农业物联网技术应用正当时

■樊雅君

物联网技术对于农业应用来说任重道远，是挑战，更是机遇。对于智能农业这块广阔天地，高清数字网络化、智能化、人性化、规范化、适用化，安防企业大有作为。

何为农业物联网

我国是一个农业大国，地域辽阔，自然灾害频发，气候复杂多变，将物联网技术用于解决“三农”问题是一个很好的发展机遇。“物联网”的概念提出于1999年，其定义十分简单，就是把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能管理。物联网的核心和基础是互联网，不过用户端不仅局限于个人电脑，而是延伸到任何需要实时管理的物品和物品之间。农业物联网技术指将网络技术、感应技术、应用开发技术结合，及时采集空气温湿度、光照强度、土壤温湿度、CO2浓度等环境信息，通过有线和无线方式发送给中央监控器，并以直观的图表和曲线方式将数据显示给用户，用户可以根据生产需要，设置温室卷膜、卷帘、滴灌等执行设备的自动调控条件。

针对中国现代农业发展的实际需求来看，当今最主要的问题是如何实时地采集和处理农业现场和养殖业及其相应病虫害的各种信息。物联网在现代农业领域的应用包括：监视农作物灌溉情况、畜禽的环境状况、土壤气候变更以及大面积的地表检测，收集温度、风力、湿度、大气、降雨量、土壤水分、土壤pH值等，从而进行科学预测，帮助农民减灾、抗灾，进行科学种植，进而提高农业的综合效益。

农业物联网技术

近年来，在政府、科研机构及农业生产企业等的共同推动下，部分地区在农业物联网技术应用方面进行了积极的探索，已取得初步成效。不少地方利用温度、湿度、气敏、光照等多种传感器对蔬菜生长过程进行全程数据化管控，保证蔬菜生长过程绿色环保、有机生产。也有地方通过物联网技术，对农作物生长、畜禽和水产养殖等进行监测，可实现准确感知、及时反馈，提升农业决策指挥水平。有的地方应用物联网技术改造传统农业，可实现对农业用药、用水、用肥、用工状况的精确控制，减少浪费，促进农业节本增效。

基于传感网络的物联网架构在农业上的应用

普遍认为，“物联网”是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。到目前为止，业界还没有统一明确的定义，早期的物联网是依托射频识别技术的物品流通系统。随着科学技术的发展和应用范围的扩大，物联网的内涵已经发生了变化。所谓物联网（the internet of things）是指在物体中布设具有一定感知能力、计算能力和执行能力的智能芯片和软件，使之成为“智能物体”，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现任何物体之间、物与人之间的互联。因此，从严格意义上说，物联网是指通过信息传感设备（包括RFID装置、红外感应器、全球定位系统、扫描器等），根据约定的协议标准，把任何物品与网络相连，进行信息交换和通信，从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

这几年物联网在设施农业领域中的运用卓有成效。以温室监控为例，其关键技术包括温室控制模式和PC机监控系统。其中，PC机监控系统采用由主控计算机、现场微处理器、一系列传感器、执行器和总线型数字通讯网络等组成的分布式计算机监控系统。采用物联网技术，在温室生产中大量采用无线管理、调控温度、光照、湿度、通风、pH及营养液供给等，使栽培条件达到最佳水平，合理利用资源，提高农产品的产量和质量。同时无线模块也可以将采集的温度、湿度、EC值等参数值，经由无线网关传输数据，通过互联网传送到服务器及终端机，实现对大棚的远程监控等。此外，监控系统还具有综合环境控制、肥水灌溉决策与控制、紧急状态处理和信息处理等功能。也可以按照用户要求，进行实时处理，为现代农业信息实时监测及进行智能控制和管理提供科学的依据。

基于RFID的物联网架构在农业上的应用

当前，食品安全问题不断出现，从毒奶粉到地沟油，一系列事件引起了社会的极大关注。针对农产品，实现从“农田到餐桌”的全过程管理，建立从源头治理监控到最终消费的追踪溯源系统，保障产品安全已成为消费者关心的话题。随着RFID技术和传感器技术的不断出现和成熟，为农产品的安全监管提供了基本保障。国内出现了一些RFID技术的应用实例，早在2007年中国就建立了肉牛生产全程质量安全可追溯体系，同时也完成了基于RFID的生猪全程质量安全追溯系统，并且在国内的几个大城市进行推广应用，实现了从生产—加工—运输—销售等环节的全过程的监控和追踪，确保农产品的品质和安全。中国在奥运会期间更是启用了食品安全追溯系统，为整个奥运会的食品供应提供了安全保障，从而为物联网在中国农业上的广泛应用奠定了基础。

农业物联网应用场景

农业作为关系着国计民生的基础产业，其信息化、智慧化的程度尤为重要。物联网作为推进产业信息化进程的重要战略，并在实际发展中落实物联网在各个产业中的应用。通过对物联网的跟踪研究及应用调查提出了四个应用模式与应用场景。

1、合理、高效、稳定的农业生态环境管理。通过各传感器、视频设备、GIS地理信息技术、GPS定位技术以及智能分析模型，建立起一个农业生态环境信息化管理平台。通过互联网及桌面电脑、智能手机等终端，能够便捷地进行系统访问与各种设备的管理。

2、改善与提高生产系统工作效率的农业生产过程管理。基于物联网技术提出农业生产过程管理解决方案，利用物联网信息技术改善生产系统的工作效率、提高投入资源的附加值、减少不必要的浪费及资源损耗，从而满足客户需求。通过标准化管理、精耕细作管理、设施农业管理和健康种植，实现对农业生产过程的科学管理与提升农业生产竞争力的目标。

3、控制危害与损失的农产品安全管理。农产品安全管理系统的主要功能是对农产品安全进行全程监控管理，使企业农产品安全提升到新的高度，从而确保向消费者提供安全、可靠、高质量的农产品。

具体为：以农业企业档案数据为基础，围绕“生产、库存、销售”三条主线，通过对农产品的生产环境、生产活动、销售状况实施电子化管理来实现农产品的质量安全管理；采用最新的红外、激光、无线、编码、识别、定位、传感器、RFID等高新技术，实现物流运输安全管理；结合目前先进的条码技术对农产品的流通进行编码，从而建立安全的农产品生产全程追溯管理，使消费者充分了解农产品的种源情况、生产基地环境质量、生产操作过程、用料用药情况、加工销售过程等各个环节。

4、通过物联网技术加强农业装备与设施管理。随着设施农业快速发展和大量装备的使用，各种关于农业设施装备的问题日趋突出，事故隐患日益增加。为进一步提升设施农业装备安全及生产水平，大唐、移动等运营商能采用传感器和视频监控设备，并建立装备与设施信息库、状态库、调度服务库及智能分析平台，将物联网信息技术应用于农业装备与设施管理，提高投入资源的附加值、减少资源损耗，提升农业生产竞争力。

需攻克的难题

目前，物联网技术在农业领域应用涵盖了农业资源利用、农业生态环境监测、农业生产经营管理和农产品质量安全监管，并在政策扶持、技术研发、示范应用、人才培养等方面积累了一定的经验。但农业物联网技术应用总体还处于初步应用阶段，存在关键技术产品及集成体系成熟度较低、农业物联网应用标准规范缺失、有效的运营机制和模式尚未建立、专业人才缺乏等问题，迫切需要国家开展农业物联网技术应用示范项目，加快建设应用示范基地，深入开展相关技术研发和集成创新，探索产业化应用模式，制定农业物联网应用标准规范，推进物联网技术在农业领域的规模化、标准化、产业化应用。

由物联网结合设施农业发展的需要，可以在两个层次上进行深入研究。第一，研制智能化监控、人工辅助管理温室，适应于一般经济条件的农户提高温室栽培管理水平。即对智能化实时监控及动态决策方案通过人工管理加以实施。其关键技术主要包括温室综合环境实量监控系统，各种温室作物智能化管理决策系统，系列传感器、计算机芯片与机电一体化系统。此种方式可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。

第二，研制智能化监控、自动化管理温室，适应于经济条件富裕的农户、设施农业企业以及示范展示，提高温室栽培管理水平。即对智能化实时监控及动态决策方案通过综合环境控制与电动执行器自动实施。其关键技术包括温室控制模式和计算机监控系统。其中，计算机监控系统采用由中心控制计算机、现场控制机、系列传感器、电动执行器和局总数字通讯网络等组成的分布式计算机监控系统，采用物联网技术，在温室生产中大量采用无线传感器管理、调控温度、湿度、光照、通风、二氧化碳补给，营养液供给及pH值、EC值等，使栽培条件达到最适宜水平，合理利用资源，提高产品的产量和质量。同时具有综合环境控制、肥水灌溉决策与控制、紧急状态处理和信息处理等功能。

结束语

未来是物联网高速发展的黄金时期，物联网应用的范围也会越来越广。在物联网市场群雄并起的时代，加快物联网技术的产业化应用，成为实现农业现代化、智能化、精细化发展重要推动力。物联网技术对于农业应用来说任重道远，是挑战，更是机遇。正所谓“早起的鸟儿有虫吃”，安防企业应利用网络高清势头，顺势而起抓住这个机遇，就得早布局，早行动起来。