基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水稻生長環(huán)境監(jiān)測與優(yōu)化策略研究

中圖分類號：S126;S511文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1673-6737（2025）05-0191-03

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)逐漸滲透至各行各業(yè)，為傳統(tǒng)行業(yè)注人了新的活力。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，智慧農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)逐漸成為主要的發(fā)展方向，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供重要的技術(shù)支持。尤其對于水稻這類核心糧食作物而言，其產(chǎn)量和品質(zhì)不僅取決于稻種質(zhì)量，還取決于其生長環(huán)境和灌溉施肥情況，因此利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對水稻生長環(huán)境進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測至關(guān)重要。本文旨在分析水稻生長環(huán)境監(jiān)測在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)時面臨的困難和挑戰(zhàn)，并提出切實可行的優(yōu)化策略，同時通過對數(shù)據(jù)的智能化解析，為農(nóng)戶提供更科學(xué)的決策輔助。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入，不僅能提升水稻產(chǎn)量和品質(zhì)，還能降低對水資源和肥料的使用，減少環(huán)境污染和資源浪費，推動農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水稻生長環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

1.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是借助射頻識別（RFID）紅外感應(yīng)器、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，依據(jù)既定協(xié)議連接各類物品與互聯(lián)網(wǎng)，從而進(jìn)行信息交換和通信的技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具備智能化、自動化、可擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)驅(qū)動等特點，其不僅能通過傳感器實現(xiàn)物品間的數(shù)據(jù)傳輸和交換，還能對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并依托智能設(shè)備實時響應(yīng)數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)智能決策和自我優(yōu)化。這些特點使其在智能家居、智慧城市、智能交通、智能物流、智能制造等諸多領(lǐng)域都有一定的應(yīng)用前景。

1.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水稻生長環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

在水稻生長環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用主要有三類方向。其一，環(huán)境參數(shù)實時監(jiān)測，即借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時監(jiān)測土壤濕度、溫度和光照強(qiáng)度等稻田環(huán)境的關(guān)鍵參數(shù)。這些參數(shù)能幫助農(nóng)戶掌握并調(diào)整水稻生長環(huán)境，從而為水稻生長提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。其二，智能化灌溉與施肥。依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的智能灌溉和施肥系統(tǒng)，能夠根據(jù)稻田環(huán)境、氣候狀況和水稻生長階段，自動調(diào)節(jié)灌溉頻次、水量和施肥量，在減少水資源和肥料使用的同時，通過智能化手段提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì)。其三，病蟲害的監(jiān)測與防控。稻田鋪設(shè)的攝像頭和傳感器能夠?qū)崟r捕捉水稻的病蟲害情況，同時結(jié)合圖像識別和大數(shù)據(jù)分析，能夠準(zhǔn)確識別病蟲害的種類和危害程度，使農(nóng)戶及時采取科學(xué)的施藥策略。聯(lián)動無人機(jī)和自動化噴灑設(shè)備的引入，還能實現(xiàn)精準(zhǔn)施藥，減少農(nóng)藥的使用量，降低水稻生產(chǎn)對自然環(huán)境的影響。

2利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展水稻生長環(huán)境監(jiān)測面臨的挑戰(zhàn)

2.1技術(shù)成熟度與覆蓋范圍

盡管近年來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在多個領(lǐng)域取得了突破性的進(jìn)展，但在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用仍處在起步階段，容易面臨設(shè)備故障、數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定、系統(tǒng)兼容性等技術(shù)障礙，不僅會影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和即時性，也可能因系統(tǒng)崩潰而對水稻生長環(huán)境的監(jiān)測帶來影響。與此同時，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能否有效監(jiān)測水稻生長環(huán)境的一個核心要素就是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的覆蓋范圍。理想化的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需覆蓋所有關(guān)鍵的水稻生長區(qū)域，對稻田環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位的觀測，但在現(xiàn)實中，稻田環(huán)境會受地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)條件、基礎(chǔ)設(shè)施等多種因素的影響，導(dǎo)致傳感器等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備難以覆蓋到全部預(yù)期位置，從而導(dǎo)致部分關(guān)鍵區(qū)域的監(jiān)測數(shù)據(jù)缺失，進(jìn)而影響對水稻生長環(huán)境的評估效果5。

2.2 建設(shè)成本與投資回報

從經(jīng)濟(jì)層面分析，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入，需要投入一筆相當(dāng)高昂的初期成本，用于采購物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、安裝調(diào)試相關(guān)系統(tǒng)，并持續(xù)投人資金進(jìn)行后續(xù)維護(hù)和設(shè)備升級。對于個體農(nóng)戶而言，引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)無疑會給自身帶來沉重的財務(wù)壓力。加之稻田環(huán)境本身較為復(fù)雜，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備更有可能頻繁出現(xiàn)故障、損壞問題，也會帶來額外的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。在投資回報方面，盡管物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對提升水稻生產(chǎn)效率、優(yōu)化資源配置等領(lǐng)域有著突出價值，但這些都屬于長期價值，在短期內(nèi)農(nóng)戶很難獲得肉眼可見的經(jīng)濟(jì)效益。其原因在于技術(shù)的效益轉(zhuǎn)化存在明顯的時間滯后，而這種效益延遲會影響農(nóng)戶，尤其是個體農(nóng)戶的投資意愿。

2.3農(nóng)民接受度與技能培訓(xùn)

農(nóng)村地區(qū)大多信息傳播較慢，很多農(nóng)民對物聯(lián)網(wǎng)的了解不多，甚至對新技術(shù)抱有疑慮和抵觸情緒，這種心理隔閡會對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及與推廣帶來阻礙8。造成這種問題的原因主要是，農(nóng)民群體文化水平不高，存在接納新技能、新知識的認(rèn)知壁壘。他們習(xí)慣于傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，對現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)技術(shù)和田間管理模式缺乏了解，缺乏自主學(xué)習(xí)新知識和技能的動力。同時，很多農(nóng)民缺乏對技能培訓(xùn)在提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和增加收入方面的價值認(rèn)識，加上部分培訓(xùn)項目設(shè)計偏重理論教育，實踐教育的占比偏低，導(dǎo)致很多農(nóng)民很難切實感受到技能培訓(xùn)的成效，這也會進(jìn)一步影響他們對技能培訓(xùn)的認(rèn)識。除此之外，務(wù)農(nóng)本身是一項需要消耗大量時間、精力的工作，如果技能培訓(xùn)會影響農(nóng)戶的正常生產(chǎn)生活，農(nóng)戶很可能因顧此失彼而選擇放棄接受技能培訓(xùn)，同樣也不利于物聯(lián)網(wǎng)在水稻種植領(lǐng)域的傳播。

2.4設(shè)備供電與傳輸限制

由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要長時間持續(xù)運行，因此極度依賴穩(wěn)定的電力供應(yīng)。但就現(xiàn)實應(yīng)用而言，由于稻田環(huán)境相對惡劣，且部分稻田的地理位置較為偏遠(yuǎn)，存在電力基礎(chǔ)設(shè)施薄弱的問題，難以為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。同時，即便是在電力充足的情況下，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也存在能耗較大的問題，尤其是許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備體積小巧，難以搭載大容量電池，往往續(xù)航能力有限，需要頻繁更換電池或通過充電來維持運行。這不僅會增加設(shè)備的維護(hù)成本，還可能會干擾設(shè)備的正常運行，影響數(shù)據(jù)的持續(xù)采集。與此同時，數(shù)據(jù)傳輸限制也是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用面臨的突出問題。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量相對龐大且對實時性有極高要求，因此往往需要以高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)為支撐。在實際操作中，數(shù)據(jù)傳輸常受到多種因素的限制。例如，若網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍較小，部分設(shè)備便無法接入網(wǎng)絡(luò)或存在數(shù)據(jù)傳輸中斷問題；網(wǎng)絡(luò)帶寬不足，致使數(shù)據(jù)傳輸速度緩慢、水稻生長環(huán)境數(shù)據(jù)的實時性較差等。

3利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展水稻生長環(huán)境監(jiān)測優(yōu)化策略

3.1加大研發(fā)力度，完善擴(kuò)展策略

在水稻種植過程中，利用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行水稻生長環(huán)境監(jiān)測，需重點解決物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)成熟度問題，如可通過持續(xù)加大研發(fā)力度提升物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用水平[2。具體而言，研發(fā)重點應(yīng)放在改進(jìn)傳感器的精度和抗干擾能力、保障所采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性、提高數(shù)據(jù)傳輸效率、減少數(shù)據(jù)丟失與傳輸延遲現(xiàn)象等方面。同時，應(yīng)借助大數(shù)據(jù)和云計算的數(shù)據(jù)分析能力，對傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘，而經(jīng)過分析處理的數(shù)據(jù)能夠為水稻種植提供更科學(xué)的決策支持。在物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍方面，應(yīng)積極完善擴(kuò)展策略：一方面，通過增設(shè)傳感器，提高傳感器節(jié)點的布置密度，實現(xiàn)對水稻生長區(qū)域的全覆蓋；另一方面，借助5G等現(xiàn)代通信技術(shù)提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋屛锫?lián)網(wǎng)能輻射更廣泛的水稻種植區(qū)域，通過建立多級數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的逐級匯聚與轉(zhuǎn)發(fā)，從而進(jìn)一步拓展監(jiān)測系統(tǒng)的覆蓋范圍[3]。

3.2降低成本支出，提供優(yōu)惠政策

一方面，可通過優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，選擇高性價比的傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，同時通過購買云計算服務(wù)等方式，降低數(shù)據(jù)存儲與處理費用，減少不必要的硬件設(shè)施支出[14。另一方面，可通過推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化設(shè)計，增強(qiáng)水稻環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的兼容性和部件的可互換性，降低后期維護(hù)和設(shè)備升級的開銷。同時，地方政府應(yīng)與企業(yè)合作，通過出臺提供補(bǔ)貼、實施稅收優(yōu)惠等扶持政策，加大農(nóng)村地區(qū)建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的資金投入，降低農(nóng)戶的財務(wù)負(fù)擔(dān)、提高投資回報率，通過持續(xù)的研發(fā)創(chuàng)新來降低物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和應(yīng)用成本。這些措施有助于降低物聯(lián)網(wǎng)在水稻監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用成本，同時縮短回報周期，幫助農(nóng)戶解決物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的后顧之憂5。同時，還應(yīng)與地方高校和科研機(jī)構(gòu)建立合作關(guān)系，共同研發(fā)和推廣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用方案，從而擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍并提升綜合效益。

3.3開展技能培訓(xùn)，加強(qiáng)宣傳教育

政府應(yīng)通過深入了解農(nóng)戶的需求和顧慮，通過廣泛的宣傳教育和實地演示，直觀展現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水稻生長環(huán)境監(jiān)測中的突出優(yōu)勢，逐步消除農(nóng)民的疑慮，使其對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生興趣和信心。考慮到農(nóng)民群體的文化水平，技能培訓(xùn)課程應(yīng)盡可能避免概念闡釋，而應(yīng)以實踐應(yīng)用為主，使授課內(nèi)容通俗易懂，并通過生動的案例和實踐演示幫助農(nóng)民理解和掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在技能培訓(xùn)方面，可邀請物聯(lián)網(wǎng)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＜矣H臨現(xiàn)場，提供手把手的講解指導(dǎo)，讓農(nóng)民親身接觸并操作相關(guān)設(shè)備，從而直觀感受物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給水稻種植帶來的便利。同時，還可開設(shè)視頻教學(xué)、遠(yuǎn)程輔導(dǎo)等線上教學(xué)課程，讓技能培訓(xùn)不再受時空限制，避免學(xué)習(xí)與日常生產(chǎn)、生活產(chǎn)生沖突。尤其要注意的是，技能培訓(xùn)內(nèi)容必須緊密結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際，確保農(nóng)民的學(xué)習(xí)成果能夠真正應(yīng)用到水稻種植中，并在提高產(chǎn)量、減少生產(chǎn)成本等方面產(chǎn)生實際成果，以進(jìn)一步激發(fā)農(nóng)民的學(xué)習(xí)激情和使用意愿[18]。

4結(jié)語

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能通過實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析和智能決策，有效監(jiān)測和改善水稻生長環(huán)境，為水稻種植的田間管理提供數(shù)據(jù)支持。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入，不僅能提升水稻產(chǎn)量與品質(zhì)，更有助于降低水稻種植成本，推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)向智能化、現(xiàn)代化的方向邁進(jìn)。

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