物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代種植業(yè)中的應(yīng)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(jìn)，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(shí)際情況，通過在農(nóng)場(chǎng)大棚中應(yīng)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(yīng)用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 種植業(yè)應(yīng)用

中國(guó)作為世界上古老的東方文明古國(guó)之一，具有5000年的華夏歷史，農(nóng)業(yè)在中國(guó)的發(fā)展史上具有舉足輕重的地位，隨著科學(xué)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(yīng)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(dòng)成本，實(shí)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(shí)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(yīng)的協(xié)議，把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和資源共享，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別及管理的現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要包括感知識(shí)別技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。感知識(shí)別技術(shù)主要涉及網(wǎng)絡(luò)傳感器技術(shù)和RFID識(shí)別技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)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(luò)協(xié)作感知、采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信息，以達(dá)到對(duì)物品“感知”的目的；而RFID識(shí)別技術(shù)主要是利用射頻信號(hào)通過空間電磁耦合實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞，并通過所傳遞的信息識(shí)別物體，達(dá)到對(duì)物品“識(shí)別”的目的。網(wǎng)絡(luò)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(jì)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(luò)平臺(tái)，通訊距離從標(biāo)準(zhǔn)的75m到幾百米、幾千米不等，并且還支持無線擴(kuò)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(hào)處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成，對(duì)微米，納米材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工、制造、測(cè)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(shí)施過程中入侵檢測(cè)、信息加密、惡意節(jié)點(diǎn)識(shí)別與剔除等方面的問題.保障物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)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(yīng)用

根據(jù)中國(guó)氣象局發(fā)布的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)檢測(cè)指標(biāo)，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(zāi)害等六大方面.如何將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際的現(xiàn)代種植業(yè)中，首先應(yīng)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(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及技術(shù)進(jìn)行實(shí)施，從而達(dá)到將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)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(dòng)積溫、有效生長(zhǎng)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(shí)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(jī)碳（TOC）、化學(xué)需氧量（COD）、生物需氧量（BOD）等參數(shù)；影響種植的災(zāi)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(duì)不同的種植物有不同的量化標(biāo)準(zhǔn)，也為在農(nóng)業(yè)種植中實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段奠定了基礎(chǔ)。

通過對(duì)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(yīng)的感知和識(shí)別設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)種植環(huán)境或種植物的數(shù)據(jù)采集。針對(duì)影響農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)的具體參數(shù)?？梢赃\(yùn)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(shè)備，檢測(cè)種植環(huán)境中的氣候、溫度、相對(duì)濕度、光照強(qiáng)度、土壤養(yǎng)分、土壤PH值，CO₂濃度等物理量參數(shù)，對(duì)種植環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)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(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸給服務(wù)管理平臺(tái)，通過服務(wù)管理平臺(tái)不僅可以實(shí)時(shí)查詢各項(xiàng)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(wù)管理平臺(tái)根據(jù)農(nóng)作物種類、生長(zhǎng)周期和季節(jié)的變化預(yù)先設(shè)計(jì)好的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過遠(yuǎn)程控制功能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)灌溉系統(tǒng)、排風(fēng)機(jī)、電動(dòng)卷簾等設(shè)備的控制，以保證農(nóng)作物有一個(gè)良好的、適宜的生長(zhǎng)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(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)，通過反饋的溫度值決定是否需要自動(dòng)開啟溫度補(bǔ)償設(shè)備或排風(fēng)設(shè)備對(duì)種植大棚的溫度進(jìn)行提升溫度或降低溫度處理，已達(dá)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(yīng)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(shí)，也大大減少了勞動(dòng)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(yīng)用還存在一定的問題和不足：對(duì)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(jìn)和完善；應(yīng)用于種植業(yè)的傳感器設(shè)備種類不夠全面，精準(zhǔn)度還有待提高；應(yīng)用于種植業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)的安全級(jí)別還有待提高；無線傳感網(wǎng)中傳感節(jié)點(diǎn)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(huì)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(fēng)里。