物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用探究

楊建國 楊明 張丹

摘 要 智慧農(nóng)業(yè)是國家農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高級(jí)階段，對(duì)提高我國的農(nóng)業(yè)技術(shù)水平具有重要意義。微電子技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，其中在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用尤為重要?；诖?，探討了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中信息監(jiān)測(cè)、信息管理、農(nóng)產(chǎn)品流通等方面的具體應(yīng)用，并對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的信息采集、信息網(wǎng)絡(luò)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理等方面的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞 智慧農(nóng)業(yè);物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);傳感器;監(jiān)測(cè);信息

中圖分類號(hào)：F323 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.29.097

微電子技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)滲透到世界各國的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活中，改變了人們的生活方式和工作方法。智慧農(nóng)業(yè)就是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中去，借助傳感器感知作物生長的環(huán)境信息（如環(huán)境的溫濕度、CO2濃度、光照強(qiáng)度和土壤水分等），并將信息發(fā)送至移動(dòng)平臺(tái)或者電腦平臺(tái)，通過相應(yīng)的軟件顯示信息參數(shù)并進(jìn)行自動(dòng)控制。智慧農(nóng)業(yè)是國家農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高級(jí)階段，對(duì)提高我國的農(nóng)業(yè)技術(shù)水平具有重要意義。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)信息監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

目前，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作物生長環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。圖1為某溫室大棚的環(huán)境檢測(cè)與控制原理圖，相應(yīng)的傳感器采集棚內(nèi)的溫濕度、光照、土壤水分和CO2濃度等信息后，通過變送器變送信息，分兩路信號(hào)向外輸出。一路數(shù)據(jù)經(jīng)RS485總線傳輸，并由RS485轉(zhuǎn)RS232接口模塊與PC相連，通過相應(yīng)的軟件實(shí)時(shí)顯示環(huán)境信息;另一路數(shù)據(jù)變送為4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流，輸入到電流放大模塊，通過正確設(shè)定電流的上下極限值，控制模塊自帶的繼電器常開或常閉觸點(diǎn)通斷，來自動(dòng)控制相應(yīng)負(fù)載的工作狀態(tài)（如水泵、加濕器、風(fēng)機(jī)等），同時(shí)繼電器觸點(diǎn)的通斷也會(huì)觸發(fā)短信報(bào)警功能。wifi模塊用于遠(yuǎn)程控制，即借助手機(jī)APP軟件，遠(yuǎn)程控制負(fù)載的工作。實(shí)際應(yīng)用證明，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)溫室大棚內(nèi)的作物生長環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，可以減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作物的產(chǎn)量，增加農(nóng)民的收入。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)信息管理中的應(yīng)用

智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展非常依賴于各類農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)信息的處理，如農(nóng)產(chǎn)品的信息查詢和統(tǒng)計(jì)等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在信息數(shù)據(jù)處理方面有著強(qiáng)大的功能，可以利用Microsoft SQL Server等軟件，建立起強(qiáng)大的信息數(shù)據(jù)庫。目前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以為用戶提供一系列信息服務(wù)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所建立起的信息數(shù)據(jù)庫內(nèi)容豐富，調(diào)用精準(zhǔn)。農(nóng)業(yè)工作者可以利用數(shù)據(jù)庫搭建的平臺(tái)，搜集所需的信息，例如農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)平臺(tái)，通過此平臺(tái)農(nóng)戶可以和農(nóng)業(yè)專家在線交流，咨詢并解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各種問題，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更為有效;又如方便用戶進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品線上交易的電子商務(wù)平臺(tái)，可以促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品的在線銷售，提高農(nóng)民的收益[1-3]。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)流通中的應(yīng)用

在農(nóng)產(chǎn)品流通中，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的企業(yè)可以更合理地設(shè)計(jì)農(nóng)產(chǎn)品零售環(huán)節(jié)，優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品倉儲(chǔ)管理，并及時(shí)提醒相關(guān)工作人員補(bǔ)充貨物，提高農(nóng)產(chǎn)品零售環(huán)節(jié)的管理水平。此外，企業(yè)還可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制貨物存儲(chǔ)環(huán)境的溫度和濕度，確保食品儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中的安全。

目前，在農(nóng)產(chǎn)品倉儲(chǔ)管理中，大量使用了射頻識(shí)別技術(shù)。一般農(nóng)產(chǎn)品都貼有標(biāo)簽，利用射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）識(shí)別這些標(biāo)簽，相關(guān)信息就會(huì)得到有效保存，包括產(chǎn)品生產(chǎn)地、生產(chǎn)日期、儲(chǔ)存環(huán)境的溫濕度、品質(zhì)等級(jí)和進(jìn)出庫時(shí)間等。另外，對(duì)于流通的農(nóng)產(chǎn)品應(yīng)用射頻識(shí)別技術(shù)，可以隨時(shí)讀出農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)簽內(nèi)儲(chǔ)存的產(chǎn)品全周期信息，解決了農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)地的溯源問題，為相關(guān)的管理部門特別是質(zhì)檢部門的食品安全檢測(cè)工作提供了技術(shù)保障。

以豬肉產(chǎn)品的流通為例，在生豬養(yǎng)殖環(huán)節(jié)，檢驗(yàn)合格的仔豬要帶上表明其唯一身份的耳標(biāo)（RFID標(biāo)簽），并動(dòng)態(tài)記錄整個(gè)養(yǎng)殖過程中所用的飼料以及飼料生產(chǎn)廠家、生豬所患的疾病以及治療所用的藥物等信息;在屠宰環(huán)節(jié)，要依據(jù)食品安全標(biāo)準(zhǔn)，記錄檢驗(yàn)檢疫信息;在產(chǎn)品流通銷售環(huán)節(jié)，要優(yōu)先選用冷鏈物流，使生產(chǎn)、貯藏、運(yùn)輸、銷售直至消費(fèi)前的各個(gè)環(huán)節(jié)，產(chǎn)品始終處于規(guī)定的低溫環(huán)境下，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。冷鏈物流的核心是運(yùn)輸過程中各個(gè)節(jié)點(diǎn)溫度的控制，貫穿了整個(gè)冷鏈物流的過程，而溫度的在線控制離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。當(dāng)前的冷鏈物流透明化管理系統(tǒng)能夠在產(chǎn)品的分揀、包裝、運(yùn)輸、倉儲(chǔ)、配送等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度監(jiān)控。該系統(tǒng)包括冷庫溫度監(jiān)控預(yù)警子系統(tǒng)、GPS跟蹤子系統(tǒng)等，監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)與客戶在線通訊，客戶可以通過計(jì)算機(jī)、手機(jī)APP查詢系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，保障冷鏈物流不斷鏈，確保食品安全。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 農(nóng)作物信息采集智能化

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，墑情、苗情、病情、災(zāi)情信息主要靠人工觀察和預(yù)測(cè)，人為影響因素多，信息預(yù)報(bào)和統(tǒng)計(jì)不精確。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，“四情”監(jiān)測(cè)設(shè)備不斷更新，已經(jīng)能夠在農(nóng)作物生長期全程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)“四情”變化，并經(jīng)過系統(tǒng)模型的計(jì)算分析，全方位自動(dòng)進(jìn)行預(yù)警和預(yù)報(bào)，使農(nóng)作物的“四情”預(yù)測(cè)和防控能力得到大幅提高。

對(duì)于農(nóng)作物全生命周期的信息采集，包括耕種、幼苗護(hù)理、灌溉施肥、農(nóng)藥噴灑、雜草處理以及收割裝包等，主要基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能數(shù)字化控制（包括應(yīng)用北斗導(dǎo)航技術(shù)）。智能數(shù)字化控制技術(shù)能對(duì)作物生長整個(gè)周期的信息進(jìn)行收集和分析，全方位、系統(tǒng)性監(jiān)控農(nóng)作物生長環(huán)境，大幅提高數(shù)據(jù)采集的工作效率，使資源利用更加精準(zhǔn)，田間作業(yè)的效率更高，最終達(dá)到增產(chǎn)增收的效果。

2.2 農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)向全球化發(fā)展

農(nóng)業(yè)全球化是不同國家和地區(qū)結(jié)合自身資源和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，參與國際分工與交換，以達(dá)到優(yōu)化農(nóng)業(yè)資源配置、增加農(nóng)民收入的目的。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日益發(fā)展的當(dāng)前，農(nóng)業(yè)信息資源借助于網(wǎng)絡(luò)，正在一步步打破國家與國家、地區(qū)與地區(qū)之間的限制，實(shí)現(xiàn)信息資源的共享，未來基于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)的全球農(nóng)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫也會(huì)呈現(xiàn)專業(yè)化、集成化的發(fā)展趨勢(shì)，促進(jìn)各國特別是一帶一路的沿線國家獲得越來越具有實(shí)際價(jià)值和使用意義的信息。

2.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理呈智能化趨勢(shì)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合感知識(shí)別技術(shù)、北斗定位技術(shù)、無線傳感技術(shù)等相關(guān)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理呈現(xiàn)出智能化的發(fā)展趨勢(shì)。而云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，使得對(duì)海量的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模、分析、預(yù)測(cè)以及實(shí)時(shí)處理變?yōu)榭赡?。由此可見，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的智能化能夠確保對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行最大化使用，為生產(chǎn)者和監(jiān)管者的決策提供更為準(zhǔn)確、快捷的信息。

3 結(jié)語

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)，已經(jīng)在農(nóng)業(yè)信息管理、環(huán)境信息監(jiān)測(cè)、資源流通以及安全溯源等各個(gè)方面得到了廣泛應(yīng)用，為智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)提供了必要的技術(shù)條件。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展會(huì)促使更多從事農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的專家學(xué)者更好地在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行相關(guān)課題研究，使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用。

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（責(zé)任編輯：劉 昀）