物联网技术在智慧农业中的应用与展望

唐浩强

摘 要 农业是我国的立国之本，在我国占据核心的地位。當前，智慧农业已成为我国农业现代化发展的主要趋势。其中，基于物联网技术的智慧农业可以实现智能化农业生产管理，不仅能提高我国农业生产效率，而且能使水肥等各项资源得到优化配置。基于此，结合物联网技术在智慧农业中的架构与应用进行简要论述，展望未来发展方向，以期促进我国农业现代化发展。

关键词 物联网技术;智慧农业;应用

中图分类号：S274;S126 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.21.089

随着社会的发展，信息技术被广泛应用于很多领域。为加快我国农业现代化发展步伐，实现农业智能化管理，应积极运用物联网等高新技术加快智慧农业建设，缩短我国与发达国家在这方面的差距。未来农业发展的主要趋势就是发展智慧农业模式，引入物联网技术可促使传统农业生产管理模式的转变，从而实现农业生产的智能化。

1 智慧农业与物联网技术的概念

1.1 智慧农业

智慧农业是指在传统农业中引入相关智能技术，借助计算机、移动设备等对农业生产过程进行智能化控制的一种先进的农业生产模式[1]。智慧农业涉及很多前沿信息技术，包括大数据、云计算、物联网、人工智能等技术，将这些技术融入到农业生产中实现对农业生产信息的自动化采集，并通过计算机处理后做出相应的智能化决策。

1.2 物联网技术

物联网的定义目前尚无统一定论，从字面意思可知，它是“物物相连的互联网”。此处含义主要有两层：1）物联网的基础和核心是互联网，这是依托互联网而形成的一种新型网络;2）物联网的用户端可以扩展到任何物品，实现物品间的信息交换与通信。2005年，国际电信联盟（ITU）将物联网命名为“the Internet of Things”，并对物联网的定义进行了补充，它是指任何时间与任何场所，任何物体间的互联[2]。

2 智慧农业物联网主要架构分析

2.1 系统结构设计

智慧农业物联网系统主要包括智能监管设备、自动调控设备、信息采集器、智能网关等硬件设施。信息采集器搜集与环境有关的信息后处理成模拟信号，然后通过模数转换器将其处理为数字信号，再借助无线传输设施把信号转换为电磁波[3]。其中，无线传输设施采用了具有能耗小，建网活动空间大，可以多终端接入等优点的zigbee技术。智能网关负责对数据信息进行全面处理，将信号传输至监控中心，由监控中心对获取的信息进行分析与存储。与此同时，通过专家系统对采集信息进行智能判断，将调控指令发送给自动控制器，实现对现场设施的自动化控制。此外，现场图像信息可传输至监控中心，实现远程可视化监控。

2.2 物联网感知层

RFID设备、传感器、视频监控设备是构成物联网感知层的主要构件，主要作用是收集数据信息。利用zigbee节点、CAN节点等由通讯模块将搜集的信息传输给物联网对应的智能网关，从而实现对现场数据信息的实时测验与采集。应用系统位于上层，所传达的指令可通过智能网关传输给继电器，实现对农业设备开关的调控，进而实现对农业生产环境的智能化调控。

2.3 物联网网络层

网络层主要涉及WLAN、LAN、CDMA、4G等网络技术，能够即时准确地传输农田生产数据信息与控制指令。物联网网络层可以将感知到的相关农业生产数据高速、高安全、无障碍地传输至任何需要的地方，使数据在世界范围内实现长距离、大范围的通信。

2.4 物联网应用层

应用层是面向终端用户的，属于智慧农业的最高层，可按用户的不同需求建立各自操作平台。物联网应用层中存在数个应用系统，可以对农业生产环境、过程、病虫害进行辨识。同时，物联网应用层可将物联网感知层获取的信息进行分析做出相应处理，从而完成对农业生产场地的自动化管理与调控[4]。此应用层的用途主要是实时采集农业生产、农产品流通等过程中的数据，并进行数据共享，让工作人员做出更合理的决策，提升资源利用效率与生产效率。同时，还能加强对产后流通、安全溯源、多渠道销售等相关环节的管控，从而推动农业朝着高效、高产、绿色、安全、优质的方向发展。

3 智慧农业中物联网的主要应用

3.1 应用于农业灌溉领域

灌溉属于农业生产的关键一环，灌溉是否合理关系到农作物能否正常生长，有利于节约水资源。在田地中安装不同类型的传感器，搜集作物生长中的温度、湿度、光照等环境因素，围绕农作物不同生长阶段的水肥需求给出有效的灌溉方案，之后利用物联网给出灌溉指令，自动完成灌溉操作。不仅极大提升了灌溉效率与精准性，利于农作物生长，而且提高了农产品品质，有效节约水资源。

3.2 应用于农业监管领域

农业监管工作包括2个层面：1）加强对农业生态环境的监管;2）加强对农产品的品质与安全性监管。农业生态环境决定着农产品质量和安全[5]，利用物联网获取农田的主要环境质量数据，由系统进行分析后评估农田生态环境情况，然后给出科学合理的环境改善方案。

3.3 应用于农业病虫害防治领域

病虫害是为害农作物生长的主要因素，加强病虫害防治管理是确保农作物丰产的主要措施。基于物联网技术可以实现自动化精准喷施农药，从而提升农药的利用率，减少农药用量，减轻农产品中农药的残留量，节省农药支出成本。借助物联网及时获取农作物各生长时期的病虫害数据，可以了解病虫害的发生时段、为害部位、药剂类型等，在此基础上制定科学的防治方案，再经物联网完成农药的自动喷施操作，实现智能化的病虫害防治。

3.4 应用于农产品销售领域

当前，网络在线销售正成为农产品销售的主要渠道。利用物联网在电商平台上展示农产品整个生产过程，让消费者对农产品有更全面的认识，提高消费者对农产品质量与安全的信任度，从而增加购买意向，而且也能获得良好的口碑。因此，在智慧农业中运用物联网技术建立农产品安全溯源系统。对生产环节中的农产品或运输包装过程中农产品贴上RFID电子标签，同时，在运输、仓储、销售等不同环节及时更新数据信息，从而建立起农产品安全溯源系统。通过该系统可以对农产品从生产、加工、运输到销售整个环节的数据信息进行共享与透明化管理，从而实现对农产品全过程的可追溯性管理。

4 推动物联网在智慧农业领域发展的建议

为更好地推动物联网技术与智慧农业的有机融合，实现我国农业产业的转型升级，提出下列建议。1）加大对农业信息化建设的补贴优惠。将与农业物联网有关的产品与设施纳入农机购置补贴范围，并出台相关鼓励措施，鼓励科研院校、科技涉农企业、电信运营商等社会力量积极参与，从而逐步形成以政府为主导，多方力量共同参与的局面。2）加大对农业无线传感网络技术及相关产品的研發与应用。加强农业物联网技术自主创新，重点对无线传感器网络农业应用技术加以研究，攻克相关技术难点，研发出更多适合我国农业产业发展的软件产品与农用智能终端产品等。3）加强顶层设计，做好农业物联网技术相关标准研究，组织专家团队参与农业物联网技术标准制定，掌握话语权。

5 结语

将物联网技术融入农业领域符合智慧农业建设的需要，智慧农业作为我国现代农业发展的高级阶段，是我国农业实现现代化的主要目标。由于我国智慧农业发展比较迟，在推广与应用过程中面临着不少困难，但伴随着我国农业现代化建设的加快，智慧农业发展也必将提速。今后农业物联网的发展目标是实现农作物生产全过程的精准管理，水肥药的自动化控制、病虫害的智能监控与预警、农产品质量安全监管与追溯等。其中，应重点构建更为完善的农业生产模型，比如，病虫害预警模型、气候灾害预警模型、不同农作物生长模型等。同时，探寻云计算技术与农业生产发展深度融合的路径，重点研究农业物联网应用服务模式，建设从农业数据中心到手持移动终端设备的数据交换宽带，以农村“三网融合”为契机推动智慧农业的快速发展。

总之，随着科技的进步与现代农业的发展，物联网在农业领域必将发挥出更大的作用，也必将成为打造智慧农业的主要基础。农业物联网属于一个新兴研究领域，需要相关学者、专家、农技人员的继续努力，根据农业生产特点与需要不断优化农业物联网技术，最终实现农业生产的高效率、高精度的智能化控制。

参考文献：

[1] 李志成，张沐诗.物联网在智慧农业中的应用[J].农村科学实验，2019，35（21）：122，124.

[2] 张熙.物联网在智慧农业中的应用性研究[J].宝钢技术，2018，11（2）：46-47.

[3] 王金翔，郑笔耕.物联网技术在智慧农业中的应用[J].科技风，2015，27（16）：112-113.

[4] 夏波，刘志琴.浅析物联网在智慧农业的发展[J].通讯世界，2015，34（7）：306-307.

[5] 文黎明，龙亚兰.物联网在农业上的应用[J].现代农业科技，2010，18（15）：54.

（责任编辑：刘昀）