浅析窄带物联网在现代农业示范园区实践与应用

(江西省邓家埠水稻原种场 江西 余江 335200)

一、窄带农业物联网应用概述

农业物联网是人机物现代信息智能化网络，通过人机互作实现农业生产智能化、科学化管理。目前国内农业示范园区的农业物联网大多采用M2M、Zigbee、433MHz、WiFi、有线等方式构建网络和连接设备(曲井致，2016)。在此基础上建立养殖检测、大田种植检测、温室大棚种植检测、病虫害检测和农产品追溯等系统。但是由于农作物种类丰富，地域性广，生产管理复杂，通过M2M、Zigbee等方式搭建物联网整体成本过高、无法覆盖田间和山林，局域范围小、传输过程损耗大，无法满足大量终端应用需求，在实际农业生产当中并不能真正发挥物联网的优势。

窄带物联网是物联网领域一个新兴的低速率窄宽度技术，又叫作低功耗广域网(LPWAN),相比传统的物联网技术在农业领域的应用，窄带物联网有更多的突出优势(韩志斌等，2017)：(1)连接能力强。窄带物联网对基站和核心网络进行优化。相同基站，窄带物联网接入点是普通物联网的50-100倍，单个基站可支持5万个窄带端口；(2)低耗能。窄带物联网使用了多终端芯片，降低了单次传输耗损，保证设备传输过程超低耗能，窄带物联网设备5Wh电池寿命一般在10年以上；(3)广覆盖。窄带物联网比传统物联网提升20dB增益，覆盖面积能够达到100m-50km，即使在深山等信号弱的地方也能覆盖网络信号；(4)低成本。窄带物联网不需要新建网络、射频和天线，其成本比普通物联网少2-3倍。同时低损耗、低速率以及后期低维护费用间接带来低成本优势。

二、物联网在农业示范园区应用现状与存在的问题

现代农业示范园区是以设施农业为基础，以科技为支撑，融入观光，科技和生态的现代农业发展新型模式。物联网作为重要的信息技术手段应用到现代农业示范园区，不仅整合气候监测系统，土壤监测系统，水肥一体化系统，病虫害防御警报以及农产品追溯系统，更改变传统农业生产方式，合理使用资源，降低环境污染，提高经济效益，减少生产成本。目前应用物联网技术的示范园区快速发展，但是大多数示范园区对物联网的使用存在很多问题。

(一)对物联网认识不足

物联网的应用确实方便了生产者足不出户，时刻监控大田、温室等作物生长状况。但是多数示范园区盲目跟风，对物联网技术的使用和在农业发展中的地位缺乏理性的认识，并没有深入认识到农业物联网的实质作用以及背后积累的数据意义。

(二)对物联网应用不深

整个园区布置物联网，大部分仅仅停留在建立气候观测系统，土壤检测系统，病虫害预警等各种系统。同时大部分园区并没有真正将物联网优势与作物生长、设施农业以及观光旅游有机结合起来。对于相对高昂的资金投入，其产生的经济效益、社会效益甚至生态效益微乎其微，难以实质性结合到实际当中，影响农业物联网技术推广。

(三)缺乏农业生产与物联网相结合的标准化体系

全国各地农业示范园区布局物联网技术，主要目的是希望通过新型的信息化技术，与实际生产相结合，共同探索出一条符合现代农业发展的新型生产模式。但是目前并没有形成一套标准体系可供广泛推广和应用，在各地区标准不一致、标准与实际情况脱节问题。各园区对物联网的使用还停留在战略性层面，缺少系统发展思维，目前很难形成可行有效、可推广的标准化体系。

三、基于窄带物联网的农业示范园建设

现代农业示范园区建设离不开信息化技术支持。将物联网技术与农业生产，农产品销售，观光旅游，生态建设等有机结合起来，共同打造新型农业产业生态，从生产方式上实现现代农业生产。

(一)数据应用、加强示范

农业物联网在示范园区中的应用，是通过各种传感器和感应设备，采集气候、环境、生产管理以及农产品流通的相关信息，通过网络进行信息传输，将获取的海量信息进行数据整理、分析，最后通过操作终端，实现农业全过程监控、科学决策和实时服务(陈晓华，2012)。一直以来多数园区甚至一些科研机构漠视数据的价值，使高成本购买的物联网设施积累的多年数据一直沉积在硬盘当中，造成物联网使用率低的尴尬局面。

对数据的管理应该成为示范园区物联网建设核心工作。结合作物生长特点，合理利用数据，探索出作物与周边微环境之间互作规律，利用窄带物联网技术，实现全程自动化智能化决策。为未来建立农业物联网标准应用体系建设提供技术支持(巩文睿等，2017)。此外，数据应用也是实现农业物联网标准化体系建设的重要途径.

(二)人才培养、强化保障

农业示范园区以推进农业现代化进程、增加农民收入为目标，以现代科技和物质装备为基础，集农业生产、科技、生态、观光等多种功能为一体的综合性示范园区。窄带物联网低成本、低耗能、广覆盖和后期维护费用低的特点，其本身为物联网布局节省了大量的资金，同时可兼容端口多为物联网深度推广提供了可行性。窄带物联网在示范园区的运用更使得农业示范园区具有可操控性,极大提高生产管理水平，减少了资源浪费，降低了生产成本，提高了生产效率和农产品质量。

将窄带物联网技术运用到农业示范园区当中，要使其发挥物联网技术真正优势，需要园区管理者加强顶层设计，根据自身特点制定战略方案；合理布局各个物联网系统，使其在生产各个环节都有所监控；重视对的数据的应用，物联网产生的数据是未来农业实现智能化的核心保证，保存、分析和应用数据应当成为物联网应用重要的环节，让更多专业的人才参与现代农业建设，保证农业信息化持续发展。

四、展望

窄带物联网作为一种新兴的技术，为海量的物联网终端提供无线网络连接方面，与以往每次重大的科技进步带动社会生活方式的巨变一样，其发展必将渗透和影响各行各业，给人们的生产方式、生活方式带来巨大影响和冲击。窄带物联网为未来农业信息化商业模式形成提供了技术保证。未来邓原场将充分利用窄带物联网优势，向规模化、标准化和产业化方向努力，推动示范园区整体向前发展。