物聯網技術在設施農業中的應用研究

曾曦

[摘 要]設施農業是擺脫農業生產對于外界環境和資源的依賴性的重要手段。物聯網技術可通過互聯網與感知系統的結合，進行物品間的信息實時共享。隨著我國工業化、城市化的進程逐步加快，環境承載壓力和自然資源的制約越來越突出，在此背景下，將設施農業與物聯網技術合理結合，可以極大地降低農業生產成本、提高作物產量與資源利用率，為農業的可持續發展提供穩定保障。

[關鍵詞]農業科技;物聯網;設施農業

[中圖分類號]S316 [文獻標識碼]A

農業物聯網是一個綜合性和復雜性的系統，其涉及領域眾多，如農學、計算機學、通信學以及電子學等，是物聯網技術在農業領域中的具體應用。在設施農業中，可以采用各類感知技術和傳感器設備來采集生產過程中的農作物生長環境等相關信息，再利用移動通信等技術進行實時傳輸與整合，最終通過自動化和遠程控制來實現農業管理的智能化、集約化、高效化。

1 物聯網在設施農業中的應用優勢

1.1 提高農業工作者的工作舒適度和工作效率

通過物聯網技術，可以將種植生產區內的所有農業設施的監測信息和設備的控制信息集中起來，工作人員只通過遠程操作即可有效控制與管理，極大地減輕了農業工作者的工作負擔，提高了工作效率。

1.2 提高作物的產量和品質

利用物聯網技術，可對作物的生長環境進行全過程的實時監測，以此保證作物生長在一個良好安全的環境之中。該技術的應用一定程度上減少了病蟲害的發生與化學農藥的使用，提高了農產品的品質與產量，從源頭上增加了此類農產品的市場競爭能力。

1.3 節約自然資源

通過農業物聯網，可以實現對于土壤水分、土壤肥力及酸堿度等參數的精確控制，再加上噴灌、滴灌這類灌溉措施，極大程度提高了自然資源的利用效率，降低了傳統人工操作的成本。

1.4 有利農產品安全溯源

在農產品的生產期間，可通過傳感器、監測設備等設備自動錄入作物各階段的生長狀態、人員種植操作等信息，實現農產品的實時監測和管理。與此同時，也可利用射頻識別技術對供應鏈的每一個節點進行有效的標識，從而對供應鏈中食品原料、加工、包裝、貯藏、運輸、銷售等環節進行示蹤與追溯，及時發現存在的問題，并進行妥善處理。

2 物聯網在設施農業中的應用現狀

2.1 大棚溫控中的應用

在設施大棚中，通過溫度、濕度、日照數、風速等多種無線傳感器，可對其中農作物的生長環境參數進行實時采集與分析，實行全過程數據化管理。再依照數據分析結果，智能化地開啟或者關閉特定系統。

2.2 智能灌溉系統中的應用

在傳統的農業生產中，農民多是“憑經驗”進行灌溉，缺乏標準的指導，因此常導致灌溉量與實際需水量相比，較多或者較少，阻礙了作物的正常生長。隨著物聯網的深入發展，生產上可以通過土壤溫濕度和土壤pH等傳感器的綜合利用，結合該農作物生長過程中的需水量和土壤酸堿性喜好等特點進行精準灌溉，既實現了農作物的適時適量灌溉，又節約了水資源，達到節約增產的目的。

2.3 蟲害監測控制中的應用

對于農業生產中蟲害的監測與控制問題，可采用多種害蟲監測傳感器來解決。在生產中，可依據對害蟲群密度發熱獲取，結合傳統的監測技術，采用計算機視覺技術、聲音信號技術、傳感器技術、雷達技術、遙感技術等，對不同種類的害蟲進行自動監測和計數。

2.4 設施養殖中的應用

在水產養殖方面，可采用智能監控系統。該系統主要利用一系列傳感器對水體溫度、pH、溶解氧、鹽度、濁度、氨氮含量等對水產品生長有重大影響的水質及環境參數進行實時采集和監測。再根據收集到的不同的數據情況，智能化地控制、操作設備，使其形成一個科學且適宜的養殖環境。其中pH值、溫度、溶解氧以及水位等環境參數在水產養殖環境監測中使用最為廣泛，監測效果較好，精確度較高。

在禽畜養殖方面，可通過各類傳感器對家禽家畜的養殖環境、行為特征以及生長健康狀況進行實時監測，以精細養殖為目標，最終實現養殖的智能生產和自動化管控。目前，針對家畜養殖有較多的開發與研究，王冉等人設計開發了一套可對畜禽舍環境參數進行實時監測，并根據其設定的指標來智能化控制畜禽舍中相關設備的環境監控系統。林惠強等人針對目前各飼養場無法實時獲取動物行為特征和健康狀況的情況，提出了一種利用無線傳感網絡傳送動物信息的方法，解決了無法實時傳輸飼養動物生理特征信息的問題。

3 物聯網在設施農業中的應用瓶頸

3.1 設備成本過高

信息技術在設施農業的應用前景雖然十分廣闊，但是其建設投入巨大，維持成本較高，回報期長。高昂的建設費用限制了其在農業中的應用與發展。因此，要達到信息化的現代農業目標，還需要各組織機構加大相關設備的研發力度，提高整體性能，降低設備成本，同時也需要國家出臺更多惠民政策對建設現代信息化農業進行補貼。

3.2 缺乏技術標準化體系的構建

我國目前尚未出現公認的、合理的、權威的技術標準化體系。如，設施種植的同一作物，在不同的生長發育時期，對環境條件的要求也不同。針對這些不同植物或同一植物的不同生長發育階段，具體所需的水、肥、光、熱等需求參數，應有一套標準化的操作體系。

3.3 應用設備開發不足

在物聯網技術的應用中，傳感器是核心。但是目前我國的農用傳感器功能單一，特色性低，準確性不高，市場份額占有率低，大部分依賴進口。而且，目前農業物聯網用在數據監測上的較多，而用于智能控制上的產品寥寥無幾，其中主要原因就是因為缺少相關的軟件產品研究與開發。

3.4 盈利模式尚不明確，投資風險較大

當前，我國的農業物聯網的應用較少，缺乏一套清晰的可行性方案。因此，仍需要各組織及科研機構去深入探索和研究農業信息化的應用模式，加快農業物聯網應用基地的建設，擴大物聯網技術在農業領域的應用規模和范圍，以及建立一個合理的且具有活力的互利互惠機制，減小投資風險。

3.5 農業從業者的文化素質不高

現階段我國農業從業者的文化素質普遍偏低，接受新鮮事物的能力和學習能力相對較弱，但物聯網這項技術對從業者的專業能力和知識水平要求較高，既要求掌握農業基礎知識，又要求對信息技術、傳感技術、通信技術等現代技術有所涉獵。因此，在實際的農業發展過程中，達到標準要求的企業及組織較少，致使目前物聯網在農業上的推廣應用不足，嚴重制約了農業信息化產業的健康發展。

4 展望

隨著我國信息技術的蓬勃發展，未來物聯網在農業中的應用將會越來越廣泛。但就目前情況來說，物聯網在設施農業中的應用仍停留在初級階段，存在著關鍵技術不先進，應用集成體系不成熟、農業物聯網的應用標準不完善，以及專業技術與人才的匱乏等一系列問題。這些問題仍需要我們不斷地去探索和研究，相信通過政府的合理引導，相關研究機構的開發創新，媒體的宣傳科普，我國的設施農業信息化產業必將擁有一片光明前景，農業全智能化指日可期。

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