綜合信息服務(wù)。

　　警告功能

　　警告功能需預(yù)先設(shè)定適合條件的上限值和下限值，設(shè)定值可根據(jù)農(nóng)作物種類、生長周期和季節(jié)的變化進(jìn)行修改。 當(dāng)某個(gè)數(shù)據(jù)超出限值時(shí)，系統(tǒng)立即將警告信息發(fā)送給相應(yīng)的農(nóng)戶，提示農(nóng)戶及時(shí)采取措施。

　　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢

　　1、科學(xué)栽培：經(jīng)過傳感器數(shù)據(jù)剖析可斷定土壤適合栽培的作物種類，經(jīng)過氣候環(huán)境傳感器能夠?qū)崟r(shí)收集作物成長環(huán)境數(shù)據(jù)。

　　2、精準(zhǔn)操控：經(jīng)過布置的各種傳感器，體系迅速依照作物成長的請求對栽培基地的溫濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度等進(jìn)行調(diào)控。

　　3、進(jìn)步功率：與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)栽培方法不一樣，物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)栽培方法根本完成體系主動化智能化和長途化。比手工栽培模式更精準(zhǔn)更高效。

　　4、綠色農(nóng)業(yè)：傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)很難將栽培過程中的一切監(jiān)測數(shù)據(jù)完好記錄下來，而物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)可經(jīng)過各種監(jiān)控傳感器和網(wǎng)路體系將一切監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)保存，便于農(nóng)商品的追根溯源，完成農(nóng)業(yè)出產(chǎn)的綠色無公害化。

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息化中的實(shí)際應(yīng)用

　　在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，要完成人與人、人與物、物與物相連的物聯(lián)網(wǎng)，可以利用各種傳感設(shè)備和識別技術(shù)等記錄農(nóng)作物的生長過程、成熟時(shí)間、運(yùn)輸過程、儲存環(huán)境等信息，來確保農(nóng)畜產(chǎn)品和食品的安全。在農(nóng)產(chǎn)品和食品流通領(lǐng)域，各種識別技術(shù)和傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可以對農(nóng)產(chǎn)品實(shí)行從農(nóng)田到餐桌、從生產(chǎn)到流通這一整個(gè)的全過程的智能監(jiān)控。在不同供應(yīng)鏈之間，食品追溯系統(tǒng)完成了對農(nóng)畜產(chǎn)品和食品質(zhì)量信息的無縫銜接，不僅使農(nóng)畜產(chǎn)品和食品的運(yùn)輸過程得以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化記錄，同時(shí)也使農(nóng)畜產(chǎn)品和食品的質(zhì)量在很大程度上得到了提高。

　　1.農(nóng)業(yè)病蟲災(zāi)害的檢測與防治

　　農(nóng)作物生長期間發(fā)生的病蟲災(zāi)害將會對農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)生顯著的影響，災(zāi)害發(fā)生嚴(yán)重的地方，農(nóng)作物會出現(xiàn)很大程度上的減產(chǎn)，同時(shí)也會使農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量發(fā)生明顯的下降。在發(fā)生病蟲災(zāi)害的地方，農(nóng)產(chǎn)品由于帶有較高的危險(xiǎn)性，所以不但不能出口到其他國家，而且也不能在國內(nèi)市場上進(jìn)行銷售。病蟲災(zāi)害的發(fā)生不僅會影響到農(nóng)業(yè)商品經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，而且會使人民生活水平的質(zhì)量和身體健康素質(zhì)的提高有所減緩。所以從某種意義上來說，農(nóng)作物的病蟲害不僅阻礙了當(dāng)?shù)氐胤浇?jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，更是對中國的糧食產(chǎn)量與質(zhì)量、食品安全與衛(wèi)生產(chǎn)生了重大的影響。到目前為止，各種各樣的病害蟲，特別是同時(shí)具有危害性較強(qiáng)的同一種害蟲可能會在很大程度上影響到多種農(nóng)作物的生長。

　　針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中發(fā)生的一系列病蟲災(zāi)害現(xiàn)象，在農(nóng)業(yè)病蟲害信息監(jiān)測系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng)通過利用各種具有害蟲傳感功能的監(jiān)測傳感器來完成對病蟲害全天24小時(shí)的信息監(jiān)測、傳輸和收集。從整體結(jié)構(gòu)上看，農(nóng)業(yè)病蟲害監(jiān)測信息系統(tǒng)的關(guān)鍵主要分為四大部分：網(wǎng)絡(luò)感知節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)、監(jiān)測信息的采集、傳感技術(shù)、無線通信技術(shù)以及數(shù)據(jù)智能化處理［9］。傳統(tǒng)的害蟲監(jiān)測手段最重要的是利用昆蟲間化學(xué)信息的交流和物理學(xué)的反應(yīng)，普遍使用的是性引誘劑和黑光燈。然而，這種監(jiān)測手段具有許多弊端，它不僅需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，還需要較多的人力和物力支持，更嚴(yán)重不足的是收集到的害蟲數(shù)據(jù)利用率非常低。為了避免此類弊端，信息監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)對害蟲群密度的發(fā)熱獲取相關(guān)信息，同時(shí)與傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)相組合。傳感器技術(shù)、聲音信號技術(shù)和3S技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)，除了能夠較好的對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各種各樣的病害蟲進(jìn)行自動監(jiān)測和計(jì)數(shù)之外，還可以使每畝的農(nóng)藥和化肥的平均施用量減少到10%以上，產(chǎn)量提高到5%-10%。

　　2.智能化管理控制

　　現(xiàn)在，智能化管理控制被廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。通過在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對種植地采用智能化控制與采集系統(tǒng)，可對種植地的土壤濕度、空氣濕度、溫度等生態(tài)環(huán)境進(jìn)行檢測。這樣，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者就可以立即了解到影響農(nóng)作物生長的參數(shù)信息，分析這些參數(shù)的變化，從而能夠及時(shí)地對保溫系統(tǒng)、自動噴灌系統(tǒng)等基礎(chǔ)性設(shè)施進(jìn)行調(diào)控，保證農(nóng)作物能夠進(jìn)行正常生長，確保農(nóng)作物擁有最佳的生長環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效。

　　在整個(gè)保溫系統(tǒng)中，將不同的無線傳感器節(jié)點(diǎn)和工作電流較低的執(zhí)行結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)組合在一起，形成一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)。它利用生物信息獲取的方法采集在農(nóng)作物的生長過程中所需要的最佳條件，并對農(nóng)作物現(xiàn)在的生長環(huán)境進(jìn)行分析，為溫室的精確控制提供科學(xué)依據(jù)［11］。在自動噴灌系統(tǒng)中，同樣先組成一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)，采用無線傳感器設(shè)備感知土壤的濕度，再根據(jù)預(yù)先制定的條件與接收器通信，打開或關(guān)閉自動噴灌控制系統(tǒng)的閥門，便可以實(shí)現(xiàn)自動節(jié)約用水并進(jìn)行澆水的目的。它既可以實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用，緩解水資源使用率日益緊張的情況，也減少了30%左右的勞動力，從而為農(nóng)作物生長提供良好的生長環(huán)境。

　　3.物聯(lián)網(wǎng)在食品安全追溯管理上的應(yīng)用

　　最近幾年以來，與食品安全問題有關(guān)的事件發(fā)生的頻率不斷增加，引起了社會的廣泛關(guān)注，其中一個(gè)很重要的原因是對農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷售這一過程的監(jiān)管力度嚴(yán)重不足，消費(fèi)者對食品的生產(chǎn)過程了解的也比較少，所以如果加強(qiáng)監(jiān)管力度，則可以將食品安全問題發(fā)生的概率降至最低。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在這個(gè)過程中所發(fā)揮的作用不容忽視。利用食品安全追溯系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)農(nóng)副產(chǎn)品從生產(chǎn)到加工制作，進(jìn)行儲存與運(yùn)輸，再到銷售流通這一全過程的監(jiān)控和追蹤，保證農(nóng)畜產(chǎn)品的質(zhì)量與安全。

　　在北京舉辦奧運(yùn)會的時(shí)候，食品從生產(chǎn)到銷售這一流程就廣泛地應(yīng)用了RFID標(biāo)識技術(shù)，實(shí)施了食品安全追溯系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，將所有的奧運(yùn)食品貼上“電子標(biāo)簽”，這樣就可以從一個(gè)運(yùn)動員所食用的食物就能追溯到農(nóng)田，實(shí)現(xiàn)了從“農(nóng)田到餐桌”、從“生產(chǎn)到流通”這一系列全過程的食品安全的智能監(jiān)控，從而保證食品的安全［13］。另外，還可以對供應(yīng)企業(yè)的農(nóng)產(chǎn)品加工、運(yùn)輸、供貨等過程進(jìn)行不間斷地監(jiān)控，包括采用GPS定位技術(shù)對奧運(yùn)食品運(yùn)輸車輛進(jìn)行定位，一旦出現(xiàn)存放產(chǎn)品環(huán)境的溫濕度超過規(guī)定范圍，系統(tǒng)就會自動向管理人員發(fā)出警報(bào)。食品安全追溯系統(tǒng)不僅保證了農(nóng)副產(chǎn)品的安全供應(yīng)，而且更為物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的意義

　　物聯(lián)網(wǎng)不是一項(xiàng)全新的技術(shù)。早在1988年，當(dāng)時(shí)的美國副總統(tǒng)戈?duì)柋闾岢隽恕皵?shù)字地球”的概念，這一概念集合了SS技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)，虛擬技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，其核心思想是用數(shù)字化的手段來處理整個(gè)地球的自然和社會活動諸方面的問題，最大限度地利用資源，并且更加迅速、準(zhǔn)確地獲得信息、交換信息。物聯(lián)網(wǎng)正是繼承了這一概念，通過計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及信息處理技術(shù)發(fā)展到今天而產(chǎn)生的集成性創(chuàng)新技術(shù)。數(shù)字農(nóng)業(yè)是數(shù)字地球的一個(gè)分支，它利用現(xiàn)今的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、流通和消費(fèi)等信息的獲取，通過智能農(nóng)業(yè)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本要素與農(nóng)作物栽培管理、畜禽飼養(yǎng)、施肥、植保及農(nóng)民教育相結(jié)合，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理、交易、物流等環(huán)節(jié)智能化程度，從而可以以最少的或最節(jié)省的投入達(dá)到同等收入或更高的收入，并改善環(huán)境，高效地利用各類農(nóng)業(yè)資源，取得經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程，是農(nóng)業(yè)實(shí)低耗、高效、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保的根本途徑，是世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新趨勢，也是我國農(nóng)業(yè)邁向21世紀(jì)的最佳選擇。

　　國內(nèi)外農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展現(xiàn)狀

　　發(fā)達(dá)國家的農(nóng)業(yè)信息化相對來說發(fā)展的比較好，特點(diǎn)比較明顯，其中最突出的就是網(wǎng)絡(luò)化。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者利用現(xiàn)在的科技產(chǎn)品，比如常用的手機(jī)、電腦和電話等，就能體會到網(wǎng)絡(luò)的作用，并可以借此查閱與農(nóng)業(yè)相關(guān)的信息，快速的了解到與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的動向信息，從而得到及時(shí)的指導(dǎo)并做出正確的決策，從而使風(fēng)險(xiǎn)降到最低。再有就是綜合化，把多種現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮最大的作用。最后是全程化。就現(xiàn)在的狀況來說，科研機(jī)構(gòu)和信息研究等越來越注重結(jié)合性，在各個(gè)階段都有交叉部分。這些結(jié)合的項(xiàng)目不但使原有的優(yōu)勢得以鞏固和發(fā)展，也彌補(bǔ)了原先的不足之處，使原有的弊端得到一定程度的改善，使農(nóng)產(chǎn)品的競爭力在世界市場上得到了進(jìn)一步地增強(qiáng)。

　　目前，我國在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源利用以及其他方面的科學(xué)研究都采用了多種信息技術(shù)，并且都取得了很大的發(fā)展。盡管如此，與發(fā)達(dá)國家進(jìn)行比較而言，我國仍存在較大的差距。發(fā)達(dá)國家的平均單位產(chǎn)量比我國高出30%，我國的單位產(chǎn)量成本反而比發(fā)達(dá)國家多出50%，這主要是因?yàn)槲覈r(nóng)村的信息基礎(chǔ)設(shè)施相對來說還比較地落后，比如信息的獲取、保存、傳輸、處理等過程，大部分還使用傳統(tǒng)的手工方式，利用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化設(shè)備處理信息的比率還比較低［7］。所以說，我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率比較低。農(nóng)業(yè)從事者往往不能夠及時(shí)的得到相關(guān)的信息，信息傳播不及時(shí)。應(yīng)該根據(jù)不同地區(qū)的不同特點(diǎn)，進(jìn)行有目的有針對性的改善和發(fā)展，將農(nóng)業(yè)信息化最大程度的利用起來。

　　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、光傳感器、CO2傳感器等設(shè)備，檢測環(huán)境中的溫度、相對濕度、Ph值、光照強(qiáng)度、土壤養(yǎng)分、CO2濃度等物理量參數(shù)，通過各種儀器儀表實(shí)時(shí)顯示或作為自動控制的參變量參與到自動控制中，保證農(nóng)作物有一個(gè)良好的、適宜的生長環(huán)境。遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)使種植人員在辦公室就能對多個(gè)大棚的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測控制。采用無線網(wǎng)絡(luò)來測量獲得作物生長的最佳條件，可以為溫室精準(zhǔn)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)，達(dá)到增產(chǎn)、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長周期、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

　　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢

　　傳感器將向微型智能化發(fā)展，感知將更加透徹：

　　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器的種類和數(shù)量將快速增長，應(yīng)用日趨多樣。近年來，微電子和計(jì)算機(jī)等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)并被采用，將進(jìn)一步提高傳感器的智能化程度和感知能力。

　　移動互聯(lián)應(yīng)用將更加便捷，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)將更加全面：

　　移動寬帶互聯(lián)正在成為新一代信息產(chǎn)業(yè)革命的突破口。寬帶化、移動化、智能化、個(gè)性化、多功能化正引領(lǐng)著信息社會的發(fā)展。

　　物聯(lián)網(wǎng)將與云計(jì)算大數(shù)據(jù)深度融合，技術(shù)集成將更加優(yōu)化：

　　云計(jì)算能夠幫助智慧農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)信息存儲資源和計(jì)算能力的分布式共享，大數(shù)據(jù)的信息處理能力將為海量的信息處理和利用提供支撐。

　　物聯(lián)網(wǎng)將向智慧服務(wù)發(fā)展，應(yīng)用將更加廣泛：

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的不斷發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈不斷成熟，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將從行業(yè)應(yīng)用向個(gè)人、家庭應(yīng)用拓展。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的軟件系統(tǒng)將能夠根據(jù)環(huán)境變化和系統(tǒng)運(yùn)行的需求及時(shí)調(diào)整自身行為，提供環(huán)境感知的智能服務(wù)，進(jìn)一步提高自適應(yīng)能力。