物联网技术在农业发展中的应用研究

2023-01-05逄锦超

农业开发与装备 2022年7期

逄锦超

（青岛市黄岛区藏马镇人民政府，山东青岛 266411）

0 引言

物联网技术是信息科技产业的第三次革命，物联网技术能够将事物与网络进行连接，实现智能化和信息化。我国是农业大国，在农业生产中应用物联网技术，能够促进农业现代化进程，是农业实现现代化发展的必然要求。在农业生产和相关产业中，应用物联网技术也是衡量一个国家农业发展水平的重要标志。物联网技术能有效地管控农业生产的各个环节，提高农产品的产量和质量，实现农业生产的规范化、科学化、精准化和机械化。最重要的是，物联网应用于农业经济发展中，能够以动态的方式，精细化管控相关作业，提高农产品质量，减少消耗，扩大利用率，进而提高农业生产水平，推动农业经济发展。

1 物联网技术发展

1.1 国外物联网研究现状

在农业资源利用方面，美国和欧洲一些国家主要使用卫星系统实时监测，得到结果后发送到各个监测站点，并进入信息决策系统，完成整体区域内的农业统筹规划。在美国，有15%的农户使用GPS机械设备进行农场害虫密度检测，通过实时监测可有效进行害虫防治。当密度超过警戒值时则利用传感器将数据发送至服务器上，快速设置杀虫方案，大大节省了人力物力，实现了利用互联网实时了解农场土地成分结构和灌溉施肥及病虫害情况。针对病虫害的防控，日本开发了农田作物测绘系统，可根据GPS提供位置信息进行作物生长图像的拍摄，通过电脑就可以对作物的详细情况进行了解。

在农业生态环境监测上，农业互联网主要利用高科技手段进行农业生态环境的网络监测，利用无线传感器技术、信息融合网络传输技术及智能分析技术来对周围生态环境变化进行感知。美国加州大学的研究人员利用无线传感器对海岛上的生物栖息情况进行周期性的环境监测。美、法、日这些国家主要通过对全国农业化信息系统的全面覆盖来实现对农业生态环境的监测，确保农业生态环境的可持续发展。

在农业的生产管理领域，物联网技术更是应用广泛，在技术系统方面的农业物联网应用已成体系。美国作为农业互联网应用的引领者，具有先进的精准化农业模式，对农田中的杂草可进行自动识别，并使用GPS系统等高新技术，以支持大型智能农业机械的精密播种。

1.2 国内物联网研究现状

物联网的应用涉及工业、物流、交通、农业、环境、安保等基础设施领域，推动了该领域智能化发展，提高了行业效率、效益。在家居、医疗健康、教育、金融与服务业、旅游业等生活相关领域的应用，使服务范围、方式、质量都有了长足的进步。

以农业为例，近年来，我国一些地区在农业物联网技术应用方面已有突出进展，初步对农业生产过程中的环境因子或有害成分进行调控，达到合理使用资源、降低成本、改善环境等目的。我国的农业互联网应用在资源检测中主要将GPS定位技术与传感相结合，对农业资源信息进行定位与采集，并利用无线传感和移动通信等高端技术实现资源信息的传输。在生态环境监测中，通过地面监测站和遥感技术相结合，实现了农业环境信息的全面监测。在农业生产领域的田间土壤信息的获取、农业数据的采集、农作物管理、水产养殖方面也有新系统不断投入使用。

2 物联网技术农业经济中的应用

2.1 物联网的体系结构

在世界信息峰会上，物联网技术概念被正式提出。会议中明确指出，物联网信息技术将成为未来世界中企业支撑的重要技术，属于物联网信息时代即将到来，成为继互联网技术、计算机技术、移动通信技术后不断快速发展的信息产业，成为目前信息产业的主要发展方向。物联网技术主要由感知结构、网络结构及应用结构构成。感知结构能够收集目的物品的有效相关信息并进行分析，实现互联网资源共享，其主要由RFID技术、传感器、网络技术等构建而成。网络结构是物联网系统传输的主要方式，通过网络结构，经过收集分析到的物品信息才能得到更高层次的共享。可以说网络系统是凸显物联网价值的基础结构，而应用系统就是对在物联网中形成的信息进行处理，达到物联网中物品信息与人的交互功能。

物联网主要具有以下几种功能：①信息获取。包括对相关信息的感知、捕捉和识别。首先能够对事物属性状态及其变化方式进行感知，具有敏感性；在捕捉到相关信息后把所感受到的事物状态通过技术手段进行表征。②信息传送。通信过程的主要模式，包括信息发送、传输、接收等各个环节，把获取的事物状态信息及其变化的方式从时间（或空间）上的一点传送到另一点的任务。③信息处理。这一环节是对信息的加工过程，也是制定决策的过程，对捕捉或感知的信息进行处理，获取新的信息。④信息施效。这一过程是指信息最终发挥效用的过程。

2.2 物联网的关键技术

物联网各个部分的标准化将成为物联网技术的关键。①感知设备方面。对于传感器/执行器智能变送器接口标准一直在不断更新，而关于RFID标准的核心主要在数据内容编码标准这一领域。目前，已经形成了分别代表不同团体或国家的五大标准组织：EPC Global由北美和欧洲标准组织联合成立，规模较大，拥有上百家成员；ISO、AIM、UID主要是欧美国家和日本；IP-X则以大洋洲、非洲、亚洲国家居多。②传输网络方面。主要包括无线通信领域的802.11系列、802.15标准、802.16标准和有线接入领域的802.3标准。③应用服务方面。软件和中间件的数据交换和处理标准是物联网的关键标准。

2.3 主要发展趋势

物联网应用在农业生产中符合农业生产的现代化需求和农业发展的整体趋势。中国作为农业大国，在以传统人力种植农作物已经不能满足人们需求，以科技为主要生产力的时代，物联网的诞生无疑给科技种植提供了新方向。因此，今后农业发展中要着力创新传感网、物联网的主要技术，并进行后IP时代相关技术的部署及后续研发，抓住迈向信息社会的时机。

3 物联网技术在农业中的应用实例

3.1 精准农业中的应用

目前，我国在精准农业发展方面，现阶段发展水平较高。精准农业技术实际上是指运用信息技术进行农业管理工作的新型模式，在农业管理系统中可以利用传感器进行监测，获取所监测区域的相关数据，对作物的生长、培育等工作进行量化控制。

物联网技术在精准农业上的应用模式，主要是通过地理信息系统采集相关区域作物生长信息，利用田间管理信息系统提高农作物管理的时效性，借助计算机网络控制系统、遥感技术以及全球定位系统等作为辅助手段，具有较强的可操作性。立足作物生长的所需条件，增加物联网系统的建设，以求满足作物生长的具体需求，应对实际操作中所可能出现的问题。积极利用物联网技术把控投入成本，量化资源投入，在提高产量的基础上，以保护农业资源为底线，帮助实现农业现代化和信息化。与此同时，积极将信息技术应用到农业机械设施使用和维护中，提高了农业生产效率。

3.2 食品安全追溯中的应用

农业经济作物中的农副产品的监管和流通也受到物联网技术的影响，在对农副产品出品控制和安全追溯过程中，利用物联网技术能够从对食品流通的各相关环节的把控上，增加农副产品安全，降低安全隐患，增大经济效益，减少损耗，降低食品安全问题发生概率。

物联网技术可以实现食品供应链的构建，追溯整个流通过程链条，为食品安全提供保障，通过防伪标签、内外码防伪技术、安全防伪标签、二维码防伪标签等信息追溯手段，利用重算法编码技术，CCN算法+数据库等技术支持。消费者在消费环节中可以获取该农业产品的一切相关信息，物联网技术能够帮助实现全程化把握，实现高质量食品安全追溯。

3.3 农业信息监测中的应用

农业信息监测工作包含许多方面，如农业生产供应市场信息监测、量控制管理、产销形式分析以及信息监测成果的应用等。在农业信息监测过程中，应用物联网技术，能够对信息的采集、整理、监控提供基础和技术支撑，帮助提高农业信息监测的效率和准确性。如农业环境智能监控系统，能够实时远程获取大田或者温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像，通过模型分析，可以自动控制温室湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗与侧窗、加温补光等设备。

同时，系统还可以通过手机、PDA、计算机等信息终端向管理者推送实时监测信息、报警信息，实现温室大棚信息化、智能化远程管理。在农业生产过程中，田间农作物的信息监测工作包括针对农作物的虫害情况进行监测，对土壤的酸碱度进行控制，对生长过程中作物施肥状况进行记录和观察等。信息监测涵盖广义农业的各个方面，不仅涉及种植活动的方方面面，还涉及农副产品加工、畜牧业以及渔业等，在这些领域对物联网技术进行应用，有利于实现农业信息化建设。