淺談物聯網技術在農業工程的應用

趙巖 李玉 趙楠 馬賽

物聯網被稱為世界信息產業的第三次革命浪潮，隨著科技發展，物聯網技術已在工業檢測、智能建筑、城市管理等諸多領域存在應用。針對目前傳統農業落后生產模式存在的問題，優化農業產業結構，將農業工程中的生產、管理、系統等要素進行整合，需要物聯網技術與農業工程的融合。通過傳感器、通信網絡、云端服務器等設備，實現對農業生產當中動植物生命體征的信息采集、信息處理，進而實現智能控制、支持決策的功能。提高了農業工程的智能化水平，加快了傳統農業向現代農業的轉變。

1. 物聯網技術簡介

1.1 物聯網含義

物聯網（Internet of Things）顧名思義，即為物物相連接的網絡，是對以互聯網為基礎網絡應用技術的拓展與延伸，將各種終端設備通過有線或無線的網絡相連接，按照約定協議，實現物與物，人與物的信息交換與信息通信，提供對物體的智能化識別、追蹤、監測、控制，獲得實時、動態的數據的功能，從而實現對萬物智能化管理、控制、經營一體化的目的。

1.2 物聯網技術架構

物聯網在技術結構上可分為三層：感知層、網絡層和應用層。主要應用的技術包括三個方面：傳感器技術、網絡傳輸技術及與計算技術。在感知層，主要運用傳感器技術，通過物品內置的傳感器如GPS、射頻識別器、二維碼、溫濕度傳感器等設備，像人體神經一樣對物體進行識別、監測、信息采集。在網絡層，利用網絡傳輸技術包括互聯網、私有網絡、通信網絡、WiFi技術等，將感知層采集的實時數據與信息及時的進行接受與傳輸，并且通過網絡管理系統、云計算平臺等技術對數據進行處理。應用層是物聯網與用戶進行交互的接口，必須要集合行業需求，根據業務需求對信息進行處理、整合、挖掘，提升用戶體驗。

2 物聯網在農業工程中的應用原則

2.1重注農業物聯網的可靠性

由于進行農業生產的場地多在野外，其溫度、濕度及禽畜活動較為復雜。為保障物聯網系統的可靠性，在感知層應選用質量優良的傳感器及硬件下位機，例如選用以ARM架構為內核的32位單片機，具有運行穩定、抗干擾能力強等特點。并做好野外設備的防雷擊，防電磁干擾、抵御極端天氣的保護措施。在降低后期維護成本的同時確保物聯網技術在農業工程中的實用性。

2.2 注重物聯網在農業工程中的經濟適用性

任何項目的實施都要考慮其工程造價，物聯網在農業工程中的應用也不例外。由于目前物聯網的核心裝置如無線通信、RFID、嵌入式系統等設備造價較高，系統運行維護存在額外費用，目前難以在全國各地的農業生產中廣泛應用。考慮到經濟性原則，可以率先在高端花卉、智能溫室、禽畜精細化養殖等經濟效益較高的農業生產領域。逐步推動物聯網技術在其他農業工程中的應用。

3 物聯網在農業工程中的具體應用方向

3.1 物聯網在溫室大棚中的應用

基于ZigBee以及GPS的無線網絡控制系統可顯著提高溫室大棚的智能化水平，通過預先設置好相關參數的閾值，由傳感器如溫濕度傳感器、PH傳感器、氣體濃度傳感器對溫室內CO2濃度、溫度、土壤濕度等信息進行采集，由下位機進行分析并上傳至CPU，通過與設定好的閾值相比較，進而控制溫室中通風機、加熱設備的工作狀態。保障溫室內作物最適宜的生長環境。實現了對溫室內作物生長環境的自動控制。節省人力成本。并將感知層采集的數據經由通信網絡傳至用戶的人機交互界面當中。使用戶獲得作物生長的一手資料。

3.2 物聯網在農產品安全溯源中的應用

隨著人們生活水平的提高，食品安全問題越來越受到更多人的重視。應用物聯網技術。可以加快建設農產品質量安全監督服務體系。例如對肉、蛋、奶等農產品添加RFID電子標簽、EPC編碼，并通過激光掃描器、GPS等感應設備，實現相關農牧產品從養殖、運輸、銷售全程跟蹤。通過擬定統一的通信協議，將數據上傳至網絡服務器。方便市場從業人員的交易過程及相關食品監管部門的監督管理。更為消費者打造出一條安全可查的食品來源通道。

3.3 物聯網在農業資源管理與服務中的應用

傳統農業生產存在著市場信息不對稱、盲目種植等缺點。浪費了寶貴的農業資源與人力物力。通過GPS、GIS及遙感技術的結合，借助云計算的優勢，建立匯集了市場、政策、氣象、專家數據庫的跨行業、跨專業的數據庫系統，將海量的實時數據直觀的呈現給農業從業人員。使農民的種植、養殖更為科學；對市場信息把握更為具體。降低了農業資源浪費的風險。為防治病蟲害以及惡劣天氣提供理論依據與技術支持。

總之，物聯網在農業工程中擁有廣闊的發展前景，而我國應積極推動物聯網在農業中的應用，落實相關政策。加快相關科技人員的培養，促進傳統農業向現代農業的轉變。向農業強國邁進。

（作者單位：071000 河北農業大學機電工程學院）