物聯網在湖南智慧農業中的應用研究

摘 要：文章先總結了“智慧農業”、“物聯網技術”的內涵以及二者關系。接著分析了湖南推進基于物聯網技術的智慧農業建設的可行性和優勢。最后，結合技術內涵和湖南智慧農業建設的優勢，提出了現階段物聯網技術在湖南智慧農業中的應用模式。

關鍵詞：物聯網；智慧農業；應用模式

中圖分類號：TP391.44 文獻標識碼：A

1 引言

隨著當今互聯網技術、物聯網技術的蓬勃發展，農業領域的科技網絡應用也越來越多了，我國農業也開始從粗放型農業逐步向智慧型農業邁進。“智慧農業”是信息化和農業現代化融合在農業發展領域中的具體實踐和應用，是以物聯網技術為支撐和手段的一種現代農業形態；物聯網是發展“智慧農業”的核心。探討物聯網技術在智慧農業中的應用，將極大促進農業的轉型和發展，對于傳統農業大省的湖南來說，更是一個大的發展機遇。

2 物聯網與智慧農業的內涵

物聯網技術是實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術。它是繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次革命。物聯網分為感知層、傳輸層和應用層三層。感知層的主要功能是識別物體和采取信息，它主要應用了傳感器、RFID、GPS以及RS 技術等，完成信息的收集、信息簡單處理以及信息向傳輸層的發送。傳輸層負責處理感知層傳來的信息及信息的遠距離傳輸，它位于整個體系結構的中間層，是物聯網的神經中樞；其中運用最廣泛的是無線傳感網絡（WSN）、互聯網、ZigBee 技術等。應用層主要負責服務及應用，它是物聯網和用戶的接口，主要涉及云計算、GIS、專家系統和決策支持系統等信息技術，通過它們將海量數據分類、整理、計算、挖掘分析，然后在智慧物流、智慧農業等領域得到應用。

“智慧農業”是“感知中國”、“美麗中國”理念在農業發展中的具體應用，指利用物聯網技術、云計算技術等信息化技術實現“三農”產業的數字化、智能化、低碳化、生態化、集約化，從空間、組織、管理整合現有農業基礎設施、通信設備和信息化設施，使農業和諧發展，實現“高效、聰明、智慧、精細”[1]。物聯網是“智慧農業”智能化和精細化生產、管理、決策的技術支撐。物聯網在農業的應用——建設智慧農業已成為各地實現農業轉型、步入農業現代化、實現農業可持續發展的重要組成部分。

3 湖南推進基于物聯網技術的智慧農業的優勢分析

作為傳統農業大省的湖南，正面臨農業產業的轉型和升級。現階段加快推進基于物聯網技術智慧農業建設，是切實可行的，具體來說它具有以下一些優勢。

3.1 國內外基于物聯網智慧農業發展趨勢及可借鑒經驗

近年來，國內外已經形成了基于物聯網技術的智慧農業發展趨勢。在歐美發達國家，物聯網已滲透到農業領域的各個方面，現已演化成農業工業，步入了科學的新農業發展道路。隨著我國對農業投入的不斷增加，以及國內物聯網技術的成熟，包括北京，上海，無錫，蘇州等地，政府和企業對農業物聯網的投資數量加大，相應的農業物聯網產品和服務也得到了市場的肯定，如：墑情監測、大棚溫室監控、節水、食品安全溯源等，且涌現了楊凌智慧農業和大唐移動智慧農業等典型示范案例，產生了比傳統農業更高的價值。

這些國內外農業物聯網技術的發展、以及在智慧農業中的成功應用為我省推進基于物聯網技術的智慧農業建設提供了寶貴的學習借鑒經驗。

3.2 不斷完善的農業信息化建設和初具規模的物聯網產業鏈

湖南農業信息化建設，經過多年的發展，已不斷完善。2011年湖南省被立項開展國家農村農業信息化示范省建設試點。省、市、縣各級各類農業網站、農業信息平臺逐步建立；農業電子商務交易規模增長迅速，如 “特色湖南”網絡平臺，剛上線就實現了4個月網上銷售400多萬元的良好業績；農業信息網絡服務體系基本形成，90%以上縣設置了專門的農業信息管理和技術支持服務機構。同時，湖南省物聯網產業鏈已初具規模。據統計，截止2013年6月，湖南省有從事物聯網研發、制造、運營和服務的企業共240多家；分布在傳感器、芯片設計、電子標簽、智能終端、應用軟件、系統集成、運營服務等產業環節，基本形成了初級產業鏈，在部分領域還有一定優勢。

不斷完善的農業信息化建設和初具規模的物聯網產業鏈為基于物聯網技術的湖南智慧農業發展提供了設施保障。

3.3 湖南堅實的農業經濟基礎有利于農業物聯網應用推廣

湖南土地資源豐富，全省擁有耕地4870萬畝，山地2.56億畝，水面2043萬畝。農產品基地建設初具規模；目前，全省已建立棉花生產基地、水稻生產基地等優質農產品基地共計100多個。涌現大批具有一定的規模和品牌影響力的農產品，如寧鄉花豬、臨武鴨、洞庭湖大閘蟹、隆回藥材、祁東黃花菜等。農業產業化快速發展，湖南是我國農民專業合作經濟組織建設的試點省之一，在調整農業產業化經營的過程中，涌現出了大量農村專業合作經濟組織、營銷大戶和農民經紀人。農業產值快速增長，十一·五期間年平均增長4.7。

農業物聯網應用需要大量投入，農業產值快速增長，農民收入水平高，為智慧農業建設提供了必要的經濟基礎；豐富的土地資源、規模化農產品基地、農業的產業化發展，以及蓬勃興起的高效特色農業，為湖南提速智慧農業建設提供了強有力的支撐平臺。

4 物聯網技術在湖南智慧農業中的應用

根據物聯網的技術內涵，結合湖南推進基于物聯網技術的智慧農業的優勢分析，現階段物聯網技術在湖南智慧農業中的應用可以采用以下應用模式。

4.1 利用農業物聯網技術進行智慧生產

農業物聯網的在生產環節的應用主要包括現代化溫室和工廠化栽培調節和控制環境。它是利用農業物聯網技術中的信息感知技術，主要包括農業傳感器技術、RFID 技術、GPS 技術以及RS 技術等；利用它們采集各個農業要素信息，包括種植業中的光、溫、水、肥、氣等參數，在不同的作物生長期，實施全面監測[2]。這種生產環節的物聯網應用見效快，能夠為高附加值產品錦上添花；方便的快速復制，可以快速應用到不同的作物；而且這種技術各地都有類似的項目，有很成熟的應用。對于農產品基地建設初具規模的湖南，非常適合此類應用，如，我們可以建設棉花生產基地、水稻生產基地等科技示范基地項目，利用農業物聯網實現智慧生產。

4.2 利用農業物聯網技術實現農產品智慧流通

農產品的智慧流通主要包括智慧倉儲、智慧配貨、智慧運輸和流通安全溯源。利用物聯網中的RFID 技術建立自動識別技術的倉庫物流管理系統，實現庫房高效管理，收發貨高速自動記錄，收貨、入庫、盤點、出庫等多個流程能平滑連接，實現流通環節的智慧倉儲。通過RFID結合條碼技術、二維碼技術，為農產品及加工產品加貼RFID電子標簽、對農產品的流通進行編碼，實現農產品的安全溯源。利用物聯網技術“網絡化”發展戰略，建立批發市場信息數據庫和集團協同管理信息平臺，用來收集、儲存、傳輸與整合：客戶信息、業務信息、交易信息、市場管理信息等，最終實現客戶數據、業務數據的有效性、可靠性、整體性，通過信息流帶動物流、商流，協同管控，同時采用RFID、傳感器、GPS等高新技術實現智慧配貨、智慧運輸[3]。

農產品的智慧流通，它涉及到農產品質量和食品安全以及農產品市場價格的穩定，社會意義重大，同時也具有很大的市場潛力。湖南可以從一些有一定的規模和品牌影響力的農產品流通著手，如唐人神肉食品、寧鄉花豬、臨武鴨等，建立基于物聯網技術的農產品智慧流通示范，再擇機在其他農產品流通環節推廣。

4.3 利用農業物聯網技術實現農產品的智慧銷售

農產品的智慧銷售是指產品從預訂、生產到物流配送的各個環節都在客戶的掌握之中，能實現全程跟蹤。它應該包括以下三個環節：①產品預訂；產品的預訂首先需要建立商務平臺，目前農產品的商務平臺主要采用農產品電商預售模式（C2B+O2O）的形式建立。各生產地，通過物聯網技術中的條碼技術、二維碼技術進行農產品的產地和出貨狀況的管理，并將農產品信息發布上網。平臺用戶通過注冊會員的形式，實現農產品自由集約訂購。②有機生產；邀請行業專家，依據國家標準，結合各產區的實際，制訂各農產品有機種植的具體標準，在安全生產監控下，遵規執行。③安全監控；為實現消費者的產品認證環節，采用物聯網相關技術，通過監控系統，全程進行跟蹤；為用戶提供詳細的數字及視頻信息保障，使產品從生產，到物流配送的各個環節都在客戶的掌握之中。在田間設立高桿多視角攝像頭，通過無線方式連接至種植戶或養殖戶和駐點收購站，監控全程的無公害生產，監控視頻圖在平臺網站上實時發布，訂購者可隨時監督。在物流配送中采用GPS等技術實現跟蹤定位監控，確保配送過程安全[4]。

目前，湖南農產品電子商務平臺主要有“網上供銷社”、“特色湖南”等網絡平臺，這些平臺已有一定影響力，且平臺業務功能也已成熟；只需在此基礎上，利用農業物聯網技術實現消費者的產品認證環節，應能很好地實現農產品的智慧銷售。

4.4 利用農業物聯網技術實現農業的智慧管理

智慧管理包括智慧預警、智慧調度、智慧指揮、智慧控制等。湖南土地資源復雜、山地、河湖水面較多，利用物聯網技術中的GIS，可以建立土地及水資源管理、土壤數據、自然條件、生產條件、作物苗情、病蟲草害發生發展趨勢的空間信息數據庫和進行空間信息的地理統計處理，實現智慧預警。利用專家系統（簡稱ES），依靠農業專家多年積累的知識和經驗，對需要解決的農業問題進行解答、解釋或判斷，提出決策建議，實現智慧指揮。利用農業決策支持系統（簡稱DSS）可以實現我省在水稻栽培、飼料配方優化設計、大型養殖廠的管理、農業節水灌溉優化等方面的智慧調度。智能控制技術（稱ICT） ，包括模糊控制、神經網絡控制以及綜合智能控制技術，主要用來解決那些用傳統方法難以解決的復雜系統的控制問題。通過這些技術可以實現我省在規模化的基地種植、設施園藝、畜禽養殖以及水產養殖中的智慧控制。

5 結束語

物聯網在智慧農業中的應用很多，面對新時代農業的發展、轉型，湖南應不失時機地大力發展智慧農業，加快物聯網技術在湖南智慧農業中的應用力度，使之成為我省農業普及現代信息技術、實現農業現代化的突破口。長期以來的實踐證實，現代農業離不開現代信息技術，在農業發展中引入新興的物聯網技術，可以極大地提升生產效率，創造新的生產模式。

參考文獻

[1] 彭程.基于物聯網技術的智慧農業發展策略研究[J].西安郵電學院學報2012，17（2）：94-98.

[2] 李道亮.物聯網與智慧農業[J].農業工程，2012，2（1）：1-5.

[3] 朱曉姝.物聯網技術在現代農業信息化中的應用研究[J].沈陽師范大學學報：自然科學版，2010，28（3）：391-393.

[4] 何艷.物聯網農產品智能銷售系統[J].黑龍江科學，2012，3（01）：57-59.

作者簡介：

朱興榮（1971-）男，碩士，副教授.研究領域：企業電子商務應用、物聯網應用.