浅谈物联网技术在农业工程的应用

赵岩 李玉 赵楠 马赛

物联网被称为世界信息产业的第三次革命浪潮，随着科技发展，物联网技术已在工业检测、智能建筑、城市管理等诸多领域存在应用。针对目前传统农业落后生产模式存在的问题，优化农业产业结构，将农业工程中的生产、管理、系统等要素进行整合，需要物联网技术与农业工程的融合。通过传感器、通信网络、云端服务器等设备，实现对农业生产当中动植物生命体征的信息采集、信息处理，进而实现智能控制、支持决策的功能。提高了农业工程的智能化水平，加快了传统农业向现代农业的转变。

1. 物联网技术简介

1.1 物联网含义

物联网（Internet of Things）顾名思义，即为物物相连接的网络，是对以互联网为基础网络应用技术的拓展与延伸，将各种终端设备通过有线或无线的网络相连接，按照约定协议，实现物与物，人与物的信息交换与信息通信，提供对物体的智能化识别、追踪、监测、控制，获得实时、动态的数据的功能，从而实现对万物智能化管理、控制、经营一体化的目的。

1.2 物联网技术架构

物联网在技术结构上可分为三层：感知层、网络层和应用层。主要应用的技术包括三个方面：传感器技术、网络传输技术及与计算技术。在感知层，主要运用传感器技术，通过物品内置的传感器如GPS、射频识别器、二维码、温湿度传感器等设备，像人体神经一样对物体进行识别、监测、信息采集。在网络层，利用网络传输技术包括互联网、私有网络、通信网络、WiFi技术等，将感知层采集的实时数据与信息及时的进行接受与传输，并且通过网络管理系统、云计算平台等技术对数据进行处理。应用层是物联网与用户进行交互的接口，必须要集合行业需求，根据业务需求对信息进行处理、整合、挖掘，提升用户体验。

2 物联网在农业工程中的应用原则

2.1重注农业物联网的可靠性

由于进行农业生产的场地多在野外，其温度、湿度及禽畜活动较为复杂。为保障物联网系统的可靠性，在感知层应选用质量优良的传感器及硬件下位机，例如选用以ARM架构为内核的32位单片机，具有运行稳定、抗干扰能力强等特点。并做好野外设备的防雷击，防电磁干扰、抵御极端天气的保护措施。在降低后期维护成本的同时确保物联网技术在农业工程中的实用性。

2.2 注重物联网在农业工程中的经济适用性

任何项目的实施都要考虑其工程造价，物联网在农业工程中的应用也不例外。由于目前物联网的核心装置如无线通信、RFID、嵌入式系统等设备造价较高，系統运行维护存在额外费用，目前难以在全国各地的农业生产中广泛应用。考虑到经济性原则，可以率先在高端花卉、智能温室、禽畜精细化养殖等经济效益较高的农业生产领域。逐步推动物联网技术在其他农业工程中的应用。

3 物联网在农业工程中的具体应用方向

3.1 物联网在温室大棚中的应用

基于ZigBee以及GPS的无线网络控制系统可显著提高温室大棚的智能化水平，通过预先设置好相关参数的阈值，由传感器如温湿度传感器、PH传感器、气体浓度传感器对温室内CO2浓度、温度、土壤湿度等信息进行采集，由下位机进行分析并上传至CPU，通过与设定好的阈值相比较，进而控制温室中通风机、加热设备的工作状态。保障温室内作物最适宜的生长环境。实现了对温室内作物生长环境的自动控制。节省人力成本。并将感知层采集的数据经由通信网络传至用户的人机交互界面当中。使用户获得作物生长的一手资料。

3.2 物联网在农产品安全溯源中的应用

随着人们生活水平的提高，食品安全问题越来越受到更多人的重视。应用物联网技术。可以加快建设农产品质量安全监督服务体系。例如对肉、蛋、奶等农产品添加RFID电子标签、EPC编码，并通过激光扫描器、GPS等感应设备，实现相关农牧产品从养殖、运输、销售全程跟踪。通过拟定统一的通信协议，将数据上传至网络服务器。方便市场从业人员的交易过程及相关食品监管部门的监督管理。更为消费者打造出一条安全可查的食品来源通道。

3.3 物联网在农业资源管理与服务中的应用

传统农业生产存在着市场信息不对称、盲目种植等缺点。浪费了宝贵的农业资源与人力物力。通过GPS、GIS及遥感技术的结合，借助云计算的优势，建立汇集了市场、政策、气象、专家数据库的跨行业、跨专业的数据库系统，将海量的实时数据直观的呈现给农业从业人员。使农民的种植、养殖更为科学；对市场信息把握更为具体。降低了农业资源浪费的风险。为防治病虫害以及恶劣天气提供理论依据与技术支持。

总之，物联网在农业工程中拥有广阔的发展前景，而我国应积极推动物联网在农业中的应用，落实相关政策。加快相关科技人员的培养，促进传统农业向现代农业的转变。向农业强国迈进。

（作者单位：071000 河北农业大学机电工程学院）