物联网技术在现代农业生产中的应用

物联网技术在现代农业生产中的应用

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0 引言

物联网(The Internet of Things)，是将所有物品通过各种信息传感设备，如射频识别装置、基于光声电磁的传感器、3S技术、激光扫描器等各类装置与互联网结合起来，实现数据采集、融合、处理，并通过操作终端，实现智能化识别和管理[1]。物联网的核心和基础是互联网，不过用户端不仅局限于个人电脑，而是延伸到任何需要实时管理的物品和物品之间。物与物之间，小的如手表、钥匙，大的如汽车、楼房究竟通过什么方式和电脑网络互联呢？其实，最关键的技术就是“物”里内嵌微型感应芯片，把它变得智能化，让它可以“开口说话”。再借助无线网络技术，人就可以和物体“对话”了，物联网就是传达“声音”的媒介。

农业作为关系着国计民生的基础产业。其信息化、智慧化的程度尤为重要。物联网技术在农业生产和科研中的引入与应用，将是现代农业依托新型信息化应用上迈出的一大步。可以改变粗放的农业经营管理方式，提高动植物疫情疫病防控能力，确保农产品质量安全，从而引领现代农业的发展[2]。

1 物联网在农业上应用现状

物物互联在农业和农村信息化领域已经有了初步应用，如：传感技术在精准农业的应用、智能化专家管理系统、远程监测和遥感系统、生物信息和诊断系统、食物安全追溯系统等。物联网的应用，通过实时传感采集和历史数据存储，能够摸索出植物生长对温、湿、光、土壤的需求规律，提供精准的科研实验数据；通过智能分析与联动控制功能，能够及时精确地满足植物生长对环境各项指标的要求，达到高幅度增产的目的；通过光照和温度的智能分析与精确干预，能够使植物特别是名贵花卉的花期完全遵循人工调节，目前，关于农业物联网应用的发展项目有很多。比如：土壤养分、墒情监测，为作物选择和耕种方式提供指导；粮情信息监测，为监管部门科学决策保护粮食安全提供有效数据；农业大棚温室监控、田间自动化管理,通过连续监测土壤湿度数据，实现多点同时滴灌补水；二维码动物溯源，通过食品追溯标签使消费者全面了解产品信息，确保食品安全。

1.1 农副食品安全

我国食品安全方面事故频发，其中一个很重要的原因是从生产到销售缺乏监管。加大对农副产品从生产到流通整个流程的监管，则可以将食品安全隐患降至最低，而物联网则可在这方面发挥重要的作用。根据对物联网事件追踪，国内已有多个地区把食品安全监管作为物联网产业应用的突破口。

目前，国内已出现“食品安全追溯系统”。以猪肉安全为例：进入农贸市场的猪肉安装上电子芯片，以跟踪猪肉产品的生产、加工、批发以及零售等各个环节。具体来说即在农贸市场的猪肉经营店配备电子溯源秤，消费者在购买猪肉时可索取含有食品安全追溯码的收银条，凭借收银条上的追溯码查询生猪来源、屠宰场、质量检疫等多方面信息[3]。这种做法目前在成都、青岛等地区已经展开。

1.2 农业信息传送

天气预报是重要和首要的农业信息之一，但现代农业的发展需要更多支持因素。应为农民打造更宽广的农业信息渠道，所包含的信息内容也应从天气预报到施肥选择，从种子遴选到病虫害防治，从幼苗培育到收割入库等方面。所包含信息范围也应涵盖广义农

业的各个方面，包括畜牧业、农副产品加工业以及渔业[4]。目前，在黑龙江部分地区已实现把测土配方施肥数据传输到农户手机上的业务功能，在山东日照部分地区启用了“真伪兽药短信查询举报系统”让养殖户和兽药经营户参与兽药监督。这种农业信息传送不仅仅可以提高农业生产效率，而且可为电信运营商提供更多拓宽业务的选择。

1.3 智能化培育控制

现代化农业的一个突出表现是智能化培育控制。通过在农业园区安装生态信息无线传感器和其他智能控制系统，可对整个园区的生态环境进行检测，从而及时掌握影响园区环境的一些参数，并根据参数变化适时调控诸如灌溉系统、保温系统等基础设施，确保农作物有最好的生长环境，以提高产量保证质量[5]。

2 物联网在农业上应用展望

物联网农业应用链上的其它环节，如电信运营商以及终端商应充分发掘潜在市场，为各自在物联网版图上占有一席之地未雨绸缪。为监管部门提供食品安全追溯的行业解决方案，并进一步将方案发展到奶制品、畜牧业、养殖业和渔业等方面；整合农业信息资源，为农民提供具有针对性的信息服务；与有关行业协会、统计部门展开合作，为农户提供有用的农作物产销信息，为温室、系统和芯片生产企业提供行业信息；在芯片生产上应具有针对性，开发适合特定业务（如信息溯源）的芯片；加大对芯片应用的配套设备的研发[6]。

农产品生产不同的阶段，都可以用物联网的技术来提高工作效率。在种植和培育阶段，应用物联网分析实时的土壤信息，来选择合适的农作物；在农产品的收获阶段，应用物联网可以实现一个廉价的信息采集, 从而在种植收获阶段进行更精准的测算。

3 物联网技术在我市农业上应用的措施与建议

依托政府、专业协会、相关研发机构和企业，建立物联网技术研发及应用推广联合中心。基于传感网络和3G网络融合的新应用，首先在设施蔬菜生产中进行示范应用，通过在温室内布置光照、温度、湿度等无线传感器、摄像头和控制器，使得园区管理者可以随时随地通过3G手机或电脑，进行远程监测、远程控制浇灌和开关卷帘等设备，并可实时查看到农业大棚内的温度、湿度等信息。实现对农业大棚的自动化管理，提高工作效率。

3.1 示范应用研制智能化监控、人工辅助管理技术

适用于一般经济条件的农户提高温室栽培管理水平，即对智能化实时监控及动态决策方案通过人工管理加以实施。其关键技术主要包括温室综合环境变量监控系统，各种温室作物智能化管理决策系统，系列传感器、计算机芯片与机电一体化系统。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度、湿度等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。

3.2 研制智能化监控、自动化管理技术

适用于经济条件较为富裕的农户、设施农业企业以及示范展示，提高温室栽培管理水平，即对智能化实时监控及动态决策方案通过综合环境控制与电动执行器自动实施。其关键技术包括温室控制模式和计算机监控系统。其中，计算机监控系统采用由中心控制计算机、现场控制机、系列传感器、电动执行器和局端总线型数字通讯网络等组成的分布式计算机监控系统。采用物联网技术，在温室生产中大量采用无线传感器管理、调控温度、湿度、光照、通风、二氧化碳补给，营养液供给及PH值、EC值等，使栽培条件达到最适宜水平，以合理利用资源，提高产品的产量和质量。同时具有综合环境控制、肥水灌溉决策与控制、紧急状态处理和信息处理等功能。

运用物联网技术的智能化温室是集农业科技上的高、精、尖技术和计算机自动控制技