鄧昌軍，李　銳，王　琳，羅元金（云南瀚哲科技有限公司，昆明 650118）

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淺論物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

鄧昌軍，李銳，王琳，羅元金
（云南瀚哲科技有限公司，昆明 650118）

摘要：我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展正處于從傳統(tǒng)向現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)過(guò)渡的進(jìn)程當(dāng)中，急需用現(xiàn)代物質(zhì)條件進(jìn)行裝備，用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)行改造，用現(xiàn)代經(jīng)營(yíng)形式去推進(jìn)，用現(xiàn)代發(fā)展理念引領(lǐng)。文章介紹了物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)智能化

1　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用綜述

物聯(lián)網(wǎng)最早于1999年提出，即把所有物體通過(guò)射頻識(shí)別等信息通過(guò)傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)上，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了“ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)”，正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念。物聯(lián)網(wǎng)概念被提出以后，迅速風(fēng)靡全世界，已成為全球矚目的關(guān)鍵詞，被業(yè)界廣泛認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)后的又一次信息化浪潮。2009年8月7日，時(shí)任國(guó)務(wù)院總理溫家寶在無(wú)錫微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心視察工作時(shí)表示，中國(guó)要抓住機(jī)遇，大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。2010年3 月5日在十一屆全國(guó)人大三次會(huì)議上溫家寶總理又首次在政府工作報(bào)告中要求加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用。至此，物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)上升到國(guó)家戰(zhàn)略高度。

2　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的體系構(gòu)架

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系見(jiàn)圖1。

圖1　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系

3　物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用前景

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涉及到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。如育秧階段可實(shí)時(shí)查看到溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度、土壤含水量等信息，并可通過(guò)3G手機(jī)或電腦，對(duì)溫室內(nèi)各種設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制；灌溉階段，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合全球眼實(shí)現(xiàn)水庫(kù)閘壩、水位的視頻監(jiān)控，可全方位掌握雨情、水情、工情信息，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)為山洪災(zāi)害的及時(shí)預(yù)警，及時(shí)撤離提供技術(shù)支持，為合理灌溉提供技術(shù)手段；收割階段，對(duì)收割機(jī)等農(nóng)機(jī)設(shè)施進(jìn)行車輛定位和設(shè)備監(jiān)控，實(shí)時(shí)掌握各項(xiàng)設(shè)施的運(yùn)行狀況和位置信息，達(dá)到農(nóng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行效率最大化；農(nóng)作物運(yùn)輸階段，可對(duì)運(yùn)輸車輛進(jìn)行位置信息查詢和視頻監(jiān)控，及時(shí)了解車廂內(nèi)外的情況和調(diào)整車廂內(nèi)溫濕度，同時(shí)還可對(duì)車輛進(jìn)行防盜處理，一旦發(fā)現(xiàn)車鎖被撬或車輛出現(xiàn)異常，自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警；存儲(chǔ)階段，通過(guò)將糧庫(kù)內(nèi)溫濕度變化的感知與計(jì)算機(jī)或手機(jī)的連接進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，記錄現(xiàn)場(chǎng)情況以保證糧庫(kù)內(nèi)的溫濕度平衡，結(jié)合全球眼設(shè)備，用戶可通過(guò)3G手機(jī)和電腦實(shí)時(shí)查看糧庫(kù)內(nèi)外情況并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，為糧食的安全運(yùn)送和存儲(chǔ)保駕護(hù)航；農(nóng)產(chǎn)品加工階段，對(duì)綠色食品的加工監(jiān)控、乳品的溯源、出口農(nóng)產(chǎn)品的溯源及交易跟蹤等等。物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，未來(lái)的農(nóng)業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，將變得更加智能化、自動(dòng)化、現(xiàn)代化。

4　物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)上的具體應(yīng)用

4.1農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

中國(guó)科學(xué)院研制應(yīng)用于各類農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)和診斷的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)和產(chǎn)品，可針對(duì)大規(guī)模的農(nóng)業(yè)園區(qū)、實(shí)施農(nóng)業(yè)和野外農(nóng)田，離散部署無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，組建無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，農(nóng)業(yè)氣象要如空氣溫濕度、土壤適度、光照強(qiáng)度等進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)GPRS/CDMA/3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸至遠(yuǎn)程中心服務(wù)器，結(jié)合對(duì)應(yīng)的診斷知識(shí)模型對(duì)數(shù)據(jù)解析處理，以達(dá)到分布式監(jiān)控、集中式管理。已經(jīng)在全國(guó)小麥生態(tài)類型區(qū)實(shí)施。

4.2智能化培育控制

通過(guò)在農(nóng)業(yè)園區(qū)安裝生態(tài)信息無(wú)線傳感器和其它智能控制系統(tǒng)，可對(duì)整個(gè)園區(qū)的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，從而及時(shí)掌握影響園區(qū)環(huán)境的一些參數(shù)，并根據(jù)參數(shù)變化，適時(shí)調(diào)控諸如灌溉系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施，確保農(nóng)作物有最好的生長(zhǎng)環(huán)境，以提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量。美國(guó)加州Oxnard的草莓培育商安裝一套物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)追蹤植物的生長(zhǎng)狀況。系統(tǒng)還可以根據(jù)空氣和土壤的狀況，自動(dòng)觸發(fā)相關(guān)行為，如澆水或調(diào)節(jié)溫度。這套系統(tǒng)由ClimateMinder 開(kāi)發(fā)，目的是幫助培育商更好地管理植物的生長(zhǎng)情況，這套系統(tǒng)自該公司2007年發(fā)布以來(lái)，已被土耳其200 多家溫室和苗圃所采用。此外，該系統(tǒng)還在土耳其一家雞場(chǎng)、煙草存儲(chǔ)廠和冷藏倉(cāng)庫(kù)使用?，F(xiàn)在這套系統(tǒng)正研究應(yīng)用于高爾夫球場(chǎng)的可能性，如追蹤澆水量及草地是否被正確澆灌。

在漳州，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的“無(wú)線傳感網(wǎng)系統(tǒng)”在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮了積極作用，在諸如大棚菌類、花卉、茶葉等海西特色種植領(lǐng)域，應(yīng)用該系統(tǒng)后節(jié)能將超過(guò)15%，同時(shí)還可提高農(nóng)作物的抗病性和產(chǎn)品的產(chǎn)量質(zhì)量。大棚種植在應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，既能實(shí)現(xiàn)節(jié)能增收，還能幫助提高農(nóng)作物的抗病性。在浙江蕭山建立了葡萄設(shè)施栽培滴灌智能控制系統(tǒng)。在水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境智能化監(jiān)控系統(tǒng)：江蘇無(wú)錫鵬鷂農(nóng)業(yè)生態(tài)園的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控中心，在一座古色古香的小樓房里。通過(guò)房中的一臺(tái)電腦，就能清楚看到野外魚(yú)池的實(shí)時(shí)狀況，只要點(diǎn)擊鼠標(biāo)，就能打開(kāi)或關(guān)閉魚(yú)池里的供氧機(jī)。生態(tài)園里5位農(nóng)戶的水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)都應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

4.3 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全

我國(guó)食品安全方面事故頻發(fā)，其中一個(gè)很重要的原因是從生產(chǎn)到銷售缺乏監(jiān)管。加大對(duì)農(nóng)副產(chǎn)品從生產(chǎn)到流通整個(gè)流程的監(jiān)管，則可以將食品安全隱患降至最低，而物聯(lián)網(wǎng)則可在這方面發(fā)揮重要的作用。根據(jù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)事件追蹤，國(guó)內(nèi)已有多個(gè)地區(qū)把食品安全監(jiān)管作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的突破口。目前，國(guó)內(nèi)已出現(xiàn)“食品安全追溯系統(tǒng)”。如四川省建立了豬肉安全追溯系統(tǒng)，該系統(tǒng)以跟蹤豬肉產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、批發(fā)，以及零售等各個(gè)環(huán)節(jié)；廣東省建立了茶葉安全生產(chǎn)可追溯信息系統(tǒng)，提取了茶葉的生產(chǎn)、加工、流通、消費(fèi)等供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)消費(fèi)者關(guān)心的公共追溯要素，建立了食品安全信息數(shù)據(jù)庫(kù)，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，能夠根據(jù)溯源進(jìn)行有效的控制和召回，從源頭上保障消費(fèi)者的合法權(quán)益。

4.4 農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的應(yīng)用

魚(yú)病遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

4.5 應(yīng)用于節(jié)水灌溉

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灌溉系統(tǒng)利用傳感器感應(yīng)土壤的水分，并在設(shè)定條件下與接收器通信，控制灌溉系統(tǒng)的閥門(mén)打開(kāi)、關(guān)閉，從而達(dá)到自動(dòng)節(jié)水灌溉的目的。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)具有多跳路由、信息互遞、自組網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)間同步等特點(diǎn)，使灌區(qū)面積、節(jié)點(diǎn)數(shù)量可以不受限制，因此可以靈活增減輪灌組。加上節(jié)點(diǎn)具有土壤、植物、氣象等測(cè)量采集裝置，利用通信網(wǎng)關(guān)的Internet 功能與RS 和GPS 技術(shù)結(jié)合，形成灌區(qū)動(dòng)態(tài)管理信息采集分析技術(shù)，配合作物需水信息采集與精量控制灌溉技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)等，可構(gòu)建高效、低能耗、低投入、多功能的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉平臺(tái)。用戶還可在溫室、庭院花園綠地、高速公路中央隔離帶、農(nóng)田井用灌溉區(qū)等區(qū)域，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)與生態(tài)節(jié)水技術(shù)的定量化、規(guī)范化、模式化、集成化，促進(jìn)節(jié)水農(nóng)業(yè)的快速和健康發(fā)展。2008年，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)提出了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田自動(dòng)節(jié)水灌溉構(gòu)建方案，用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)農(nóng)田土壤濕度信息的實(shí)時(shí)采集和傳輸，通過(guò)灌溉控制器控制灌溉管網(wǎng)，分區(qū)域?qū)崟r(shí)灌溉并調(diào)節(jié)土壤濕度，保證了精細(xì)農(nóng)業(yè)所要求的時(shí)空差異性和水資源的高效利用。

4.6 應(yīng)用于環(huán)境和動(dòng)植物信息監(jiān)測(cè)

包括如監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、土壤空氣變更、畜禽的環(huán)境狀況以及大面積的地表監(jiān)測(cè)，收集溫度、濕度、風(fēng)力、大氣、降雨量，有關(guān)土地的濕度、氮濃縮量和土壤pH 值等，從而進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，幫助農(nóng)民抗災(zāi)、減災(zāi)，科學(xué)種植，提高農(nóng)業(yè)綜合效益。

4.7 應(yīng)用于糧食物流

（1）應(yīng)用于糧食倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)保管的動(dòng)態(tài)檢測(cè) ：把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于糧食倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域，通過(guò)感應(yīng)器在儲(chǔ)糧食進(jìn)行感知，并實(shí)現(xiàn)各儲(chǔ)庫(kù)及儲(chǔ)糧點(diǎn)的連接，就可以動(dòng)態(tài)掌握在儲(chǔ)糧食的基本性狀狀態(tài)，以做出相應(yīng)的控制。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以有效提高糧食倉(cāng)儲(chǔ)保管水平。首先，通過(guò)感知可以對(duì)糧食的質(zhì)量做到動(dòng)態(tài)的監(jiān)控并實(shí)現(xiàn)糧食保管條件的自動(dòng)調(diào)節(jié)，如感知糧庫(kù)的溫度、濕度狀況，糧食的霉變狀況等，并通過(guò)相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)條件的自動(dòng)調(diào)；其次，可以對(duì)在儲(chǔ)糧食的實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的感知，存糧庫(kù)地面設(shè)置感應(yīng)秤，就可以感知到糧倉(cāng)內(nèi)糧食數(shù)量的變化，為合理地控制庫(kù)存創(chuàng)造條件；再次，可以提高糧食倉(cāng)儲(chǔ)安全系數(shù)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)紅外感應(yīng)等技術(shù)手段，感知人員的進(jìn)出及蟲(chóng)鼠等生物的入侵，從而實(shí)現(xiàn)糧庫(kù)的安全管理。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用將使整個(gè)倉(cāng)庫(kù)實(shí)現(xiàn)可視化，最大程度提高保管質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)安全，并能實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)條件的自動(dòng)調(diào)節(jié)，提高倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)管理效率。（2）應(yīng)用于糧食運(yùn)輸領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)糧食運(yùn)輸合理化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在糧食運(yùn)輸工具之間的應(yīng)用，可極地大提高糧食運(yùn)輸效率。首先，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸過(guò)程的可視化，做到糧食運(yùn)輸車輛的及時(shí)、準(zhǔn)確調(diào)度，從而提高運(yùn)輸效率，盡量避免無(wú)效運(yùn)輸；其次，把糧食運(yùn)輸車輛納入物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車載糧食的動(dòng)態(tài)感知，動(dòng)態(tài)監(jiān)控在途糧食的質(zhì)量與安全，以降低糧食運(yùn)輸中的損失；再次，物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各供需糧庫(kù)仔情況，在途運(yùn)輸量情況的動(dòng)態(tài)掌握，可以科學(xué)做出運(yùn)輸決策，從而從根本上提高運(yùn)輸?shù)暮侠硇?，?shí)現(xiàn)糧食物流的有效流通。

4.8 應(yīng)用于農(nóng)業(yè)信息化

建立基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)，通過(guò)在各個(gè)農(nóng)作物領(lǐng)域應(yīng)用傳感器，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，為進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)和管理提供依據(jù)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)通過(guò)在各個(gè)農(nóng)作物領(lǐng)域應(yīng)用傳感器，比如土壤水肥含量傳感器、動(dòng)物養(yǎng)殖芯片、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯標(biāo)簽、農(nóng)村社區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)控等各種傳感器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，為進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)和管理提供依據(jù)。廣西玉林市建立了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)：運(yùn)用RFID 技術(shù)讀取傳感器中采集的數(shù)據(jù)，使用現(xiàn)有的一些信息管理系統(tǒng)和中間件系統(tǒng)，借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)各級(jí)政府管理者、農(nóng)業(yè)科技人員和農(nóng)民之間的互聯(lián)，并拓展到與土、作物、倉(cāng)儲(chǔ)和物流等相連，最終實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)數(shù)字控制，自動(dòng)溫室控制，自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警等智慧化農(nóng)業(yè)管理。

5 物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用推廣中存在的問(wèn)題

（1）網(wǎng)絡(luò)的普及范圍有限，物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題等。（2）農(nóng)村的知識(shí)層次問(wèn)題。（3）專家系統(tǒng)載體不完善。物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，將會(huì)為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展與世界同步提供一個(gè)國(guó)際領(lǐng)先的全新的平臺(tái)，也必將為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級(jí)起到巨大的推動(dòng)作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于農(nóng)業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)不是噱頭是機(jī)遇，物聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展也必將深刻影響現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的未來(lái)。