浅谈物联网核心技术及在农业领域的应用

李浩琪

浅谈物联网核心技术及在农业领域的应用

李浩琪

（商洛学院陕西商洛726116）

农业是物联网技术应用的核心领域之一，同时也是物联网技术在应用方面难度较大的一个领域。文章阐述了农业领域应用的主要物联网核心技术，分析了物联网核心技术在农业资源、环境监控、育种信息化、大田精准作业、设施园艺物联网监控、畜禽精细化管理以及农产品质量与安全追溯等方面的应用，对未来农业物联网技术发展的重点方向进行了预测。

物联网技术；核心技术；农业生产；应用

随着物联网技术的发展和研究，国家相关部门已经认识到了物联网技术对于推动我国农业发展的重要作用，因此，国家相关部门在我国内蒙古、新疆、江苏等地区建立起了物联网农业发展基地，大力支持我国物联网技术在农业生产中的发展和应用。

1 物联网核心技术

1.1 感知识别技术

感知识别技术是物联网获取外界信息的基础，通过感知识别技术，能够通过对外界信息和相关物体进行扫描、识别，并将相关信息以数据的形式进行存储和传播[1]。通过无限传感器网络利用各种类型的传感器对物质的性质、环境状态、行为模式等信息开展大规模、长期、实时的获取，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

1.2 网络架构技术

通过感知识别技术获取到外界物质的相关数据信息之后，相关数据信息的传输需要通过网络架构技术进行传输，而信息传输主要是通过互联网技术，并且在传输的过程中通常需要使用到4G、5G等移动通信网络、WiMAX技术以及蓝牙技术[2]。

1.3 综合应用技术

物联网技术的发展既与其本身技术的更新迭代相关，也跟物联网在其他领域的应用密切相关。只有将物联网应用到各行业中，物联网技术才能够与其他行业相互融合，使物联网拥有更广泛的应用前景，并具备更多的功能。

2 物联网核心技术在农业领域的具体应用

2.1 农业资源和环境监控

对农业资源和环境进行监控是物联网技术在农业生产过程中重要的应用方面。当前的物联网技术对农业资源和环境进行监控的主要方式分为两个方面，一是通过近距离的无线传感器对外界物质进行监控，另一种则是通过遥感技术对外界物质进行监控，通过综合使用这两种监控方式，能够对农产品生长环境、农作物的生长情况和生长状态做出精准判断，并根据判断结果决定是否为农产品施肥、浇灌和进行病虫害治理[3]。当前我国农业物联网建设基地已经采用物联网监控手段对农作物生长情况进行监控，通过物联网监控技术能够对农作物大气环境进行实时监测，分析大气中二氧化碳浓度、分析大气中是否存在有害物质，同时还能够对农作物的土壤环境进行检测，对土壤的PH、电导率和溶解氧等相关数据进行实时监测。

2.2 育种信息化

同一种农作物的不同品种在抗倒能力、抗病虫害能力以及产量方面都具有显著差异，因此，如何培育抗倒能力和抗病虫害能力强且产量较高的农作物品种成为农业生产过程中的一大关键。在品种培育过程中使用物联网技术，能够对不同品种的农作物生长过程进行全方位的监控，掌握农作物育种的细节信息，通过对这些细节信息的分析和研究，能够帮助研究者选择和培育出优良的农作物品种。当前湖南“隆平高科”育种企业已经广泛使用物联网技术进行农作物品种培育，物联网技术的使用大大提升了育种效率，加快了育种速度和育种流程的规范性与科学性。

2.3 大田精准作业

运用物联网技术对农作物生长过程进行全方位的监控，并对监控数据信息进行分析后，相关研究人员能够精准判断当前农作物的生长情况，并依据农作物生长情况对农作物灌溉、农药喷洒以及施肥工作进行精细化管理，通过这样精细化的操作一方面能够节省水源、肥料以及减少农药的使用，另一方面也有利于农作物更好地生长，从而提高农作物的产量，创造更高的经济价值[4]。当前我国新疆地区的棉花种植过程中使用了物联网技术对农业进行精准作业，通过物联网技术的使用，节省了10%左右的水肥，而棉花的产量却同比增加了10%，由此可以判断，在我国农业种植中使用物联网技术进行大田精准作业具有显著的成效，物联网技术在未来大田精准作业中具有广阔的应用前景。

2.4 设施园艺物联网监控

物联网技术实现了对农作物生长环境全方位的监测，当前物联网监测在园艺种植中应用较多。通过物联网技术，能够对园艺作物的生长环境中的大气湿度、土壤湿度、大气二氧化碳含量、光照条件进行精准判断，并对相关数据进行分析，当环境中的二氧化碳浓度、土壤湿度、光照条件以及大气湿度不符合预设的农作物最佳生长状态时，专家通过电脑、手机等终端能够对相关设备进行调整，将农作物的生长环境调整到最佳状态。不仅如此，物联网技术还能够对农作物是否存在病虫害情况进行预判，当农作物出现病虫害风险时，相关人员能够提前采取相关措施进行治理，在病虫害发生之前，掐断相关风险，通过这一系列措施，能够有效提升产品的品质、增加农作物的产量，进而提高农业生产的经济效益。

2.5 畜禽精细化管理

物联网技术在水产养殖、生猪养殖和奶牛养殖中的应用较为普遍，通过物联网技术能够对畜禽的生长情况、生长周期、进食周期进行精准的判断，从而实现自动化喂食等操作，在更好地养殖畜禽的同时，也能够节省劳动力。除此之外，物联网技术对畜禽个体的体温等情况进行精准监测，还能够对畜禽的健康情况进行判断和分析，这对于预防畜禽重大疫情具有重要作用。

2.6 农产品质量安全追溯

随着人们生活水平的提升，当前人们对农产品质量和农产品安全越来越关注，而物联网的使用能够对畜禽以及农产品的生长信息进行详细记录，不仅如此，还能够对畜禽的检疫信息、畜禽与农产品的运输流程等进行记录。因此，消费者在购买相关畜禽产品和农产品时，能够对畜禽和农产品的生长过程信息、运输信息等进行全面详细的了解。不仅如此，当发生食品安全问题时，物联网技术能帮助相关监管部门根据物联网信息追查造成食品安全问题出现的原因，进而优化后续的食品安全监管，可以说物联网技术的使用，对于提高我国食品卫生安全效率和水平也具有重要意义。

3 农业物联网技术未来发展的重点

3.1 农业物联网信息感知与识别技术

一方面，需要优化物联网信息感知技术在农作物生长监控中的应用，农作物的生长受到湿度、温度、二氧化碳含量、pH等多方面因素的影响，因此物联网感知技术需要对农作物生长过程中的这些信息进行全面的监控，为此需要进一步提升传感器技术，优化传感器软硬件设施和算法，并组建无线传输网络，当前传感器技术受到软硬件设施水平和算法的限制，传感器在时效性和适用性方面还存在一定的问题；需要优化传感器技术在畜禽生长中的作用，由于畜禽是能够移动的生物，传感器在感知畜禽生长信息和生长环境信息的过程中容易受到干扰，因此需要进一步研究高精度RFID和DNA指纹图谱识别技术，提升物联网技术在畜禽养殖中的适用性，从而全面提高我国智能养殖水平。

3.2 农业物联网自组织网络部署与信息传输技术

在实际的农业生产中，应用物联网技术需要对传感器进行合理布置。农业生产环境较为复杂，如何将传感器布置在合理的位置上，使得传感器既能够精准感知农业生产信息的同时，又能够节省传感器信息传输过程中对于能源的耗费。

3.3 农业物联网信息融合与云计算技术

农业物联网的使用不仅能够提高农业生产的经济效益和我国农业生产水平，同时，物联网技术与云计算技术的结合能够将全国范围内的农业生产信息汇集到云计算平台，建立基于云服务的跨行业、跨专业的数据库，为政府监测和决策提供科学、准确的依据。

3.4 农业物联网安全监管与服务质量保障技术

加强物联网安全监管和服务保障也同样非常关键，为此，在今后的物联网技术发展过程中要更加重视对RFID技术、EPC编码、扫描技术和定位技术在农产品销售中的应用，通过这些技术的使用使农产品生产过程中的所有信息处于公开状态，使消费者在购买农产品的过程中能够通过互联网了解农产品的相关信息，并依据这些信息来判断农产品的安全程度。不仅如此，物联网技术对农产品生产过程中相关信息的记录也有利于食品监管部门对农产品生产进行有效监督，从而更好地保障食品安全。

4 总结

尽管我国物联网技术在农业生产过程中已经取得了一定的应用成就，但由于我国物联网软硬件设施以及相关算法水平有限，加之物联网技术在农业生产中的应用成本较高，物联网技术暂时难以在我国农业生产中广泛应用。因此，在未来物联网技术农业应用的研究领域中需要进一步提高相关技术水平，并降低物联网技术在农业生产中的应用成本，推进物联网技术在我国农业生产中的普及，使我国能够逐步成为农业智能化生产发展强国[5]。

[1]郑纪业,阮怀军,封文杰,等.农业物联网体系结构与应用领域研究进展[J].中国农业科学,2017,50(4):657-668.

[2]何勇,聂鹏程,刘飞.农业物联网与传感仪器研究进展[J].农业机械学报,2013,44(10):216-226.

[3]熊本海,杨振刚,杨亮,等.中国畜牧业物联网技术应用研究进展[J].农业工程学报,2015,31(S1):237-246.

[4]欧阳春,曹萍,许伟.基于商业生态系统的我国农业物联网发展框架与政策建议[J].商业经济研究,2019(24):131-134.

[5]翟凌宇,孙凯旋.基于云计算的智慧农业物联网云平台[J].软件,2020,41(1):258-262.

TP399

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2095-1205(2021)02-74-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2021.02.36