彭志蓮

(1.合肥工業(yè)大學(xué)，安徽合肥 230009；2.安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽安慶 246003)

智能農(nóng)業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用分析

彭志蓮1,2

(1.合肥工業(yè)大學(xué)，安徽合肥 230009；2.安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽安慶 246003)

伴隨時(shí)代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，農(nóng)業(yè)中的信息技術(shù)也變得越來越重要，特別是近幾年來隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新發(fā)展，智能農(nóng)業(yè)也展現(xiàn)出了廣闊的發(fā)展前景。本文主要分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r以及其發(fā)展過程中面臨的挑戰(zhàn)等幾個(gè)問題，同時(shí)也對(duì)以后智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展做出了預(yù)測和分析。

智能農(nóng)業(yè)； 農(nóng)業(yè)；物聯(lián)網(wǎng)

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和信息化的不斷提高，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信之后的又一次信息化產(chǎn)業(yè)浪潮[1]，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的最簡單理解就是“物和物相互連接的互聯(lián)網(wǎng)”，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)任意的兩個(gè)物體都可以相互連接，傳送信息。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)被正式列為我國五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具體來講就是將各種各樣的傳感器組織起來構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)[2]，通過這些傳感器我們可以隨時(shí)隨地采集農(nóng)田信息，并把分析后的結(jié)果實(shí)時(shí)傳送給農(nóng)戶，讓他們做出最有利的決策，這樣農(nóng)民即便是不出家門，也可以隨時(shí)了解農(nóng)田信息。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中的發(fā)展現(xiàn)狀

近十年來，國外的一些發(fā)達(dá)國家開展了許多的應(yīng)用示范，展示了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，這一系列的示范應(yīng)用形成了一種良好的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化模式，使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品流通領(lǐng)域、資源利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面得到了推廣與實(shí)踐。歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺(tái)提交的物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展報(bào)告中[3]指出“農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”是未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最重要的發(fā)展方向之一。他們將農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)劃分為包括信息感知層、信息傳輸層和信息應(yīng)用層在內(nèi)的三個(gè)結(jié)構(gòu)層次。其中，通過信息感知層，我們可以獲取各種各樣的農(nóng)田信息數(shù)據(jù)，信息感知層由各種傳感器節(jié)點(diǎn)組成，可以十分敏銳地捕捉到農(nóng)田信息的變化。在信息傳輸層中，我們利用傳感器通過有線或無線的方式獲取數(shù)據(jù)，還可以通過多種通信協(xié)議向局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)發(fā)布信息，擴(kuò)大消息的接收范圍。在信息應(yīng)用層中，通過對(duì)獲得的信息加以融合和處理，得到最有利的數(shù)據(jù)分析，由此制定科學(xué)的管理方法，對(duì)農(nóng)戶加以指導(dǎo)。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

2.1 在農(nóng)業(yè)資源利用方面物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所起的作用

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，北美一些發(fā)達(dá)國家通過衛(wèi)星監(jiān)測來收集國家土地利用信息，然后再對(duì)所采集的信息進(jìn)行一系列的分析處理，最終實(shí)現(xiàn)了大范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)統(tǒng)籌規(guī)劃管理。近年來，我國運(yùn)用GIS、傳感器和GPS定位相結(jié)合的技術(shù)，通過WSN與無線通信實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)業(yè)資源的規(guī)劃管理。為了更加準(zhǔn)確地獲取農(nóng)田狀態(tài)信息，在作物施肥、病蟲害監(jiān)測和防治、土壤養(yǎng)分監(jiān)測等農(nóng)田信息采集和管理以及農(nóng)業(yè)環(huán)境變化和農(nóng)業(yè)污染監(jiān)測等方面都使用了GPS定位技術(shù)。例如可以通過GPS定位技術(shù)和農(nóng)田信息技術(shù)來獲取當(dāng)前的農(nóng)田狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)了解農(nóng)田中的水分、肥料、病蟲害、雜草和產(chǎn)量的分布等信息，通過對(duì)這些信息的分析可以制定出最優(yōu)的解決方案，從而指導(dǎo)農(nóng)戶做出相應(yīng)的變化并及時(shí)采取措施。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用

目前，全球各個(gè)國家都十分重視對(duì)國家農(nóng)產(chǎn)品安全、資源安全和生態(tài)安全的保護(hù)。美國等一些發(fā)達(dá)國家通過對(duì)現(xiàn)代先進(jìn)信息融合技術(shù)和傳感器技術(shù)的利用建立了覆蓋全國的農(nóng)業(yè)信息化平臺(tái)，通過這一平臺(tái)確保了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。而在法國的某些地區(qū)，人們利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲得各種土壤環(huán)境信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行精確的分析，根據(jù)分析結(jié)果選擇合適的農(nóng)作物或者是調(diào)節(jié)和改善種植環(huán)境。我國已經(jīng)在不少地區(qū)建立了農(nóng)業(yè)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測各地區(qū)農(nóng)業(yè)環(huán)境信息，實(shí)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用監(jiān)測示范，通過研發(fā)水環(huán)境和大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣中二氧化硫、二氧化氮等有害氣體、水溫、pH值、電導(dǎo)率和溶解氧等水環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)管理方面的作用

通過對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施和信息高新技術(shù)應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理。荷蘭開發(fā)的智能化母豬管理系統(tǒng)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)供料、自動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸、自動(dòng)管理和報(bào)警的小規(guī)模物聯(lián)水產(chǎn)殖，VELOS智能化母豬管理系統(tǒng)成功解決了射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)在水產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用難題。我國在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域和設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域等方面也取得了顯著成效。例如中國農(nóng)業(yè)大學(xué)建立的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，能夠很好地實(shí)現(xiàn)智能化水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面的工作。此外我國研制的農(nóng)機(jī)調(diào)度系統(tǒng)能對(duì)農(nóng)機(jī)資源進(jìn)行合理分配。

2.4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品安全溯源方面的應(yīng)用

現(xiàn)在越來越多的人開始關(guān)注農(nóng)產(chǎn)品的食用安全問題，一個(gè)健全的農(nóng)產(chǎn)品安全溯源可以讓人們放心地購買食品，而一個(gè)鍵全的溯源系統(tǒng)應(yīng)該是從開始到最后都是可以隨時(shí)隨地查看的。加拿大和日本等國家在農(nóng)產(chǎn)品物流環(huán)節(jié)應(yīng)用和動(dòng)物個(gè)體編號(hào)識(shí)別應(yīng)用等方面采取了非常廣泛的可追溯環(huán)節(jié)，我國也研發(fā)了以提高農(nóng)產(chǎn)品安全為目的的農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)[4]，目前已經(jīng)成功地在上海、北京、廣州、南京等城市建立了農(nóng)產(chǎn)品安全溯源系統(tǒng)，目前這些系統(tǒng)主要是以IC卡、條碼和RFID等技術(shù)為主。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中存在的問題

物聯(lián)網(wǎng)是新型的發(fā)展技術(shù)，具有十分廣闊的發(fā)展前景。雖然，目前它在智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展中占有很大的優(yōu)勢，但是同時(shí)它也存在著許多問題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用問題主要包括三方面，即行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)問題、信息集成問題和商業(yè)模式問題。首先，關(guān)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)問題。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)需要利用各種各樣的傳感器來采集作物信息，然后通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)绕脚_(tái)使管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)測農(nóng)田環(huán)境，但是，現(xiàn)在由于在信息采集和傳輸、平臺(tái)接口和人機(jī)交互接口等方面缺少統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中的推廣和應(yīng)用受到限制[5]。其次，關(guān)于信息集成問題。在農(nóng)作物的生長期間會(huì)采集各種各樣的農(nóng)作物信息，從而會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，但是又必須對(duì)這些數(shù)據(jù)加以保存，這就導(dǎo)致了大量的磁盤空間因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)而浪費(fèi)。因此，必須通過改進(jìn)存儲(chǔ)算法來降低存儲(chǔ)空間，只有這樣才能使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用得到普及。最后，關(guān)于商業(yè)模式問題。這是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推廣中最重要的問題之一，目前，我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式主要包括政府支持的示范性項(xiàng)目、物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)做的示范性推廣項(xiàng)目和國有大型農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目三種。但是，這三種方式在很多方面都存在著許多的缺點(diǎn)，例如成本太高、產(chǎn)業(yè)鏈的成員參與不夠主動(dòng)等。因此為了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更好地應(yīng)用于智能農(nóng)業(yè)中，必須保證各部門之間信息傳輸?shù)牧鲿承裕瑫r(shí)也要健全行政管理體系，統(tǒng)一行業(yè)設(shè)備國家標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建更加合理可用的商業(yè)模式。

4 未來發(fā)展趨勢

在未來智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展中，我們不僅可以通過更加精確的傳感器和更加靈活的控制系統(tǒng)，對(duì)采集的信息做出科學(xué)的分析并得出最優(yōu)結(jié)果，而且還會(huì)實(shí)現(xiàn)作物從農(nóng)田到餐桌的一整套溯源。通過智能化的分析管理，讓農(nóng)民更加清晰地了解當(dāng)前的農(nóng)田土壤和其它一系列的農(nóng)田環(huán)境信息，以及在當(dāng)前狀態(tài)下適合種植的農(nóng)作物品種。與此同時(shí)，我們還將看到以下情景，炎熱的天氣里農(nóng)民伯伯也不用在農(nóng)田里辛勤的勞作，他們可以直接操作手機(jī)或者電腦等智能終端實(shí)現(xiàn)澆水、翻地、播種、收割等一系列農(nóng)田勞動(dòng)，不出門便可以輕輕松松地實(shí)現(xiàn)繁重的農(nóng)田勞動(dòng)。

[1]施鳴.淺談第三次信息革命“物聯(lián)網(wǎng)”的起源與發(fā)展前景[J].信息與電腦:理論版,2009(10):71.

[2]何龍,聞?wù)湎?楊海潔,等.無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化研究,2010(12):236-239.

[3]耿軍濤,周小佳,張冰潔.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2007,26(4):44-46.

[4]王立方,陸昌華,謝菊芳,等.家畜和畜產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2005,21(7):168-174.

[5]劉志碩,魏風(fēng),柴躍廷,等.關(guān)于我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的思考[J].綜合運(yùn)輸,2010(2):37-40.

2013-10-09

彭志蓮(1971- )，女，安徽桐城人，安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，合肥工業(yè)大學(xué)碩士研究生，從事物聯(lián)網(wǎng)研究。

H319.9

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1008-178X(2014)01-0059-02