物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用和探索

鄭妍妍

摘 要：農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，本文闡述了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)，分析了物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的不同領(lǐng)域中的應(yīng)用，從而闡明了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠有效地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，促進(jìn)糧食增產(chǎn)、農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的升級(jí)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的催化劑，將在未來農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展中發(fā)揮越來越重要的作用，不斷加快農(nóng)村現(xiàn)代化進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè) 架構(gòu) 探索

中圖分類號(hào)：S2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）09-00-01

一、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概念

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理和服務(wù)中的具體應(yīng)用。它利用各類感知設(shè)備時(shí)實(shí)采集動(dòng)植物本體、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程以及農(nóng)產(chǎn)品物流等相關(guān)信息，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信無線網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)傳輸，將獲取的海量信息進(jìn)行融合、處理，最后實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的全過程監(jiān)控、科學(xué)決策和實(shí)時(shí)服務(wù)。

二、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)目前尚未建立起一套標(biāo)準(zhǔn)的、開放的、可擴(kuò)展的體系架構(gòu)，但隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深人研究與廣泛應(yīng)用，其體系分層逐步明顯，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)可以初步劃為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、服務(wù)層和應(yīng)用層所組成的四層體系結(jié)構(gòu)。

1.感知層感知層是通過各種智能傳感技術(shù)，全方位地獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各要素的動(dòng)態(tài)信息，主要包括實(shí)時(shí)的農(nóng)作物生長(zhǎng)信息、農(nóng)作物環(huán)境信息、農(nóng)產(chǎn)品信息、農(nóng)資信息等，為應(yīng)用層提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。獲取農(nóng)業(yè)信息有很多種途徑，如視覺傳感系統(tǒng)通過現(xiàn)場(chǎng)圖像監(jiān)測(cè)與遙感監(jiān)測(cè)結(jié)合的方法，獲取現(xiàn)場(chǎng)作物長(zhǎng)勢(shì)、病蟲草害狀況等信息；如水體感知系統(tǒng)獲取水質(zhì)、水勢(shì)、酸堿度、溶解氧濃度等信息；如土壤感知系統(tǒng)獲取土壤墑情、養(yǎng)分、微量元素等信息；如環(huán)境感知系統(tǒng)獲取環(huán)境溫度、濕度、二氧化碳濃度等信息；作物本體感知系統(tǒng)獲取作物的株高、莖流、葉面指數(shù)等信息。

2.網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層是通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、寬帶網(wǎng)絡(luò)的無縫接入將智能獲取的農(nóng)業(yè)信息傳遞到應(yīng)用層，因此也稱為傳輸層。這里涉及智能農(nóng)業(yè)傳感網(wǎng)絡(luò)接口規(guī)范化體系，通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器通信接口、用戶接口、傳感器模型、數(shù)據(jù)描述以及傳感器節(jié)點(diǎn)互操作協(xié)議等方面的標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn) “無處不在”的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的信息獲取和信息控制。

3.服務(wù)層是針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、決策等過程的跨時(shí)空性和關(guān)聯(lián)性特點(diǎn)以及所獲取的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、多源、異構(gòu)、海量等特點(diǎn)，為解決農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)、知識(shí)資源的存儲(chǔ)、集成、共享、處理和服務(wù)等問題，開發(fā)出農(nóng)業(yè)知識(shí)表不與轉(zhuǎn)化、農(nóng)業(yè)知識(shí)推廣、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)透明度與訪問接口等組件，構(gòu)建農(nóng)業(yè)綜合數(shù)據(jù)的公共支撐服務(wù)平臺(tái)，從而為應(yīng)用層提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面的農(nóng)業(yè)知識(shí)共享服務(wù)。

4.應(yīng)用層應(yīng)用層主要分為兩大部分： 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中間件和農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。其中農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中間件主要針對(duì)農(nóng)業(yè)應(yīng)用提供的一種獨(dú)立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，中間件將許多可以公用的能力進(jìn)行統(tǒng)一封裝，提供給物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用使用。而農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用則指與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活密切相關(guān)的用戶能夠直接使用的各種應(yīng)用。應(yīng)用層將為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、技術(shù)服務(wù)農(nóng)民、市場(chǎng)趨勢(shì)分析、政府宏觀調(diào)控提供支撐服務(wù)。

三、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

1.物聯(lián)網(wǎng)在大田種植方面的應(yīng)用

在大田種植方面，通過傳感器對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)的土壤溫濕度、土壤pH值、空氣溫濕度、CO2濃度、光照強(qiáng)度等農(nóng)業(yè)環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)和管控，建立優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理模式，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了有效的解決方案，確保農(nóng)產(chǎn)品在數(shù)量上的供給和品質(zhì)上的保證。

2.物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施園藝方面的應(yīng)用

在設(shè)施園藝方面，通過不同的傳感器采集土壤溫濕度、土壤pH值、光照強(qiáng)度、CO2濃度等作物生長(zhǎng)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)施園藝的自動(dòng)化生產(chǎn)、最優(yōu)化控制、智能化管理為目標(biāo)，為溫室大棚精準(zhǔn)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。

3.物聯(lián)網(wǎng)在畜禽養(yǎng)殖方面的應(yīng)用

在畜禽養(yǎng)殖方面，運(yùn)用各種傳感器可以采集畜禽養(yǎng)殖環(huán)境以及動(dòng)物的行為物征和健康狀況等信息，通過對(duì)畜禽養(yǎng)殖環(huán)境信息的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)與智能控制，改變傳統(tǒng)養(yǎng)殖對(duì)人員管理的高度依賴，最終實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖過程的自動(dòng)高效管理。

4.物聯(lián)網(wǎng)在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面的應(yīng)用

在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，傳感器可以用于水體溫度、pH、溶解氧、鹽度、濁度、氨氮、COD、BOD等對(duì)水產(chǎn)品生長(zhǎng)環(huán)境有重大影響的水質(zhì)及環(huán)境信息的實(shí)時(shí)采集，改變我國(guó)傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)存在的養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)缺乏有效監(jiān)控手段、水產(chǎn)養(yǎng)殖疾病頻發(fā)等問題，促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，提高生產(chǎn)效率，保障食品安全，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)管理高效、生態(tài)、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。

5.物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)產(chǎn)品物流方面的應(yīng)用

在農(nóng)產(chǎn)品物流方面，是以食品安全追溯為主線，應(yīng)用電子標(biāo)簽技術(shù)、無線傳感技術(shù)、GPS定位技術(shù)和視頻識(shí)別技術(shù)等感知技術(shù)，把農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、運(yùn)輸、倉儲(chǔ)、智能交易、質(zhì)量檢測(cè)及過程控制管理等節(jié)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來，建立基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)產(chǎn)品物流信息網(wǎng)絡(luò)體系，從而達(dá)到提高農(nóng)產(chǎn)品物流整體效率、優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品物流管理流程、降低農(nóng)產(chǎn)品物流成本、實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品電子化交易和有效追溯，讓消費(fèi)者實(shí)時(shí)了解食品從農(nóng)田或養(yǎng)殖場(chǎng)到餐桌的安全狀況的目的。

四、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的探索和展望

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展給中國(guó)農(nóng)業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，同樣也使中國(guó)農(nóng)民走向技術(shù)化、專業(yè)化和現(xiàn)代化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠有效地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，從某種程度上改變農(nóng)業(yè)靠天吃飯的格局，有效促進(jìn)糧食增產(chǎn)、農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的升級(jí)。雖然目前一些農(nóng)業(yè)信息感知產(chǎn)品在穩(wěn)定性、可靠性、低功耗等性能參數(shù)方面還有待于進(jìn)一步提升和改進(jìn)，但農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)這一農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的催化劑，將在未來農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展中發(fā)揮越來越重要的作用，不斷加快農(nóng)村現(xiàn)代化進(jìn)程，使城市和農(nóng)村各方面的差距逐漸縮小，呈現(xiàn)一體化繁榮。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭紀(jì)業(yè)，阮懷軍，封文杰，許世衛(wèi). 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與應(yīng)用領(lǐng)域研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，50（04）：657-668.

[2]張向飛. 基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)智能傳輸與大田監(jiān)測(cè)應(yīng)用[D].東華大學(xué)，2016.

[3]李瑾，郭美榮，馮獻(xiàn). 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系設(shè)計(jì)：研究綜述和構(gòu)想[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2016，37（03）：423-429.

[4]李燈華，李哲敏，許世衛(wèi). 我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀與對(duì)策[J/OL]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，42（20）：149-157.

[5]李瑾，郭美榮，高亮亮. 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用及創(chuàng)新發(fā)展策略[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31（S2）：200-209. [2017-08-10].

[6]陳曉棟，原向陽，郭平毅，寧娜，郭美俊，蘭艷亭. 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究進(jìn)展與前景展望[J/OL]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2015，17（02）：8-16.endprint