农业物联网在设施农业中的应用研究

符少华

摘 要 物联网是当代信息技术新的发展方向，使用农业物联网技术，人类可以更加精细地进行农业生产，提高生产力水平和资源利用率。设施农业是由传统农业向现代化集约型农业转变的有效方式，而我国设施农业水平相比国外先进国家仍存在很大差距。本文针对农业物联网技术在设施农业中的应用趋势和发展对策做了较为深入的讨论，分析了农业物联网在农业生产精细化管理、农业资源监测和利用、农产品安全溯源和农业生态环境监测等4个方面的应用优势，以及在设施农业中发展农业物联网技术的对策和建议。

关键词 物联网 ；设施农业 ；趋势 ；对策

中图分类号 S126

Research on the Application of the Agricultural Internet of Things in the Facilities Agriculture

FU Shaohua

（Agricultural Machinery Appraisal and Extension Station of Hainan， Haikou， Hainan 571100）

Abstract The internet of things was a new direction of the development of modern information technology. By agricultural internet of things， people could make more meticulous agricultural production， improve the productivity level and the utilization of resources. Facility agriculture was an effective way to change traditional agriculture into modern intensive agriculture， there was still a big gap in the level of facilities agriculture in China and abroad. In this paper， the application trend and development countermeasures of the IOT technology in the facilities agriculture were discussed， the advantages of fine management of agricultural production， the monitoring and utilization of agricultural resources， the source of the safety of agricultural products and the monitoring of the agricultural ecological environment were analyzed， the countermeasures and suggestions for developing agricultural internet of things in the facilities agriculture were put forward.

Key words Internet of things ； facilities agriculture ； trend ； countermeasures

1 農业物联网技术及其发展趋势

1.1 物联网的定义

物联网（Internet of Things）是通过智能传感器、射频识别（RFID）、激光扫描仪、全球定位系统（GPS）、遥感等信息传感设备及系统和其他基于物-物通信模式（M2M）的短距无线自组织网络，按照约定的协议，把物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络[1]。相当于物物相连（Machine to Machine）的互联网，所以说物联网的核心所在仍然是互联网，用互联网把“物”连接起来，实现数据的交互。物联网是未来互联网的重要组成部分，是发展的一大趋势，具有较高的研究价值。

物联网主要有3个部分：一部分是传感器网络，是指包括RFID、条形码、传感器等设备在内的传感网，可以完成信息的感应、识别以及采集；二部分是数据传输网络，该网络能够实现来自传感网的海量数据信息传递，且不受距离限制。三部分是信息应用网络，可以完成数据处理，并为人类提供优化处理方案[2]。三者相互配合，使物联网具有全方位采集信息、实时有效传递数据、分析优化信息等特性。

1.2 农业物联网发展趋势

物联网是信息技术的重要分支之一，许多国家和地区都逐步加大对物联网的研究投入，我国也十分重视物联网的研究工作。我国在多个领域开展物联网的应用研究，在农业生产中的研究已经取得了一些成果，农业物联网技术可以把信息自动采集模块集成到灌溉系统、施肥系统或者农业机械等各种设施设备中，通过信息传输网络，将采集到的信息传输到互联网，通过对海量数据的智能化分析，计算出优化处理方案，并发出指令远程控制，实现智能化管理。通过上述方式，农业生产者可以实现农业生产的精细化管理，有效提高资源利用率，推动生产力水平的提高，促进可持续发展[3]。在农业生产中的案例有：利用无线传感器网络进行农作物生长信息采集、传输和控制管理，用其采集动物和植物的环境信息，并根据采集的信息进行智能化分析，根据运算结果，进行实时远程控制，为农作物和畜禽水产提供适宜的生长环境，进而提高谷物和畜禽水产产品的产量的质量。传感器设备也可以应用于农产品物流产业、农业信息网络服务产业、农业精细作业机具产业、农业自动识别技术产业和农业无人驾驶机具产业等。

2 设施农业发展现状

设施农业是通过实施现代农业工程、机械技术和管理技术改善农业生产环境，为种植业和养殖业包括农副产品的贮藏保鲜提供相对可控制的最适宜的温度、湿度、农药、肥料和水资源等环境条件[3]，充分发挥水资源、土壤资源和生物潜能，减少农业产生中劳动力的使用，减少农业生产对自然环境的依赖性，利用有限的土地，生产出高产量、品质优的农副产品的农业生产模式。设施农业是农业生产模式的一次创新，是改变落后传统农业生产方式的有效措施，是实现农业机械化、农业智能化和农业现代化的必经之路。

虽然我国在设施农业方面已经取得了一些成果，但是与发达国家相比，还存在一定的不足。例如平均单位产量比发达国家低30 %，单位产量成本比发达国家高百分之50 %[4]。超标准使用化肥，造成我国农产品质量远低于国外发达国家水平[5]。现代信息技术的日趋成熟，给物联网技术提供了强有力的支撑。随着物联网技术在设施农业中的应用，我国传统低效的农业生产模式将逐步改变，现代农业装备水平将稳步提升，農产品产量和质量将逐步提高。

3 农业物联网在设施农业中的应用趋势

21世纪以来，我国逐步开展农业领域的物联网应用研究，也取得了一些成果。农业物联网技术在农业资源监测和利用、农业生态环境监测与控制、农业生产精细化管理、农产品安全监管与溯源等领域将具有较多的应用[6]。

3.1 农业资源监测和利用

利用传感技术，实现农业环境资源信息的自动采集；利用GPS定位技术，可实现农业环境信息的定位；利用数据的无线传输技术，完成农业环境资源信息的传输；GIS（Geographic Information Systems，地理信息系统）技术的应用可以实现农业资源的规划管理等。

3.2 农业生态环境监测与控制

将传感器技术、无线传输技术、互联网技术等高科技手段创新融合，构建农业生态环境监测控制网络，实时采集农业生态环境信息，例如温度、湿度、光照、水肥、空气等环境条件，并通过优化算法，对采集到的信息进行运算分析，综合得出合理的控制方案，实现对农业生产的远程智能化控制。

3.3 农业生产的精细化管理

农业物联网技术在农业生产的精细化管理方面应用广泛，例如节水灌溉自动化控制、水肥一体化控制、农业生产环境条件信息监测、畜禽水产精细化养殖监测与控制等。此外，农业物联网技术可运用在农业生产环境数据的采集与传输，并根据采集的数据运算出合理的控制方案，进行农业生产调控。

3.4 农产品安全溯源

农业物联网技术在识别动物编码、农产品产地信息及农产品物流运输等领域具有极大的优势，运用该技术能利用RFID技术追本溯源，快速确定农产品质量问题所在。我国多个机构开展农产品溯源技术研究，开发农产品流通体系监管系统，力争提高农产品质量安全。

4 对策与建议

4.1 规划先行

根据发展要求，制定农业物联网和设施农业发展总体规划，确定阶段性发展目标，做好年度发展计划。同时，根据当地农业生产环境特点与优势，结合生态环境保护和资源节约利用，因地制宜确定设施农业中农业物联网的应用领域与规模。

4.2 政策导向与市场取向相结合

利用政策导向作用同时不能忽略市场资源配置的基础性作用。把握好市场需求变化趋势，充分发挥各类市场主体在物联网应用中的作用，重视经济效益，同时不能忽视社会效益、生态效益。正确处理好眼前利益与长远利益的关系，一切工作以“三农”为出发点，实现农业增效、农民增收、农村增绿。

4.3 因地制宜与平衡发展相结合

因地制宜发展设施农业类型，充分调研当地主导产业、农业生产条件和农民意愿，发展适合本地农业生产环境的设施农业和农业物联网技术，形成区域特色。突出典型，利用示范现场会的形式发挥典型代表的示范带动作用，促进地区平衡发展。

4.4 重点突破与整体推进相结合

加大设施农业和农业物联网重点项目的投资力度，集中优势资源加快设施农业技术和农业物联网技术融合，努力提高农业智能化水平。发挥市场资源配置作用，整体推进农业物联网技术在设施农业，甚至整个农业生产中的应用，促进农业资源利用率的稳步提高。

5 结语

实施乡村振兴战略，是党的十九大做出的重大决策部署，也是决胜全面建设小康社会、全面建设社会主义国家的重大历史任务。农业增效、农民增收、农村增绿是新农村建设的出发点和立足点。充分发挥设施农业和农业物联网的技术优势，实现农田基本信息的智能化感知，提高农业生产过程中的信息化水平，发展“高效、高产、优质、绿色”的现代农业，对促进农业可持续发展，实现乡村振兴，具有十分重大的意义。

参考文献

[1] 李道亮. 物联网与智慧农业[J]. 农业工程，2012，2（1）：1-7.

[2] 赵 璐，杨印生. 农业物联网技术与农业机械化发展[J]. 农机化研究，2011（8）：226-229.

[3] 赵 域，梁潘霞，伍华健. 物联网在广西农业生产中的应用现状、前景分析及发展对策[J]. 南方农业学报，2012，43（5）：714-717.

[4] 何 龙，闻珍霞，杨海清，等. 无线传感网络技术在设施农业中的应用[J]. 农机化研究，2010（12）：236-239.

[5] 姚於康. 国外设施农业智能化发展现状、基本经验及其借鉴[J]. 江苏农业科学，2011（1）：3-5.

[6] 何 勇，刘 飞，聂鹏程. 数字农业与农业物联网技术[J]. 农机论坛，2012（1）：8-10.