物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

鄒瀟然

摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)在世界上掀起信息產(chǎn)業(yè)浪潮，以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及信息傳感設(shè)備為主要介質(zhì)，建立互聯(lián)網(wǎng)與物品間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)信息的交換、儲(chǔ)存以及通信等功能。本文對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);農(nóng)業(yè);應(yīng)用

引言

隨著計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和農(nóng)業(yè)相結(jié)合，是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化的必然選擇。

1農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念

農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是指將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)中，構(gòu)建一個(gè)覆蓋農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中“萬(wàn)事萬(wàn)物”的網(wǎng)絡(luò)，借助這些網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)信息的收集、傳輸、處理和應(yīng)用，由此形成的完善的信息處理體系。與物聯(lián)網(wǎng)一樣，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)同樣可以被劃分為三個(gè)層次，分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層一般由RFID技術(shù)、電磁感應(yīng)傳感器、衛(wèi)星遙感系統(tǒng)、光譜傳感器、紅外傳感器、GNSS傳感器、霍爾特傳感器等各類傳感器、射頻識(shí)別設(shè)備和網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，主要用于采集和獲取農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的陽(yáng)光、溫度、濕度、土壤、空氣、肥力、農(nóng)藥等生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)，以及畜牧業(yè)實(shí)時(shí)生長(zhǎng)情況、健康狀態(tài)、飼料消耗、抗生素使用等管理相關(guān)的屬性狀態(tài)信息，從而生成動(dòng)態(tài)空間信息系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)牧生長(zhǎng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)感知和精準(zhǔn)監(jiān)測(cè);網(wǎng)絡(luò)層主要由Internet、Ethernet、ZigBee、GPRS、CDMA、5G等互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)、云計(jì)算體系以及網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)構(gòu)成，主要功能是傳遞和處理感知層獲取的數(shù)據(jù);應(yīng)用層主要包括物聯(lián)數(shù)據(jù)搜索引擎、智慧種植、環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源檢測(cè)、設(shè)備智能診斷管理、農(nóng)產(chǎn)品流通管理、農(nóng)產(chǎn)品溯源等多種應(yīng)用系統(tǒng)，作為物與物、物與人之間的接口，根據(jù)行業(yè)需求完成傳遞層所傳輸數(shù)據(jù)的研究與分析，選擇最優(yōu)策略和先進(jìn)的過(guò)程控制，最大限度實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。

2物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)技術(shù)原理

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，其技術(shù)原理為：在農(nóng)業(yè)大棚或農(nóng)作物生長(zhǎng)區(qū)安裝智能傳感器設(shè)備和一體化智能控制系統(tǒng)，通過(guò)這些傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，可以將農(nóng)業(yè)環(huán)境與網(wǎng)絡(luò)相連接。基于Wi-Fi技術(shù)、RFID技術(shù)和傳感網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)傳感器采集的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，智能化地控制農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境，以達(dá)到最適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)的條件。Wi-Fi技術(shù)可以將各種傳感設(shè)備連接到局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸;RFID技術(shù)在整個(gè)系統(tǒng)中通過(guò)對(duì)接收頻率信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，然后傳輸?shù)胶笈_(tái)和云端，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的控制;傳感網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，主要用于進(jìn)行信息交換和傳輸，且具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。

3物聯(lián)網(wǎng)主要技術(shù)

3.1傳感網(wǎng)技術(shù)

集成傳感器屬于傳感網(wǎng)技術(shù)的核心內(nèi)容，是集中采集信息、分析處理以及傳輸?shù)闹匾夹g(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用通信部件與數(shù)據(jù)處理部件均為隨機(jī)分布，二者形成良好的傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。傳感網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量很多，加之網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，各個(gè)部件都具有良好的適應(yīng)能力。雖然信息傳輸?shù)哪芰Σ粡?qiáng)，且信號(hào)之間也互相干擾，但是各個(gè)節(jié)點(diǎn)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)較少，因而影響并不大。此外，節(jié)點(diǎn)分布密集，且無(wú)法隨機(jī)分布，因此各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的部件或多或少也有儲(chǔ)存能量的功能。總之，這一技術(shù)的應(yīng)用有利于實(shí)現(xiàn)物體間的連接，是信息傳輸與交換的重要技術(shù)，也是重要的核心技術(shù)。

3.2無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)便是人們?nèi)债a(chǎn)生活與工作中最常用的wifi技術(shù)，其使用方式是連接網(wǎng)絡(luò)以及電子設(shè)備，使人們?cè)谑褂秒娮釉O(shè)備的過(guò)程中可以使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行上網(wǎng)操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信息以及數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳播。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，使用最為廣泛的便是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用過(guò)程中可將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息進(jìn)行傳輸以及感知。一些傳感器以及電子設(shè)備在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中進(jìn)行信息搜集以及信息識(shí)別都需要依賴無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因此無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)以及應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)。

3.3智慧農(nóng)業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

大多數(shù)情況下，在智慧農(nóng)業(yè)中構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng)框架可分為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層以及物聯(lián)網(wǎng)感知層。首先，物聯(lián)網(wǎng)感知層包含視頻監(jiān)控設(shè)備、RFID設(shè)備以及傳感器等數(shù)據(jù)信息收集設(shè)備，可將收集到的信息通過(guò)CAN節(jié)點(diǎn)以及ZigBee節(jié)點(diǎn)等通訊設(shè)備傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集。與此同時(shí)，上層應(yīng)用系統(tǒng)所發(fā)放的控制命令可傳送至電器控制設(shè)備中，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能灌溉等操作。其次，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層通過(guò)CDMA、WLAN、5G以及LAN等技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，可將上層控制命令傳輸至農(nóng)田現(xiàn)場(chǎng)中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交互。第三，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層包含農(nóng)業(yè)疾病治理、農(nóng)業(yè)疾病識(shí)別、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程管理以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境管理等內(nèi)容，這些應(yīng)用系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)龐大數(shù)據(jù)的處理以及分析，從而對(duì)農(nóng)田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展智能化管理與控制。

4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)區(qū)域的應(yīng)用

4.1創(chuàng)新農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式及運(yùn)行機(jī)制

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是一種現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)技術(shù)，其具有不可替代的價(jià)值，政府部門要加大這方面的投資力度，創(chuàng)新運(yùn)行機(jī)制，探索可持續(xù)的應(yīng)用模式。積極鼓勵(lì)高等院校、科研單位以及相關(guān)生產(chǎn)單位融入農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中，創(chuàng)建以政府為主導(dǎo)的多方參與形式，以市場(chǎng)運(yùn)作為手段、合作共贏為最終目標(biāo)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式。這一技術(shù)的保障要遵循“因地制宜”的原則，以實(shí)際需要為基礎(chǔ)，與各個(gè)領(lǐng)域開(kāi)展針對(duì)性的規(guī)?；瘧?yīng)用。通過(guò)強(qiáng)化整合互聯(lián)網(wǎng)中的感知與應(yīng)用技術(shù)，建設(shè)行之有效的示范項(xiàng)目，為開(kāi)發(fā)與推廣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展起到良好的推動(dòng)作用，促進(jìn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

4.2智能節(jié)水灌溉

世界上淡水資源將日益短缺，淡水資源的短缺給糧食供應(yīng)以及農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)很大的威脅，因此必須要推廣節(jié)水灌溉技術(shù)。智能節(jié)水灌溉主要是應(yīng)用田間布設(shè)的設(shè)備達(dá)到監(jiān)測(cè)土壤信息或者農(nóng)作物成長(zhǎng)信息的目的，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞撞靠刂浦行?，?yīng)用相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行分析與決策，給終端發(fā)出相關(guān)的灌溉管理命令。具體的工作原理是應(yīng)用各種傳感器監(jiān)測(cè)農(nóng)作物、土壤等數(shù)據(jù)，之后通過(guò)墑情信息采集站將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)，分析軟件中匯集的數(shù)值，比如在比較補(bǔ)償點(diǎn)、含水量以及灌溉飽和點(diǎn)之后確定是否應(yīng)停止灌溉或灌水，之后應(yīng)用中央控制系統(tǒng)將開(kāi)啟或關(guān)閉閥門的信號(hào)傳輸?shù)介y門控制系統(tǒng)中，最后控制閥門開(kāi)關(guān)，從而節(jié)約水資源。

5發(fā)展方向

集成化發(fā)展，農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)自動(dòng)化測(cè)報(bào)是農(nóng)業(yè)智能化的一部分，用于農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)測(cè)報(bào)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和其他農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的異構(gòu)整合可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理、控制的一體化、集成化，從而進(jìn)一步推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，由于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提供，高新技術(shù)的使用使得各行各業(yè)都得到了快速發(fā)展。現(xiàn)如今，我國(guó)農(nóng)業(yè)正在由傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)作業(yè)方式轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)作業(yè)方式，而智慧農(nóng)業(yè)便是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的主要發(fā)展方向。

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