物联网在设施农业领域的应用

张家口市乡村振兴促进中心 张秀萍

引言

智慧农业是一个庞大的系统科学 ，它涉及多门学科 、多个领域包括农业、通信、电子等。这是物联网技术在农业的实际应用。在设施农业中 ，我们可以利用各种设施设备，来采集农业生产过程中的各种信息，再利用网络通讯系统整合传输信息 ，最后我们就可以通过这些信息来实现智能化的管理。 设施农业是脱离农业生产过分依赖外部环境和资源的情况的重要手段 。我们可以利用因特网的理念来实现物体的因特网技术， 将网络技术和感知设备结合起来实现信息的沟通与交流。 随着中国不断飞速地发展，向现代化不断迈步 ，资源和环境的问题不断困扰着农业的发展与进步。在当今社会情况下，设施农业和物联网技术这两项技术的大范围应用和普及化，即可以节约人力资源 ，又可以提升农作物的质量与产量，为农业的发展进步提供了有力的支持。

1 物联网在设施农业中的应用优势

1.1 提升舒适度，增加工作效率

通过局域网络技术 ，我们可以收集农业生产区域的所有信息。工作人员便可以通过这些信息进行远程操控，这不仅方便了管理，同时也减少了工人的工作量和人力的使用，还极大的提升了农业生产的工作效率。

1.2 提高作物产量和质量

我们可以用物联网技术，随时检测农作物生长变化趋势，确保农作物时刻处于良好的状态和环境且未发生意料外的变化。该技术大幅度的降低了可能出现的作物生病和虫害以及农药的使用，还能提升农产品的品质和产出，极大的提升了农产品的核心竞争力，有利于农产品的销售。

1.3 自然资源的保护

物联网技术的使用使得我们可以精确控制作物生长的各种参数，例如土壤水分 、土壤肥沃度 、pH等参数。 另外，加上喷泉、滴灌等灌溉措施，这不仅节约了水资源，还降低了人力成本。

1.4 有益农产品安全性的追溯性

在农产品生产过程中，可以在传感器 、监控设备等设备自动输入作物各阶段的生长状况、人员的栽培操作步骤等信息 ，实现农产品的实时监控和管理。同时，也可以利用该项技术有效监管供应链的各个部分，实时追踪供应链中的每一个环节 ，及时发现存在和可能存在的问题，并将其掐灭于萌芽。

2 物联网的应用技术

2.1 RFID技术

RFID技术还被称为无线近距离识别技术，它主要采用无线信号来监测和感知目标，并记录数据。该技术主要适于小范围的数据识别域传输。该技术主要有三个部分， 分别是软件处理系统 、读取器写入器和应答器。 RFID技术相较于传统有许多的优点，所以被广泛应用于网络监管。读取器写入器可以感知由检测对象散发的信号，然后使用天线将信号发射出去。软件系统负责接收并存储信号 ，并将信号处理筛选， 最终将信息反馈给读取器。读取器接收频率信号，进行对应的数据解析，实现信息控制。

2.2 传感器网络技术

该技术主要包括数据处理单元组件、传感器和通信组件的传感器组成的网络。节点在工作过程中会随机的分布在不同的地方进行传输和采集信息，不同的点相互连接，形成网络结构 。传感器中拥有大量的节点，且分布随机，密集，这些节点有很强的适应能力。而且为了保证传感器能够正常工作，节点具备一定的能量储存功能。传感器在物体的互联网技术中起着重要的作用。

3 ．物联网的应用领域

3.1 系统设计

物联网技术在智慧农业中发挥了极大的作用，物联网技术可以监控农业的生长情况和环境条件， 并构建信息交流网络平台，实现信息的互通与交流。物联网技术的应用有几个方面。1感知层主要是对信息的采集和应用。2传输层。主要负责收集信息和传递信息。3应用层。作为信息的传递终端，它也是处理终端。应用层能够分析处理信息，并得出结论，及时做出调整。

3.2 监视系统

监控系统可以时时刻刻的监测农作物的生长环境和作物的生长趋势 ，帮助工作人员及时发现问题并解决问题，提高作物的生产量。监视系统需要恒定的数据存储容量以便后续的操作。另外，监视系统需要强大的防雷电，防火灾等抗自然灾害能力。

3.3 无线传感器网络子系统

无线传感器网络子系统是可以实时监控农业环境传感器模块。例如，在智能作业之中，它可以监视土壤环境的情况和大气环境的变化。使用无线传感器网络子系统，具有传输速度高、耗能低、成本便宜等优点。该系统拥有很多节点，其中包括调整节点和感测节点。感测节点将信息采集并发送至协调节点，然后协调器在将采集的信息发送到上级的系统， 通过这种方式实现对环境的监测。

3.4 无线宽带网络传输系统

无线宽带网络系统需要连接网络和太阳能系统进行供能，才能发挥它的价值和应有的功能。其中网络传输技术要求高环境的适应性，同时需要具有一定的抗渗透性和抗干扰性才能保证系统的正常运转。网络时代促进了农业技术的发展，其中物联网技术为农业技术发展做出了极为重要的贡献。而智能农业作为新型的农业形式，它相较与传统农业拥有高效率、高产能、人工少的优点。智能农业必然是是未来农业发展的趋势。要促进农业进行高效可持续发展，就必须加大物联网技术的应用，对农业进行科学化、经济化的改革，并不断创新农业生产方式 ，提高生产效率。

4 物联网的应用事例

4.1 温室温度控制中的应用

在温室内，通过无线传感器将温度、湿度 、光找强度、风速等各种信息实时收集、分析农作物的成长条件与需求的各种参数 ，来实现自动化管理。

4.2 智能灌溉系统的应用

传统农业中，农民通常按照经验灌溉，缺乏规范性的指导和专业的知识 ，经常会导致灌溉的水不符合农作的需求 ，这对农作物的生长和发育极为不利。但物联网的不断普及，现如今可以利用测量各种数据的传感器，再结合作物生长的特点，既可以做到正确灌溉，又能做到适量灌溉。此外，还节约了水资源，可谓是一举多得。

4.3 害虫监视和预防治疗的应用

对于防治和监测害虫，我们同样可以使用传感器来解决。在农业生产过程中 ，根据害虫群密度，我们可以利用先进科学技术对害虫进行监测，获得有关害虫的种类、数量 、何时到来等信息 ，以便及时的采取正确的应对策略。

4.4 设施栽培的应用

水产养殖可以采用智能监视系统。 该系统主要是使用传感器进行收集并监控水温、水质等各种参数，监控环境的变化 。 再通过得到的数据得出相应的结论，及时的进行调整养殖方案。再配合相应的设备和系统，我们就可以进行科学的养殖。

在畜牧养殖方面， 我们也可以利用各种传感器来监测家畜的成长发育和相应的环境因数、 再配合相应的设备和系统就可以实现智能化和自动化。目前，我国对畜牧业的进行科学研究的人有很多 ，例如王冉等人设计了环境监测系统 ，能够监测家畜生长是的各种环境因数，智能控制牲畜舍内的相关设备 ；林惠美等人提出了通过无线传感器网络传输动物信息的方法， 能够实时传达动物的生理特性。

5 物联网应用的困难

5.1 成本高

信息技术前景十分广阔 ，但其建设需要大量资金且回报期长。由于各种各样的原因和条件环境的制约，物联网技术难以被广泛应用于农产业 。因此 ，为了推动物联网的技术的发展和普及 ，农业自动化和智能化的实现 ，需要更加努力研发科技 ，推动技术的整体进步，降低物联网技术普及的成本。同时，国家也需要推出相应的惠民政策，鼓励更多人投身于这项行业，并对现代化农业的发展进行大力推广 ，加快农业智能化，自动化，使智慧农业的时代早日到来。

5.2 技术不足

现在 ，我国还没有被公认的合理 、权威的技术标准化系统 。例如 ，一部分设施里栽培的农作物，根据成长发育时期的不同环境条件也不同。根据不同植物和不同生长阶段的差异，应该对具体的水、肥料、光、热等有不同的操作制度。

5.3 应用程序设备开发不足

在单网络技术的应用中 ，传感器是核心。 但是，现在中国的农业传感器功能单一，特性低，精度低，市场占有率低 。另外 ，农业网络广泛用于数据监控 ，但用于智能控制的产品很少，主要原因是相关软件产品的研发不足。

5.4 收益模式不明确，投资风险大

目前，我国的农业在物联网技术的应用上还比较少，没有明确的可行性方案。因此，还有许多人在探索物联网技术该如何应用 、应用的领域、应用的模式。 所以我们应建立相应的物联网应用和普及化研究中心 ，并扩大物联网在农业的应用范围 ，并推出一个合理的 ，可行的，具有盈利能力和抗风险能力的物联网应用模式。这样就能加快物联网技术全面应用于农业领域。

5.5 农业从业人员文化素质不高

在现阶段 ，我国从事农业的工作者普遍学历较低 ，难以接受新兴事物，更难以学习物联网在农业上的应用这种复杂 ，高深的知识。但是，物联网技术的普及是势在必行的、无法阻挡的，所以这势必要求相关的从业人员掌握大量的相关知识并能加以利用。在物联网技术普及化、广泛化、民用化的道路上，缺乏相关的有资历 ，能符合标准的企业或组织，这就导致物联网技术在农业领域的应用难度大，推广难，普及程度低。

6 结语

随着我国信息技术的蓬勃发展，物联网在农业中的应用将越来越广泛。 然而 ，就目的而言 ，物联网在农业中的应用还处于初级阶段。目前还存在一些问题，如物联网在农业中的应用还不成熟，没有先进的建设技术 ，专业技术和人才建设。 通过我们不断地努力探索 ，我们相信 ，有政府的政策鼓励和大力支持 、相关机构的不断研究和发展 、媒体的官方传播 、农业的信息化 、智能化的共享，在这些条件的帮助下智能农业将有一个美好的未来。