物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代種植業(yè)中的應用

胡孀　鮮凌瑾

摘要：隨著RFID、傳感器及通信技術(shù)的不斷改進，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，本文從物聯(lián)網(wǎng)的含義及關(guān)鍵技術(shù)入手，結(jié)合現(xiàn)代種植業(yè)的實際情況，通過在農(nóng)場大棚中應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，總結(jié)出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代種植環(huán)境監(jiān)控中的應用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 種植業(yè)應用

中國作為世界上古老的東方文明古國之一，具有5000年的華夏歷史，農(nóng)業(yè)在中國的發(fā)展史上具有舉足輕重的地位，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也從傳統(tǒng)的人工種植向現(xiàn)代化的“智慧農(nóng)業(yè)”過渡，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用到現(xiàn)代種植業(yè)中，將大大提高現(xiàn)代種植業(yè)的生產(chǎn)效率，降低人力勞動成本，實現(xiàn)“智慧農(nóng)業(yè)”。

一、物聯(lián)網(wǎng)含義及技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)，實質(zhì)就是萬物相互連接的互聯(lián)網(wǎng)，是指通過RFID、GPS、紅外傳感、等信息傳感終端，按照相應的協(xié)議，把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和資源共享，以實現(xiàn)智能化識別及管理的現(xiàn)代化網(wǎng)絡。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要包括感知識別技術(shù)和網(wǎng)絡通訊技術(shù)。感知識別技術(shù)主要涉及網(wǎng)絡傳感器技術(shù)和RFID識別技術(shù)。網(wǎng)絡傳感器技術(shù)主要利用各種傳感器及多跳自組織傳感器網(wǎng)絡協(xié)作感知、采集網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息，以達到對物品“感知”的目的；而RFID識別技術(shù)主要是利用射頻信號通過空間電磁耦合實現(xiàn)無接觸信息傳遞，并通過所傳遞的信息識別物體，達到對物品“識別”的目的。網(wǎng)絡通訊技術(shù)主要涉及Zigbee技術(shù)、納米技術(shù)MEMS和信息安全技術(shù)。Zigbee技術(shù)是由數(shù)以萬計的無線傳輸模塊組成的一種極可靠的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡平臺，通訊距離從標準的75m到幾百米、幾千米不等，并且還支持無線擴展。納米技術(shù)MEMS是建立在微米，納米基礎(chǔ)上，由微傳感器、微執(zhí)行器、信號處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成，對微米，納米材料進行設計、加工、制造、測量和控制的一體化微型器件系統(tǒng)。信息安全技術(shù)主要解決物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實施過程中入侵檢測、信息加密、惡意節(jié)點識別與剔除等方面的問題.保障物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實施過程中數(shù)據(jù)和信息的正常傳遞和使用，避免受到惡意攻擊和數(shù)據(jù)串改而引發(fā)的系統(tǒng)崩潰或癱瘓。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代種植業(yè)中的應用

根據(jù)中國氣象局發(fā)布的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)檢測指標，影響現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植的因素主要涉及氣候、大氣成分、生物、土壤、水、自然災害等六大方面.如何將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用到實際的現(xiàn)代種植業(yè)中，首先應確定影響農(nóng)業(yè)種植六大方面所涵蓋的具體參數(shù)，然后才能根據(jù)這些可以量化的參數(shù)選取相應的物聯(lián)網(wǎng)設備及技術(shù)進行實施，從而達到將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用到現(xiàn)代種植業(yè)中的目的。

首先分析一下影響現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植的具體參數(shù)。影響種植的氣候因素主要包括活動積溫、有效生長季、無霜期、平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、氣溫日較差、降水量、降水距平百分率、蒸發(fā)量、干燥度、日照時數(shù)、光合有效輻射等參數(shù)；影響種植的大氣成分因素主要包括降水pH值、降塵總量等參數(shù)；影響種植的生物因素主要包括農(nóng)田主推品種、良種覆蓋率、物候期、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)重量、籽粒品質(zhì)等參數(shù)；影響種植的土壤因素主要包括土壤pH值、土壤鹽分含量、土壤肥力、土壤水分含量等參數(shù)；影響種植的水因素主要包括蓄水量、地下水位、水體面積、總有機碳（TOC）、化學需氧量（COD）、生物需氧量（BOD）等參數(shù)；影響種植的災害因素主要包括干旱、洪澇、連陰雨、病蟲害等參數(shù)。這些參數(shù)在農(nóng)業(yè)種植過程中針對不同的種植物有不同的量化標準，也為在農(nóng)業(yè)種植中實施物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段奠定了基礎(chǔ)。

通過對農(nóng)業(yè)種植具體參數(shù)的分析，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)選擇相應的感知和識別設備，實現(xiàn)對種植環(huán)境或種植物的數(shù)據(jù)采集。針對影響農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)的具體參數(shù)。可以運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的氣象傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器、植物傳感器、土壤傳感器、土壤重金屬傳感器、水體傳感器、PH值傳感器、CO₂傳感器等設備，檢測種植環(huán)境中的氣候、溫度、相對濕度、光照強度、土壤養(yǎng)分、土壤PH值，CO₂濃度等物理量參數(shù)，對種植環(huán)境進行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集。

最后，將收集到的數(shù)據(jù)通過移動通訊網(wǎng)絡傳輸給服務管理平臺，通過服務管理平臺不僅可以實時查詢各項環(huán)境參數(shù)、歷史溫濕度曲線、歷史光照度等信息，而且還可以利用服務管理平臺根據(jù)農(nóng)作物種類、生長周期和季節(jié)的變化預先設計好的參數(shù)進行調(diào)節(jié)，通過遠程控制功能實現(xiàn)對電動灌溉系統(tǒng)、排風機、電動卷簾等設備的控制，以保證農(nóng)作物有一個良好的、適宜的生長環(huán)境。例如，南方水稻的早稻移栽、晚稻灌漿的最低溫度要求穩(wěn)定在15%以上.可以通過溫度傳感器時時檢測數(shù)據(jù)，通過反饋的溫度值決定是否需要自動開啟溫度補償設備或排風設備對種植大棚的溫度進行提升溫度或降低溫度處理，已達到水稻的有效移栽或灌漿。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代種植業(yè)中的展望

目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，在提升農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的同時，也大大減少了勞動力，充分顯示了“智慧農(nóng)業(yè)”的魅力。但物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應用還存在一定的問題和不足：對于種植物的生理生態(tài)信息、植株形態(tài)等的傳感技術(shù)還有待改進和完善；應用于種植業(yè)的傳感器設備種類不夠全面，精準度還有待提高；應用于種植業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)的安全級別還有待提高；無線傳感網(wǎng)中傳感節(jié)點的能耗問題有待提升；……。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，期待這些問題都會一一的得以解決，“智慧農(nóng)業(yè)”將更加發(fā)揮其科技的魅力，讓農(nóng)業(yè)種植沐浴在“物聯(lián)網(wǎng)”的春風里。