■樊雅君

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于農(nóng)業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)任重道遠(yuǎn)，是挑戰(zhàn)，更是機(jī)遇。對(duì)于智能農(nóng)業(yè)這塊廣闊天地，高清數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化、智能化、人性化、規(guī)范化、適用化，安防企業(yè)大有作為。

何為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，地域遼闊，自然災(zāi)害頻發(fā)，氣候復(fù)雜多變，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于解決“三農(nóng)”問(wèn)題是一個(gè)很好的發(fā)展機(jī)遇?！拔锫?lián)網(wǎng)”的概念提出于1999年，其定義十分簡(jiǎn)單，就是把所有物品通過(guò)射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能管理。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)，不過(guò)用戶端不僅局限于個(gè)人電腦，而是延伸到任何需要實(shí)時(shí)管理的物品和物品之間。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)指將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、感應(yīng)技術(shù)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)結(jié)合，及時(shí)采集空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、土壤溫濕度、CO2濃度等環(huán)境信息，通過(guò)有線和無(wú)線方式發(fā)送給中央監(jiān)控器，并以直觀的圖表和曲線方式將數(shù)據(jù)顯示給用戶，用戶可以根據(jù)生產(chǎn)需要，設(shè)置溫室卷膜、卷簾、滴灌等執(zhí)行設(shè)備的自動(dòng)調(diào)控條件。

針對(duì)中國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求來(lái)看，當(dāng)今最主要的問(wèn)題是如何實(shí)時(shí)地采集和處理農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和養(yǎng)殖業(yè)及其相應(yīng)病蟲(chóng)害的各種信息。物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用包括：監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、畜禽的環(huán)境狀況、土壤氣候變更以及大面積的地表檢測(cè)，收集溫度、風(fēng)力、濕度、大氣、降雨量、土壤水分、土壤pH值等，從而進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，幫助農(nóng)民減災(zāi)、抗災(zāi)，進(jìn)行科學(xué)種植，進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)的綜合效益。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

近年來(lái)，在政府、科研機(jī)構(gòu)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)等的共同推動(dòng)下，部分地區(qū)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用方面進(jìn)行了積極的探索，已取得初步成效。不少地方利用溫度、濕度、氣敏、光照等多種傳感器對(duì)蔬菜生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行全程數(shù)據(jù)化管控，保證蔬菜生長(zhǎng)過(guò)程綠色環(huán)保、有機(jī)生產(chǎn)。也有地方通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)、畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確感知、及時(shí)反饋，提升農(nóng)業(yè)決策指揮水平。有的地方應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)用藥、用水、用肥、用工狀況的精確控制，減少浪費(fèi)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)本增效。

基于傳感網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

普遍認(rèn)為，“物聯(lián)網(wǎng)”是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。到目前為止，業(yè)界還沒(méi)有統(tǒng)一明確的定義，早期的物聯(lián)網(wǎng)是依托射頻識(shí)別技術(shù)的物品流通系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵已經(jīng)發(fā)生了變化。所謂物聯(lián)網(wǎng)（the internet of things）是指在物體中布設(shè)具有一定感知能力、計(jì)算能力和執(zhí)行能力的智能芯片和軟件，使之成為“智能物體”，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施實(shí)現(xiàn)信息傳輸、協(xié)同和處理，從而實(shí)現(xiàn)任何物體之間、物與人之間的互聯(lián)。因此，從嚴(yán)格意義上說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)信息傳感設(shè)備（包括RFID裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、掃描器等），根據(jù)約定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，把任何物品與網(wǎng)絡(luò)相連，進(jìn)行信息交換和通信，從而實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

這幾年物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的運(yùn)用卓有成效。以溫室監(jiān)控為例，其關(guān)鍵技術(shù)包括溫室控制模式和PC機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。其中，PC機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用由主控計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)微處理器、一系列傳感器、執(zhí)行器和總線型數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)等組成的分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在溫室生產(chǎn)中大量采用無(wú)線管理、調(diào)控溫度、光照、濕度、通風(fēng)、pH及營(yíng)養(yǎng)液供給等，使栽培條件達(dá)到最佳水平，合理利用資源，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。同時(shí)無(wú)線模塊也可以將采集的溫度、濕度、EC值等參數(shù)值，經(jīng)由無(wú)線網(wǎng)關(guān)傳輸數(shù)據(jù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳送到服務(wù)器及終端機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚的遠(yuǎn)程監(jiān)控等。此外，監(jiān)控系統(tǒng)還具有綜合環(huán)境控制、肥水灌溉決策與控制、緊急狀態(tài)處理和信息處理等功能。也可以按照用戶要求，進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及進(jìn)行智能控制和管理提供科學(xué)的依據(jù)。

基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

當(dāng)前，食品安全問(wèn)題不斷出現(xiàn)，從毒奶粉到地溝油，一系列事件引起了社會(huì)的極大關(guān)注。針對(duì)農(nóng)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)從“農(nóng)田到餐桌”的全過(guò)程管理，建立從源頭治理監(jiān)控到最終消費(fèi)的追蹤溯源系統(tǒng)，保障產(chǎn)品安全已成為消費(fèi)者關(guān)心的話題。隨著RFID技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷出現(xiàn)和成熟，為農(nóng)產(chǎn)品的安全監(jiān)管提供了基本保障。國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一些RFID技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例，早在2007年中國(guó)就建立了肉牛生產(chǎn)全程質(zhì)量安全可追溯體系，同時(shí)也完成了基于RFID的生豬全程質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)，并且在國(guó)內(nèi)的幾個(gè)大城市進(jìn)行推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了從生產(chǎn)—加工—運(yùn)輸—銷售等環(huán)節(jié)的全過(guò)程的監(jiān)控和追蹤，確保農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和安全。中國(guó)在奧運(yùn)會(huì)期間更是啟用了食品安全追溯系統(tǒng)，為整個(gè)奧運(yùn)會(huì)的食品供應(yīng)提供了安全保障，從而為物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)農(nóng)業(yè)上的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景

農(nóng)業(yè)作為關(guān)系著國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其信息化、智慧化的程度尤為重要。物聯(lián)網(wǎng)作為推進(jìn)產(chǎn)業(yè)信息化進(jìn)程的重要戰(zhàn)略，并在實(shí)際發(fā)展中落實(shí)物聯(lián)網(wǎng)在各個(gè)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的跟蹤研究及應(yīng)用調(diào)查提出了四個(gè)應(yīng)用模式與應(yīng)用場(chǎng)景。

1、合理、高效、穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境管理。通過(guò)各傳感器、視頻設(shè)備、GIS地理信息技術(shù)、GPS定位技術(shù)以及智能分析模型，建立起一個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境信息化管理平臺(tái)。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)及桌面電腦、智能手機(jī)等終端，能夠便捷地進(jìn)行系統(tǒng)訪問(wèn)與各種設(shè)備的管理。

2、改善與提高生產(chǎn)系統(tǒng)工作效率的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程管理?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)提出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程管理解決方案，利用物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)改善生產(chǎn)系統(tǒng)的工作效率、提高投入資源的附加值、減少不必要的浪費(fèi)及資源損耗，從而滿足客戶需求。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化管理、精耕細(xì)作管理、設(shè)施農(nóng)業(yè)管理和健康種植，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的科學(xué)管理與提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo)。

3、控制危害與損失的農(nóng)產(chǎn)品安全管理。農(nóng)產(chǎn)品安全管理系統(tǒng)的主要功能是對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全進(jìn)行全程監(jiān)控管理，使企業(yè)農(nóng)產(chǎn)品安全提升到新的高度，從而確保向消費(fèi)者提供安全、可靠、高質(zhì)量的農(nóng)產(chǎn)品。

具體為：以農(nóng)業(yè)企業(yè)檔案數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，圍繞“生產(chǎn)、庫(kù)存、銷售”三條主線，通過(guò)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)活動(dòng)、銷售狀況實(shí)施電子化管理來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全管理；采用最新的紅外、激光、無(wú)線、編碼、識(shí)別、定位、傳感器、RFID等高新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸安全管理；結(jié)合目前先進(jìn)的條碼技術(shù)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的流通進(jìn)行編碼，從而建立安全的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)全程追溯管理，使消費(fèi)者充分了解農(nóng)產(chǎn)品的種源情況、生產(chǎn)基地環(huán)境質(zhì)量、生產(chǎn)操作過(guò)程、用料用藥情況、加工銷售過(guò)程等各個(gè)環(huán)節(jié)。

4、通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施管理。隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)快速發(fā)展和大量裝備的使用，各種關(guān)于農(nóng)業(yè)設(shè)施裝備的問(wèn)題日趨突出，事故隱患日益增加。為進(jìn)一步提升設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備安全及生產(chǎn)水平，大唐、移動(dòng)等運(yùn)營(yíng)商能采用傳感器和視頻監(jiān)控設(shè)備，并建立裝備與設(shè)施信息庫(kù)、狀態(tài)庫(kù)、調(diào)度服務(wù)庫(kù)及智能分析平臺(tái)，將物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施管理，提高投入資源的附加值、減少資源損耗，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力。

需攻克的難題

目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用涵蓋了農(nóng)業(yè)資源利用、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管，并在政策扶持、技術(shù)研發(fā)、示范應(yīng)用、人才培養(yǎng)等方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。但農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用總體還處于初步應(yīng)用階段，存在關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品及集成體系成熟度較低、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范缺失、有效的運(yùn)營(yíng)機(jī)制和模式尚未建立、專業(yè)人才缺乏等問(wèn)題，迫切需要國(guó)家開(kāi)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用示范項(xiàng)目，加快建設(shè)應(yīng)用示范基地，深入開(kāi)展相關(guān)技術(shù)研發(fā)和集成創(chuàng)新，探索產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用模式，制定農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

由物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，可以在兩個(gè)層次上進(jìn)行深入研究。第一，研制智能化監(jiān)控、人工輔助管理溫室，適應(yīng)于一般經(jīng)濟(jì)條件的農(nóng)戶提高溫室栽培管理水平。即對(duì)智能化實(shí)時(shí)監(jiān)控及動(dòng)態(tài)決策方案通過(guò)人工管理加以實(shí)施。其關(guān)鍵技術(shù)主要包括溫室綜合環(huán)境實(shí)量監(jiān)控系統(tǒng)，各種溫室作物智能化管理決策系統(tǒng)，系列傳感器、計(jì)算機(jī)芯片與機(jī)電一體化系統(tǒng)。此種方式可以根據(jù)用戶需求，隨時(shí)進(jìn)行處理，為設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)、對(duì)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù)。通過(guò)模塊采集溫度傳感器等信號(hào)，經(jīng)由無(wú)線信號(hào)收發(fā)模塊傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚溫濕度的遠(yuǎn)程控制。

第二，研制智能化監(jiān)控、自動(dòng)化管理溫室，適應(yīng)于經(jīng)濟(jì)條件富裕的農(nóng)戶、設(shè)施農(nóng)業(yè)企業(yè)以及示范展示，提高溫室栽培管理水平。即對(duì)智能化實(shí)時(shí)監(jiān)控及動(dòng)態(tài)決策方案通過(guò)綜合環(huán)境控制與電動(dòng)執(zhí)行器自動(dòng)實(shí)施。其關(guān)鍵技術(shù)包括溫室控制模式和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。其中，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用由中心控制計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)控制機(jī)、系列傳感器、電動(dòng)執(zhí)行器和局總數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)等組成的分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在溫室生產(chǎn)中大量采用無(wú)線傳感器管理、調(diào)控溫度、濕度、光照、通風(fēng)、二氧化碳補(bǔ)給，營(yíng)養(yǎng)液供給及pH值、EC值等，使栽培條件達(dá)到最適宜水平，合理利用資源，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。同時(shí)具有綜合環(huán)境控制、肥水灌溉決策與控制、緊急狀態(tài)處理和信息處理等功能。

結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)是物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的黃金時(shí)期，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的范圍也會(huì)越來(lái)越廣。在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)群雄并起的時(shí)代，加快物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，成為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、智能化、精細(xì)化發(fā)展重要推動(dòng)力。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于農(nóng)業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)任重道遠(yuǎn)，是挑戰(zhàn)，更是機(jī)遇。正所謂“早起的鳥(niǎo)兒有蟲(chóng)吃”，安防企業(yè)應(yīng)利用網(wǎng)絡(luò)高清勢(shì)頭，順勢(shì)而起抓住這個(gè)機(jī)遇，就得早布局，早行動(dòng)起來(lái)。