物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

王學(xué)東

（東臺市三倉鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇 東臺 224200）

農(nóng)業(yè)機(jī)械化是指用機(jī)器裝備代替人力、畜力進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)改造和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程。農(nóng)業(yè)機(jī)械化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的置換，同時在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力置換過程中有利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高。物聯(lián)網(wǎng)是指依靠傳感器的合理布置，收集處于我們周圍的各種信息，就農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)而言，主要通過水分傳感器、溫濕度傳感器等等收集農(nóng)業(yè)環(huán)境信息。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展過程之中，一直面臨這一個始終存在的問題，那就是傳感器的搭載設(shè)備是什么？隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化在我國的不斷推進(jìn)乃至普及，農(nóng)業(yè)機(jī)械將納入農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)之中，筆者試圖探討物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械化中的應(yīng)用可能性，以及未來物聯(lián)網(wǎng)對于在農(nóng)業(yè)機(jī)械化中的應(yīng)用前景。

1 我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化呈現(xiàn)的新趨勢

近年來，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)生深刻的變化，減少勞動和土地等傳統(tǒng)資源要素的投入，增加科技和裝備等現(xiàn)代生產(chǎn)要素的投入，已成為目前建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的方向，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展也隨之呈現(xiàn)以下趨勢:①農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化；②農(nóng)業(yè)機(jī)械的節(jié)約化；③農(nóng)業(yè)機(jī)械的精準(zhǔn)化；④農(nóng)業(yè)機(jī)械的小型化。

目前，我國農(nóng)業(yè)正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品在滿足不同層次需求的同時，逐步向小型化、精準(zhǔn)化、智能化和節(jié)約型的方向發(fā)展，更加注重產(chǎn)品質(zhì)量和配套技術(shù)的集成應(yīng)用。應(yīng)該指出的是，農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)的過程離不開對農(nóng)作物信息的感知、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的傳遞、系統(tǒng)的優(yōu)化與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能決策，而農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)恰恰在這幾方面能發(fā)揮獨(dú)特而又重要的作用，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)就是信息感知、數(shù)據(jù)傳輸、智能處理和優(yōu)化決策等關(guān)鍵技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合集成體系。下面就農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

2 物聯(lián)網(wǎng)介紹以及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史

物聯(lián)網(wǎng)是在計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。在這個網(wǎng)絡(luò)中，物品(商品)能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用射頻自動識別(RFID)技術(shù)，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品(商品)的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。

物聯(lián)網(wǎng)概念被提出以后，迅速風(fēng)靡全世界，已成為全球矚目的關(guān)鍵詞，被業(yè)界廣泛認(rèn)為是繼計算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)后的又一次信息化浪潮。物聯(lián)網(wǎng)所要實(shí)現(xiàn)的就是物與物之間的互聯(lián)、共享、互通。眾所周知，互聯(lián)網(wǎng)開端于美國軍方在美國西南部幾所高校之間構(gòu)建的信息傳遞網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)了人與人之間的即時溝通和即時數(shù)據(jù)共享，而物聯(lián)網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)的是物與物之間的的信息互聯(lián)，而人可以在這一網(wǎng)絡(luò)中對信息進(jìn)行整合，乃至遠(yuǎn)程控制。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)一方面是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸成熟的標(biāo)志，另一方面也是農(nóng)業(yè)未來發(fā)展前景的需要。因?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)正在進(jìn)入精細(xì)農(nóng)業(yè)階段，精確農(nóng)業(yè)(Precision Agriculture)是當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新潮流，是由信息技術(shù)支持的根據(jù)空間變異，定位、定時、定量地實(shí)施一整套現(xiàn)代化農(nóng)事操作技術(shù)與管理的系統(tǒng)，其基本涵義是根據(jù)作物生長的土壤性狀，調(diào)節(jié)對作物的投入，即一方面查清田塊內(nèi)部的土壤性狀與生產(chǎn)力空間變異，另一方面確定農(nóng)作物的生產(chǎn)目標(biāo)，進(jìn)行定位的“系統(tǒng)診斷、優(yōu)化配方、技術(shù)組裝、科學(xué)管理”，調(diào)動土壤生產(chǎn)力，以最少的或最節(jié)省的投入達(dá)到同等收入或更高的收入，并改善環(huán)境，高效地利用各類農(nóng)業(yè)資源，取得經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。通過物聯(lián)網(wǎng)和精細(xì)農(nóng)業(yè)相結(jié)合，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可實(shí)現(xiàn)以下三大系統(tǒng)。

（1）精確農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測平臺.研究智能農(nóng)業(yè)大棚中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺。結(jié)合農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)Ｓ孟盗袀鞲衅鲗r(nóng)產(chǎn)品生長環(huán)境中的溫濕度、PH值、光照以及土壤養(yǎng)分等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸。

（2）精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的數(shù)字化管理系統(tǒng)。數(shù)字化管理技術(shù)主要研究溫度、化學(xué)等多種傳感器對農(nóng)產(chǎn)品的生長過程全程監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理；結(jié)合RFID電子標(biāo)簽在培育、生產(chǎn)、質(zhì)檢、運(yùn)輸?shù)冗^程中，進(jìn)行可識別的實(shí)時數(shù)據(jù)存儲和管理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化。

（3）物聯(lián)網(wǎng)感應(yīng)的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)。通過采用高精度土壤溫濕度傳感器，依據(jù)土壤墑情和作物用水次第施行精準(zhǔn)灌溉，不但能有效處置農(nóng)業(yè)灌溉用水使用率低的疑問，緩解水資源日趨緊張的矛盾，并且還為作物提供了更好的生長環(huán)境，充沛發(fā)揚(yáng)現(xiàn)有節(jié)水配備的作用，優(yōu)化調(diào)度，提高效益，使灌溉愈加迷信、簡約，提高維護(hù)水平。

3 物聯(lián)網(wǎng)在我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化中的應(yīng)用

3.1 智能農(nóng)業(yè)機(jī)械中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一就是在不同的物體上安裝傳感器和其他控制系統(tǒng)。將這一技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械上就可以實(shí)現(xiàn)讓土地說話，通過及時收集和掌握作物生長的一些重要參數(shù)，如土壤濕度、土壤成分、pH值、降水量、溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、氣壓和CO2濃度等，可以摸索出植物生長對溫度、濕度、光、土壤的需求規(guī)律，提供精準(zhǔn)的科研實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過智能分析與智能控制，農(nóng)業(yè)機(jī)械能及時做出決策，精確地滿足植物生長對環(huán)境各項(xiàng)指標(biāo)的要求，達(dá)到增產(chǎn)增收的目的，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的效果。澳大利亞已經(jīng)將物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械，推出一種能識別莠草的噴霧器。這種噴霧器在田野移動時，能借助專門的電子傳感器來識別莠草，發(fā)現(xiàn)莠草時才噴出除莠劑，從而大大節(jié)約了花費(fèi)的除莠劑，減輕了對環(huán)境的污染。浙江工業(yè)大學(xué)也成功利用傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測大田及溫室土壤溫濕度及建立節(jié)水灌溉系統(tǒng)，隨時精確獲取作物需水信息，為精量灌溉提供科學(xué)依據(jù)?？梢姡绻C合應(yīng)用信息技術(shù)、先進(jìn)加工工藝于農(nóng)機(jī)產(chǎn)品上，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的有機(jī)結(jié)合,將提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，更好地實(shí)現(xiàn)精確作業(yè)。

3.2 節(jié)水灌溉機(jī)械中土壤墑情監(jiān)測的應(yīng)用

在氣候智能型農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。2010年上半年,我國的極端氣候日益增多。年初,西南五省特大旱災(zāi)，7月中下旬，我國南北諸多地區(qū)接連遭受洪澇災(zāi)害。有農(nóng)業(yè)專家指出：農(nóng)業(yè)是對氣候條件依賴性很高且生產(chǎn)周期較長的產(chǎn)業(yè)，面對這些極端氣候現(xiàn)象，必然會給脆弱的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)帶來嚴(yán)重危害。利用物聯(lián)網(wǎng)的感應(yīng)器技術(shù)原理,可以在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)信息的實(shí)時監(jiān)測，提高農(nóng)業(yè)對洪水和干旱等破壞性自然災(zāi)害的抵御能力,加強(qiáng)對農(nóng)業(yè)的管理，降低氣候?yàn)?zāi)害對農(nóng)業(yè)社區(qū)的危害程度,同時建立農(nóng)業(yè)機(jī)械化應(yīng)急體系來幫助農(nóng)民應(yīng)對氣候變化。如在農(nóng)業(yè)的水利水位上安裝水位測定感應(yīng)器,可以實(shí)現(xiàn)對水位數(shù)據(jù)的識別、采集和處理。

3.3 農(nóng)業(yè)機(jī)械管理和修理中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

在農(nóng)機(jī)化區(qū)劃與農(nóng)機(jī)4S中的應(yīng)用前景。農(nóng)機(jī)4S體系是一種以整機(jī)銷售、零配件、售后服務(wù)、信息反饋四位一體為核心的農(nóng)機(jī)特許經(jīng)營模式。對于這種新型的“一條龍”農(nóng)機(jī)經(jīng)營服務(wù)模式,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以在運(yùn)輸、銷售、使用和回收等其他環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的定位追蹤。改進(jìn)農(nóng)機(jī)銷售商的庫存管理,實(shí)現(xiàn)快速供貨、適時補(bǔ)貨,并最大限度地減少儲存成本,提高效率,減少出錯。即使在農(nóng)機(jī)作業(yè)過程中出現(xiàn)問題,也可以準(zhǔn)確地定位,做出及時的補(bǔ)救,使損失盡可能降到最低。這就大大提高了農(nóng)機(jī)供應(yīng)商送貨的可靠性和效率,大幅度提升了對農(nóng)機(jī)用戶的服務(wù)水平、檔次、效能和質(zhì)量。另外,對不合格的產(chǎn)品也可以實(shí)現(xiàn)及時召回,降低產(chǎn)品退貨率,提高了自己的服務(wù)水平,同時也提高了消費(fèi)者對產(chǎn)品的信賴度。

如果把農(nóng)業(yè)機(jī)械比喻是一輛汽車的話，那么物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就猶如是汽車的導(dǎo)航系統(tǒng)和剎車系統(tǒng)，它對農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用提供前期的農(nóng)業(yè)信息以及指導(dǎo)，提點(diǎn)制定農(nóng)業(yè)機(jī)械使用計劃。同時它能夠?qū)崟r反饋農(nóng)業(yè)基本數(shù)據(jù)的變化，對于農(nóng)業(yè)機(jī)械的運(yùn)用進(jìn)行修正?？梢哉f，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和農(nóng)業(yè)機(jī)械的有機(jī)、緊密結(jié)合，將大大推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程。

[1]中國農(nóng)業(yè)機(jī)械年鑒編輯委員會.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械年鑒2003－玉米收獲機(jī)械化發(fā)展概況.北京：2004.

[2]產(chǎn)業(yè)發(fā)展計財處.發(fā)展專用玉米生產(chǎn)機(jī)械化的必要性及對策[D].2003年山東省農(nóng)機(jī)化工作調(diào)研文集.農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理辦公室,2004.

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[4]白人樸.北方農(nóng)業(yè)機(jī)械化第二大戰(zhàn)役——主攻玉米生產(chǎn)機(jī)械化[J].中國農(nóng)機(jī)化，1999,（5）：45.

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[6]劉振營.透視小麥、水稻聯(lián)合收割機(jī)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械，2004,（1）：14－19.

[7]張效方，張言輝.玉米聯(lián)合收獲機(jī)推廣難的原因與對策[J].農(nóng)機(jī)市場，1998,（7）：28.

[8]胡偉.我國玉米收獲機(jī)械市場發(fā)展分析[J].農(nóng)機(jī)市場,2001,（11）：21.

[9]北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué).農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)（下冊）－2版[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2002.

[10]中國農(nóng)業(yè)機(jī)械年鑒編輯委員會.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械年鑒2002－玉米收獲機(jī)械化發(fā)展概況[M].北京：2003.