农业物联网体系结构与应用领域研究进展

吴文静

摘 要 随着全球信息化的发展和4G网络的开通，物联网在社会发展中得到广泛应用。基于此，从物联网的概念、特征出发，对物联网的体系结构关键技术，我国农业目前发展的现状与问题，以及农业物联网在实际应用中的领域进行研究分析。

关键词 物联网；体系结构；农业应用

中图分类号：S126 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.18.097

多年来，随着各行业与信息通信技术的融合发展，物联网的概念应运而生。当前有诸多物联网的概念，其每一项概念都与相关联的产业组织应用领域具有密切的关系。在农业物联网领域，物联网是利用感知、识别、信息传递的社会基础设施。我国是一个人口多的农业大国，但由于我国农业技术发展较晚，并算不上是农业强国。物联网在农业领域的广泛应用，也是向农业强国发展重要的一步，同时也为物联网广泛的应用提供了广阔的市场前景。

1 农业物联网的概念

目前，科学技术发展对农业生产形成了巨大的影响。针对农业物联网，相关专家也没有固定的概念及定义，利用传感器、RFID、视觉采集终端等感知设备对农业生产领域的信息进行全面感知和采集作业，是目前农业物联网的应用原理。农业物联网可以实现农业信息多渠道的可靠传输，同时获取大量信息进行融合处理，然后经过智能化操作实现农业生产中有效实际控制的优化，其中包括智能化管理和农产品流通的电子化交易，达到物流系统化、农产品质量安全的目标要求。农业物联网是利用现代信息的技术成果与农业的充分融合，使农业设施具有工程技术、信息技术、生物环境技术的现代化一体的农业生产方式，这种技术已逐渐形成农业生产的一个最新的发展趋势。

2 物联网体系结构及应用技术

2.1 物联网体系结构

对于物联网体系结构的研究是物联网实际应用的关键，物联网应用系统由感知层、网络层和应用层组成。构建具有实际效果的结构模型，是物联网互联功能的基本实现，其感知层的主要功能是采集感知信息数据，以及控制设备设施的日常运行。传感器的技术和短距离传输网络信息的技术是当前感知层技术应用的特点。

作为传递感知层发出或者结束的新型数据信息，主要以网络层经过电子信息与格式的转换识别，依据网络通信设备的接入，实现物联网的应用层与感知层之间形成通信、信息传输的连接[1]。作为信息数据收集的终端系统，应用层是依据末梢节点赖收集大量原始的数据信息，通过融合分析转化计算，发出实际的控制信息，实现对于应用功能的操作。

2.2 物联网应用技术

物联网的应用技术主要包括射频识别技术、传感技术、云计算和通信技术等，此外还有融合技术、纳米技术等辅助技术支撑。射频设别技术是运用无线电信和自动识别的技术，它是由射频信号对分项目标的自动识别，并获得相关的数据信息。传感技术是采集传感器、传感节点等方式信息的完成。依据特定的原理规律使其转换为特定的电子信号，从而保证物联网信号有序的发出。云计算是通过动态部署、配置以及服务，由软件、处理器、硬件和储存器组成的计算系统[2]，对接受的信息进行分析处理智能计算，从而使对物质时间感知能力的提高，实现智能化控制。通信技术是一台终端的数据信息传送到另一台终端设备。体现了数据的采集，远程监控的技术功能的发挥。

3 农业物联网应用现状及问题

3.1 基础条件

由于当前对于农业物联网应用深度的还不足，对其进行实际的调查与研究具有一定程度的迫切性。对农业企业的管理人员和生产技术工作人员进行实际调查访问，只有少数人对于农业物联网概念能有基本了解，但能够实际应用的就更少了。在对农业物联网稍加进行技术的引导，就会对农业生产需求难以激活的实际情况发生根本性的转变，使农业物联网的应用发展失去了最基础的动力。另外就是目前对于物联网关键技术的缺乏，使农业物联网的应用首先是其对信息化进行的充分应用。从实际的应用的角度来看，农业物联网应用发展的同时也受到一些因素的影响。因为与实际的生产过程中相关硬件的需求，以及进行农业知识融合计算的最后通信和传感的一些基础应用设施，作为农业物联网应用的关键技术其中融合计算农业知识是最重要的影响因素之一，其中包括信息处理的表达方法、模型与计算的相关内容[3]。包含着质量、数量和含钙的融合计算知识应用领域，是决定物联网应用发展的广度、深度与速度的重要因素。因此，农业知识的融合计算是影响农业物联网发展的重要因素。

目前，我国对于物联网领域十分重视，也取得了相关应用的成就，但仍然缺乏全面开展农业物联网应用融合计算农业知识的相关准备工作。比如，面对农业领域的发展研究的大量需求没有相关的有效解决方案。此外，物联网作为现代化技术的产物，如果无法和农业知识相结合，那么对于农业生产中的问题只会是杯水车薪。对于这一因素的理解，于是就有助于我們对于农业物联网应用核心内涵的认知。

3.2 建设方面

由于农业物联网的大系统是以物理建设为主，大部分投入是用于设备的采购，因此所应用的逻辑就不足，同时也体现了农业知识紧密结合的应用逻辑表现也相当缺乏，形成一种空洞的农业物联网的应用体系。以工程的角度来理解，是以90%的投入只解决了10%的问题，入不敷出。在实际应用中不倡导这种应用模式。在项目设计时，只考虑到功能和用途，没有切合实际需求充分考虑到实用性[4]。所以就会造成项目成立后，因为解决不了关键技术的问题致使项目的失败。追求不可实现的需求，在设计与实现不符合的情况下，存在于农业物联网应用的各个领域。其主要因素是因为项目设计者没有遵守信息化应用的基础规则。除此之外管理上的因素和技术理解方面的因素也各占其半。其中与农业知识融合比较深的应用领域项目最容易出现此类现象。最后是使用风险的忽视。在信息化应用系统中农业物联网应用属于一项关键的应用领域。对于可靠稳定性的要求也非常严格。主机和可靠的网络平台是农业物联网运行的关键因素，存在的任何缺陷漏洞都会对物联网的结构运行造成灾难性后果。一般情况下IT企业要合理承担起使用的风险。

4 農业物联网应用领域的研究

4.1 智能化控制

为了对整个农业园区的生态环境进行检测，在园区安装相应生态信息无线传感器系列的智能控制系统，可以及时有效地掌握园区内的环境参数。根据环境参数的变化来对灌溉系统和保温系统进行适时调控，确保农作物的生长环境保持在最好的状态，提高农作物的产量与质量。在保温系统的调控中，对于土壤湿度进行采集与分析，从而获得农作物生长最佳条件的科学依据。同时无线传感节点的应用和生物信息获取方法相结合，对土壤水分的感应，并在设定的情况下和接收器通信，控制灌溉系统的阀门打开与关闭，达到灌溉自动化的目的。从而减少资源的浪费，更可以有效促使在物联网应用的环境下农作物的成长。

4.2 农作物质量安全

目前我国食品安全的事故，大多都由于对于农作物的缺乏监管。对于农作物生长及生产加工销售都缺乏一定的监管机制。为了降低食品的安全隐患，物联网可以利用它的优势对其进行有效的监控其生长、加工过程。农作物进入市场之前，可已安装电子芯片或识别标码，可以有效地跟踪及加工的整个过程。

4.3 信息检测

信息监测可以对农作物的土壤酸碱度、害虫、施肥状况精准监测以外，对于种子遴选到幼苗培育、病虫防治、入库等过程等能够有效地跟踪与监测。农业物联网应用的检测范围可以继续扩展，甚至可对于农作物后期的运输、加工进行精确地信息监测。随着物联网在农业领域的广泛应用，农业信息感知技术和新兴产业培育的问题也随之突破，信息检测在农业互联网领域将发挥者重要的作用[5]。物联网将从对农业的影响从增产到能演的节约、质量安全的保障方面积极发挥着关键性的检测作用。

4.4 制定物联网标准体系

建设农业物联网的标准体系，是推动物联网产业对于产品的规模化生产，降低其应用成本。使农业物联网应用技术能够广发的应用。要引进国外发达的农业物联网管理经验，根据我国的具体国情，由相关专家进行研究探讨。从物联网在我国农业应用的实际问题出发，制定相关的体系标准，使我国物联网在农业生产中得到相应的测试应用。

5 结语

目前，我国对于农业物联网的实际应用还不够成熟，存在着许多问题。这就需要相关专家的积极探讨，和地方政府部门的有利配合，将农业物联网的应用加快实施，进行全面的布局应用。对有效解决在应用领域中存在的问题，促使农业物联网在我国的升级，以调到农业企业和农户主动参与在农业物联网应用领域的发展进程中来，为我国现代化农业发展再添新力。

参考文献：

[1] 余朝霞.农业物联网体系结构与应用领域的探讨[J].农家参谋，2017（17）：91-92.

[2] 曹旻罡.农业物联网体系结构与应用领域分析[J].电脑迷，2017（5）：31-32.

[3] 赵湘宁.农业物联网中关键技术研究进展[J].台湾农业探索，2011，113（6）：103-107.

[4] 葛文杰，赵春江.农业物联网研究与应用现状及发展对策研究[J].农业机械学报，2014，45（7）：42.

[5] 郑纪业.农业物联网应用体系结构与关键技术研究[D].北京：中国农业科学院，2016.

（责任编辑：赵中正）