智慧农业发展中物联网技术在设施农业中的应用

余瀚欣　万嵩

摘 要：随着社会经济的发展，农业行业发展越来越迅速，其为社会发展的基础性行业，已经成为国民经济的重要组成部分，对社会发展和进步具有重要意义。在以往农业生产过程中，农民通常依据自身经验积累来完成农业施肥、灌溉以及病虫害防治等工作，整个生产过程体现出不确定性和粗放性，农产量并不高。现阶段，在科学技术和信息技术发展的时代条件下，网络技术和物联网技术逐渐发展起来并广泛应用于社会各个领域中，其中，智慧农业就是物联网技术应用的体现。智慧农业将农业生产和互联网技术、计算机技术以及物联网技术相融合，不仅能够提高农业生产效率，还有利于调整农业产业结构，促进农业生产方式的转变。对此，文章主要针对物联网关键技术以及其在设施农业中的具体应用进行分析和探讨。

关键词：智慧农业；物联网技术；设施农业

农业在国民生产总值中占据较大的比例。在国内农业发展中，长期以来采用传统农业模式，农业生产效率较低。近年来，智慧农业逐渐发展起来并被人们熟知，逐渐占据了农业发展的主导地位，其本质是农业信息化。智慧农业就是将农业生产与互联网、物联网技术相融合，以先进的农业模式服务于现代农业生产，以实现农业生产和管理精细化。然而如何进一步促进物联网技术在设施农业中的应用，还需要相关人员不断探究和摸索。

1 概述

1.1 物联网技术

随着互联网技术的发展，物联网技术逐渐产生并得到了迅速发展，其以互联网为基础，将互联网进行了拓展并延伸，逐渐实现了物和物之间的信息交流和传递[1]。总结来说，物联网技术就是将物相连起来的互联网，其依靠互联网技术和电子通信等技术，将传感器接收到的信号传送给控制器，从而对机器进行智能化的远程控制。物联网不同于互联网技术，其与互联网密切相连，又区分于互联网技术，是互联网的拓展和延伸，能够兼容互联网资源和应用服务，但其本身又是独立的。互联网技术能够利用RFID、二维码等区分对象个体，获得不同对象的信息，并通过对信息进行分析决策和控制，实现智能化管理，从而达到预期效果。而物联网技术可以分成传感器、RFID和M2M等3类应用，其中，传感器的应用是通过在监管对象周围安装传感器节点，实现对对象相关信息的收集、传输和控制；RFID的应用主要是通过利用网络技术和数据库技术，将RFID标签嵌入对象身上，构建一个物联网；M2M的应用主要是实现机器与机器、机器与人之间的交互和控制。

1.2 智慧农业

智慧农业是近几年出现的一种新型农业形态，其融合了云计算技术、物联网技术以及3S等信息技术，能够对农业的整个过程进行智能化控制，从而实现农业种植精细化。智慧农业主要包括以下两个方面的含义：首先，智慧农业秉持着人文创新理念，以人文创新为主要动力，能够实现农业生产的环保、低耗和以人文本[2]。其次，智慧农业依靠科技创新，不断促进自身农业结构以及各生产要素的调整，对农业可持续发展具有重要意义。因此，可以看出，智慧农业不仅是科学技术智能优势的体现，而且是人类发展智慧的体现。物联网技术应用于农业发展中，通过其本身射频识别、智能传感、GPS、激光扫描以及遥感等技术，实现了人与物、人与人之间的信息快速交流和传播，改变了原有的农业产业结构，使得农业发展更加生态化、高效化和优质化。

2 智慧农业中物联网关键技术

2.1 RFID技术

RFID技术也叫射频识别技术，主要是利用无线电讯号来感知监测对象，同时将监测数据记录下来，适用于短距离的数据识别和传输。RFID技术主要包括软件处理系统、阅读器、应答器等3个部分，其具有抗污染能力强、耐久性高、扫描迅速等优点，且数据记忆容量较大，因而在物联网中得到了广泛的应用。其中，阅读器能够及时检测到检测目标发出的信号，然后利用天线将射频信号散发出去，软件系统接收到信号之后对其进行处理，同时将处理信息向阅读器反馈，阅读器接收到频率信号后进行相应数据分析，从而实现信息控制。

2.2 传感网络技术

传感网络技术是由传感器组成的网络，主要包括数据处理单位部件、传感器和通信部件等，在其工作过程中，能够随机分布在需要采集并传输信息的领域中，且不同点之间相互联系，共同组成一个网络结构。在传感器中存在大量的节点，这些点分布较为随机，节点密集，具有较强的环境适应性，因而需要其具有一定的能量存储功能，这样才能保证传感器的正常运行。传感器在物联网技术中发挥着重要作用，从某种角度上说，传感器是物联网技术的核心，能够实现其应用层、传输层和信息感知层之间的连接，从而最终实现人与物、人与人之间的信息传输和交换。

3 物联网技术在智慧农业中的具体应用

3.1 系统设计部分

在智慧农业系统中，物联网技术的应用能够实现对农业种植环境具体环节的实时监控，能够利用网络传输技术对信息进行全方位的交流。物联网技术应用于智慧农业系统中，主要包括以下几个应用层面：（1）感知层。感知层主要实现对前端信息的实时感知和获取，能够对农业种植环境进行动态监测。（2）传输层。传输层主要是负责对采集的信息数据进行实时汇集和传输，从而将信息数据传送给数据处理中心[3]。（3）应用层。应用层作为处理终端，能够对以上采集信息进行处理和存储，能够适当调整相关属性。

3.2 监控系统

监控系统能够对农业种植环境以及农作物生长情况进行实时监控，有利于工作人员及时发现并解决问题，以提高农作物产量。监控系统需要具备一定的数据存储能力，对获得的大量数据进行存储，以便于后续工作的开展。此外，监控系统需要具有较强的抵御自然灾害的能力，如水灾、雷击等。

3.3 無线传感网络子系统

无线传感网络子系统中的环境感知模块能够对农业种植环境进行实时监控，如在智慧大棚中，传感器能够对大棚内的土壤环境和大气环境进行监测，并基于相关协议，利用自组织无线传感器网络实现，具有传输速率低、功耗低、低成本等优势[4]。其节点数量较多，主要包括协调器和感知节点，其中，感知节点能够感知数据并将获得的数据通过多条传输途径汇集到协调器节点，然后协调器将数据向上层系统传输，从而实现对环境的监测。此外，可以在大棚中设置多种不同类型的传感器，以实现对室内环境温度、湿度、气体浓度、光照度以及土壤pH等指标的动态监测。

3.4 无线宽带网络传输系统

在无线宽带网络系统中，需要配备mesh网络和太阳能供电系统等设备，以实现实践性功能。该系统中的网络传输技术需要具备较强的环境适应能力，同时还需要具备一定的抗穿透力和抗干扰性。

在互联网时代条件下，物联网技术的应用为农业产生带来了极大的便利，同时也促进着农业生产技术的发展。智慧农业作为一种新型农业形态，其融合了多项现代信息技术，有效解决了农业生产中遇到的问题，是未来农业发展的必然趋势。要想促进农业的高效、可持续发展，就必须加大物联网技术在农业生产中的应用，不断创新农业生产模式，以提高生产效率。

[参考文献]

[1]王琦玮.智慧农业发展中物联网技术在设施农业中的应用[J].信息化与数字化，2018（3）：128-130.

[2]韩子鑫.智慧农业发展中物联网技术在设施农业中的应用[J].中国农业文摘，2017（6）：21-24.

[3]张熙.物联网在智慧农业中的应用性研究[J].宝钢技术，2018（2）：46-48.

[4]张珊珊.物联网技术在“智慧农业”中的应用及模式探研[J].浙江传媒学院学报，2016（1）：23-26.