物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的運用

李娜娜

（河南牧業(yè)經(jīng)濟學院，河南 鄭州 450046）

當前，全球經(jīng)濟和信息技術(shù)不斷高速發(fā)展。政府高度重視物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，并且在農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中廣泛運用物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的運用，可以提高工業(yè)生產(chǎn)的信息化水平，創(chuàng)新粗放式農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理方式，提升動植物疫情疫病防控能力，保障農(nóng)產(chǎn)品的安全性，促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高速發(fā)展。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

1.1 概念

1999年首次提出物聯(lián)網(wǎng)概念。物聯(lián)網(wǎng)的目的是感知，主張全面互聯(lián)人和人、人和物、物和物。物聯(lián)網(wǎng)利用傳感器匯集各種信息，再利用互聯(lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)等傳送信息，利用智能計算技術(shù)分析處理信息，更好地感知物質(zhì)世界，保證決策和控制的智能化。物聯(lián)網(wǎng)在各行各業(yè)中利用新一代的IT技術(shù)，在各種物體中裝入感應器，整合物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，有利于進一步聯(lián)系人類社會和物理系統(tǒng)，實現(xiàn)人們生產(chǎn)生活的智慧性，高效利用資源，提高人們的生產(chǎn)力水平。

1.2 基本原理

物聯(lián)網(wǎng)主要包括感知層、網(wǎng)絡層以及應用層。感知層包括各類傳感器和傳感器網(wǎng)關(guān)，負責識別物體和采集信息；網(wǎng)絡層包括私有網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)以及云計算平臺等，負責處理信息；應用層負責連接物聯(lián)網(wǎng)和用戶，結(jié)合行業(yè)需求，提高物聯(lián)網(wǎng)應用的智能化。

1.3 主要應用領(lǐng)域

當今物聯(lián)網(wǎng)在我國各行各業(yè)都有所應用，如現(xiàn)代物流領(lǐng)域、城市管理領(lǐng)域以及智能交通系統(tǒng)等。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有利于建設標準體系，高效利用物流信息技術(shù)，節(jié)省物理成本。在數(shù)字城市建設過程中，需要高效利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)聯(lián)系城市各個圖像采集點，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理。在智能交通領(lǐng)域中利用物聯(lián)網(wǎng)，主要是電子票務、公交收集一卡通等應用。

在農(nóng)業(yè)中利用物聯(lián)網(wǎng)可以提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，保護食品安全。利用無線信號收發(fā)模塊，可以遠程控制大棚溫度，自動開啟相關(guān)設備，有效調(diào)節(jié)溫度和濕度等。還可以隨時處理各種環(huán)境信息等，自動監(jiān)測農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息，有利于落實智能化管理。此外，可以利用物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)建立網(wǎng)絡銷售平臺，消費者可以因此了解農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的整個過程，更加放心地應用農(nóng)產(chǎn)品［1］。

2 物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中運用的意義

2.1 有利于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的精細化管理

不同植物的生長溫度不同。例如，喜濕植物在5℃低溫條件下無法生長，溫度達到10℃以下也會停止生長；而耐熱蔬菜的最佳生長溫度保持在20～30℃，同時要控制晝夜溫差在10℃以上。我國溫室種植方式主要采取粗放型種植，不利于提高生產(chǎn)效率，需要落實精細化農(nóng)業(yè)種植。精細化農(nóng)業(yè)種植不僅可以節(jié)省成本，還可以為植物提供適宜的生長環(huán)境，提高產(chǎn)量。在農(nóng)業(yè)中運用物聯(lián)網(wǎng)，農(nóng)戶可以利用環(huán)境監(jiān)測設備精確控制環(huán)境數(shù)據(jù)，落實精細化管理。

2.2 有利于發(fā)展農(nóng)業(yè)科學領(lǐng)域

在農(nóng)業(yè)資源管理中，可以利用物聯(lián)網(wǎng)高效管理農(nóng)用土地資源和水資源等，也可以管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，如水質(zhì)、氣象等。生產(chǎn)過程管理中利用物聯(lián)網(wǎng)，可以落實農(nóng)田精耕細作和健康養(yǎng)殖等，保證農(nóng)產(chǎn)品的安全性［2］。在農(nóng)業(yè)裝備設施中，物聯(lián)網(wǎng)有利于實現(xiàn)工況檢測和遠程診斷等，促使農(nóng)業(yè)科學領(lǐng)域獲得巨大成果。

2.3 促進智能溫室的發(fā)展

當前很多生態(tài)基地都開始利用智能溫室系統(tǒng)，結(jié)合植物生長需求澆水和施肥。農(nóng)戶可以利用傳感器采集室內(nèi)的空氣濕潤度、二氧化碳濃度等數(shù)據(jù)，利用無線傳感器裝置向互聯(lián)網(wǎng)上傳采集的信息，使農(nóng)戶可以利用電腦或手機登錄客戶端了解植物生長情況。對接系統(tǒng)登錄數(shù)據(jù)和專家系統(tǒng)后，可以建立植物最優(yōu)的生長栽培系統(tǒng)，利用系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)溫室設備，保證植物生長的溫度、濕度等參數(shù)達到最佳范圍。

2.4 有利于實現(xiàn)智慧化農(nóng)業(yè)管理

利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)，通過實時傳感數(shù)據(jù)采集模塊，可以實時采集和存儲數(shù)據(jù)，總結(jié)農(nóng)作物生長的規(guī)律，為農(nóng)戶提供最佳實驗數(shù)據(jù)。利用智能分析模塊和聯(lián)動控制模塊，可以滿足農(nóng)作物對環(huán)境的需求，智能分析光照和溫度，人工調(diào)節(jié)植物生長過程。利用質(zhì)量監(jiān)控模塊，利用3G攝像頭檢測植物生長情況，再通過無線傳感器網(wǎng)絡采集相關(guān)數(shù)據(jù)，利用無線通信將生態(tài)區(qū)情況實時顯示出來。利用產(chǎn)品追溯碼，可以全過程監(jiān)控農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷售的整個過程［3］。

3 物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的具體運用

3.1 監(jiān)測和調(diào)控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境信息

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)戶通常根據(jù)自身的種植經(jīng)驗確定施肥和澆水的時間和劑量。農(nóng)戶需要定期觀察植物生長情況，需要耗費較多精力。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)環(huán)境會直接影響農(nóng)作物的生產(chǎn)效益。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以精準施肥和灌溉等，彌補傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的弊端，不斷提升農(nóng)作物質(zhì)量，同時避免環(huán)境污染，高效利用土地資源。在大棚和養(yǎng)殖池等設置無線傳感器等采集信息，確定植物生長的最佳條件，在無線傳感器節(jié)點獲取信息，精確調(diào)控生產(chǎn)現(xiàn)場的參數(shù)，再利用移動通信網(wǎng)絡等向監(jiān)控中心傳輸信息，建立數(shù)據(jù)圖。農(nóng)戶可以觀察參數(shù)變化，并以此為基礎(chǔ)調(diào)控相關(guān)設施，為動植物生長提供最佳的生長環(huán)境。通過在線顯示參數(shù)，農(nóng)戶可以遠程監(jiān)控大棚環(huán)境，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息的智能化管控，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率［4］。

3.2 安全追溯農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量

我國近些年不斷出現(xiàn)各種食品安全事件，嚴重影響消費者的利益。農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)系到社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。要想提高農(nóng)產(chǎn)品安全和質(zhì)量，需要全過程透明化管理農(nóng)產(chǎn)品，建立追蹤溯源系統(tǒng)，提高農(nóng)產(chǎn)品的安全性。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以有效監(jiān)管農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，降低食品安全隱患。在農(nóng)產(chǎn)品中嵌入電子標簽，可以記錄產(chǎn)品整個生產(chǎn)過程。消費者在購物過程中，可以結(jié)合產(chǎn)品標簽，查詢農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷售整個過程的信息。例如，針對豬肉安全，可以將電子芯片安裝到豬肉上，以此為基礎(chǔ)跟蹤豬肉產(chǎn)品生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。消費者在購買豬肉的時候，可以獲取相關(guān)收銀條，確定生豬的來源、質(zhì)量建議以及屠宰場等實際情況，放心食用豬肉。

3.3 自動化節(jié)水灌溉

利用傳感器可以確定土壤的濕潤度。傳感器和接收器之間進行通信交流，可以確定通信系統(tǒng)的水量，實現(xiàn)農(nóng)作物的自動節(jié)水灌溉。在溫室和高速公路中央隔離帶、花園綠地等地利用物聯(lián)網(wǎng)，可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)節(jié)水技術(shù)的集成化和定量化，快速發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)。

3.4 農(nóng)業(yè)病蟲害防治

傳統(tǒng)害蟲檢測方式需要消耗大量的人力、物力等，獲取的害蟲數(shù)據(jù)質(zhì)量無法得到保障。在農(nóng)業(yè)病蟲害信息檢測系統(tǒng)中利用物聯(lián)網(wǎng)，利用多種害蟲監(jiān)測傳感器監(jiān)測和采集蟲害信息，獲取害蟲群密度，結(jié)合傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)，綜合利用聲音信號技術(shù)、雷達技術(shù)及遙感技術(shù)等，自動監(jiān)測和計算不同種類的害蟲。農(nóng)戶可以此為基礎(chǔ)，及時提出針對性的解決對策，降低病蟲害對農(nóng)作物生長的影響。

在農(nóng)產(chǎn)品疫情防控方面也可以利用物聯(lián)網(wǎng)。農(nóng)戶可以利用移動攝像、光纖寬帶網(wǎng)絡視頻等，將疫情防控智能監(jiān)控系統(tǒng)設置在畜禽養(yǎng)殖場，全面監(jiān)控畜禽養(yǎng)殖場，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，有效防控疫情的發(fā)生。如果不慎發(fā)生疫情，農(nóng)戶也可以利用物聯(lián)網(wǎng)進行遠程診療，指導農(nóng)戶完成治療工作，快速控制疫情的蔓延［5］。

4 物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中運用的對策

4.1 掌握核心技術(shù)

要想在農(nóng)業(yè)中高效利用物聯(lián)網(wǎng)，需要掌握關(guān)鍵的核心技術(shù)，才可以提高農(nóng)業(yè)核心競爭力。掌握物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，需要積極搶占物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)制高點，使中國成為信息技術(shù)強國，否則可能會受制于人，無法充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的作用［6］。

4.2 統(tǒng)一規(guī)劃

物聯(lián)網(wǎng)為我國帶來了一場科技革命。要想提高物聯(lián)網(wǎng)的服務功能，我國需要統(tǒng)一規(guī)劃物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的運用，加強協(xié)調(diào)各個行業(yè)主管部門。高速建立物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)，利用互聯(lián)網(wǎng)和固話寬帶等技術(shù)，這是物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)需要高效利用網(wǎng)絡技術(shù)，深度重組產(chǎn)業(yè)鏈的各要素。此外，我國需要培養(yǎng)更多的專業(yè)人才，加強學習專業(yè)知識，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各領(lǐng)域推廣該項技術(shù)。

4.3 重視安全

物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的運用涉及安全、基礎(chǔ)建設等問題，因此政府需要出臺各種政策法規(guī)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)，保障物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)的安全性和隱私性，加大力度研究網(wǎng)絡安全體系和安全技術(shù)，避免泄露重要的隱私信息，屏蔽未授權(quán)訪問者，預防信息的竊取行為，防止他人盜用個人信息和業(yè)務信息等，否則可能會帶來嚴重的財產(chǎn)損失［7］。我國需要建設物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)體系，統(tǒng)一部署相關(guān)工作，合理分工，通過組織協(xié)調(diào)逐漸落實相關(guān)工作，穩(wěn)定推廣物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)標準。

5 結(jié)語

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中利用物聯(lián)網(wǎng)可以促進我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)管理智能化和信息化，不斷提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。在今后發(fā)展過程中，我國需要積極研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)，結(jié)合農(nóng)業(yè)發(fā)展情況，制定針對性的農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)代化。