物联网在现代农业中的应用

□玉溪市农业信息中心 653100 王 曦

1 物联网与农业生产

1.1 传统农业与现代农业

在传统农业中，生产单位是分散的农户或小规模的家庭农场，属于自然经济或半自然经济的性质和劳动密集型农业发展模式。传统农业的生产技术具有长期不变的特点，而且一般表现为明显的“二元经济”结构。这种“二元经济”结构不但反映在城乡之间和工农业之间的分割，而且还表现于农村经济的非单一的农业经营。随着经济社会的发展，传统农业的模式已远不能适应农业可持续发展的需要，产品质量问题、资源严重不足且普遍浪费、环境污染、产品种类需求多样化等诸多问题使农业的发展陷入恶性循环，发展现代农业就成了必然的选择。

现代农业是指用现代工业装备、用现代科学技术武装、用现代组织管理方法来经营的社会化、商品化的农业，它具备较高的综合生产率，使农业成为可持续发展产业。实现农业科学技术的现代化是现代农业的一个主要特征。就我国目前的农业整体情况而言，农业既不完全是传统农业，也没有进入现代农业，而是处在传统农业向现代农业转变的阶段。

1.2 信息科技催生的物联网

物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

“物物相连”的物联网正成为发展现代农业产业新的生产力。当前，随着智能农业、精确农业的发展，智能感知芯片、移动嵌入式系统等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽，在监视农作物灌溉情况、土壤空气变更、畜禽的环境状况以及大面积的地表检测，收集温度、湿度、风力、大气、降雨量，有关土地的湿度、氮浓缩量和土壤pH值等方面，物联网技术正在发挥出越来越大的作用，从而实现科学监测，科学种植，帮助农民抗灾、减灾，提高农业综合效益，促进了现代农业的转型升级。

2 物联网在农业中的应用

2.1 农业生产信息的实时采集

物联网配置有形形色色的传感器，可通过在田间地头、乃至水中布置多层次的物联网传感器网络检测系统，监测环境信息和动植物信息。这些功能各异的传感器组合而成的农业物联网不是实验室里面的摆设，它们作为现代化农业生产的技术手段，已悄然出现在田间地头。

1）对农田水分、养分、作物长势、冠层生理与生态因子、品质、产量和虫害草害、土壤和作物养分等信息进行采集。物联网的应用可以在虫害与杂草动态监测系统的研究方面发挥重大作用，也可用于解决智能测产与谷物品质监测系统精度的难题。

2）可用于以对牲畜家禽、水产养殖、稀有动物的生活习性、环境、生理状况及种群复杂度进行观测研究，也可用于对森林环境监测和火灾报警。

3）可以应用在精确农业中，来监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等。在温室环境中的信息采集方面，温室环境里单个温室即可成为无线传感器网络一个测量控制区，采用不同的传感器节点构成无线网络来测量土壤湿度、土壤成分、pH值、降水量、温度、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度等来获得作物生长的最佳条件，同时将生物信息获取方法应用于无线传感器节点，为温室精准调控提供科学依据，从而达到增加作物产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。

4）可用于节水灌溉，无线传感网自动灌溉系统利用传感器感应土壤的水分，并在设定条件下与接收器通信，控制灌溉系统的阀门打开、关闭，从而达到自动节水灌溉的目的。由于传感器网络信息互递、自组网络及实时通信等特点，使灌区面积、节点数量不受到限制，可以灵活增减轮灌组，加上节点具有的土壤、植物、气象等测量采集装置，可以构建高效、低能耗、低投入、多功能的农业节水灌溉平台。可在温室、庭院花园绿地、高速公路中央隔离带、农田井用灌溉区等区域，实现农业与生态节水技术的定量化、规范化、模式化、集成化，促进节水农业的快速和健康发展。

2.2 利用物联网提升设施农业发展水平

设施农业属于高投入高产出，资金、技术、劳动力密集型的产业。传统农业生产活动中的浇水、施肥、打药，农民全凭经验、靠感觉来完成。而应用物联网，诸如瓜果蔬菜的浇水时间，施肥、打药，怎样保持精确的浓度，如何实行按需供给等一系列作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题，都有信息化智能监控系统实时定量“精确”把关，农民只需按个开关，做个选择，或是完全听“指令”，就能种好菜、养好花。

通过各种传感器采集信息，帮助农民及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置，这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。

以信息化引领现代农业发展将是大势所趋，物联网将是实现农业集约、高产、优质、高效、生态、安全的重要支撑，同时也为农业农村经济转型、社会发展、统筹城乡发展提供“智慧”支撑。在设施农业发展过程中，各地区可以根据本地区的产业优势，因地制宜，逐渐形成规模化区域，显现各区域的特色。

2.3 用物联网实施农业病虫害控制

在农作物病虫害监控方面，可利用物联网技术、模式识别、数据挖掘和专家系统技术实现对设施农业病虫害的实时监控和有效控制。这方面的应用在我国的一些先进地区已经进行了尝试。

3 物联网在农业中的发展前景

3.1 为精确农业领航

精确农业（Precision Agriculture）是当今世界农业发展的新潮流，是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的土壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益。

在实现精确农业的道路上，现有的基于有线智能农业系统依然存在着诸多问题，比如成本过高，覆盖面有限，安全性不佳等缺点。无线网络具有较高的传输带宽、抗干扰能力强、安全保密性好，而且功率谱密度低等优势，所以基于无线传感网的物联网精确农业系统更具发展潜力。

3.2 保障农产品质量安全

物联网技术可以用来完善农产品安全追溯系统，保障农产品安全。例如，可利用物联网建立肉类安全信息追溯平台，实现政府对养殖、屠宰、销售等环节的有效监管，使得每块放心肉“来可追溯、去可跟踪、信息可保存、责任可追查、产品可召回”；应用精细蔬菜园传感网管控系统对蔬菜生长过程进行全程数据化管控，保证蔬菜生长过程“绿色环保、有机生产”。物联网的强大功能使它在对农产品从生产、流通到消费整个流程的监管变得可行可靠，从而更加有效地保障农产品质量安全。

[1]邓蓉，曹暕，李佳.现代农业基础知识[M].北京：中国农业出版社.

[2]魏长宽.物联网：后互联网时代的信息革命[M].北京：中国经济出版社.

[3]秦魏，刘芹，周盼.传感器在现代农业中的应用[J].科技致富向导.