物联网核心技术及其在农业领域的应用研究

梁瑞仪

（佛山市三水区芦苞镇农林技术推广中心，广东 佛山 528100）

1 物联网概述

物联网是一种可以实现物和物交流的互联网，将射频识别装置、红外感应设备、全球定位系统等传感设备接入物体中，并利用协议约束实现与互联网的连接，实现智能识别，实现物品之间的信息交流和通信传输［1］。人们可以利用手机等终端设备实时监督控制物理物体，完成对物体的智能化识别和定位。物联网包含信息感知、信息传递和信息处理3个基本要素。物联网基础架构包括感知层、传输层和应用层。感知层指的是借助传感系统，用各种技术手段实现与物相关的信息采集。通信网络指的是包括现有的互联网、通信网、广电网和各种接入网、专用网的连接，对采集到的信息进行传输和处理。应用层包括各种应用和业务，对信息进行智能化处理后用各种终端设备实现应用服务。

2 物联网核心技术

2.1 WiFi技术

WiFi技术指的是将所有电子设备连接到局域网中，实现电子设备联网功能的技术，能支持电子设备无线上网，进行无线网络信息传输。在该技术的支持下，可实现对农业信息的感知，借助传感器完成信息搜集工作，并实现信息之间的交换或将信息传输给应用层。WiFi技术是物联网技术的核心，也是现代农业领域中实现智能化的基础。如果没有WiFi技术，就无法充分发挥物联网技术的作用。

2.2 射频识别技术

射频识别技术，即RFID技术，是通信技术的一种，其应用原理是通过无线电信号来感知监测目标并完成数据记录。射频识别由应答器、阅读器和应用软件系统组成。在实际运行中，阅读器的作用是检测信号，并将射频信号以相应频率散发出去；应用软件系统的作用是接收阅读器发出的信息信号，然后完成信息处理。应用软件系统中的芯片将存储的信息传输出去，由阅读器再次接收频率信号完成信息处理，最后传输给后台操作系统完成信息控制［2］。

2.3 传感网技术

传感网技术的核心是集成传感器，是进行信息集中采集、分析处理和传输的技术。在应用时，数据处理部件和通信部件随机分布，相互之间形成传感网网络结构。传感网中节点数量众多且网络环境复杂多变，各部件的适应能力较强。尽管信息传输能力较弱、信号之间还存在一定干扰，但是因为每一个节点上承担传输的数据不多，所以相对而言影响较小。此外，因为节点密集且随机分布，所以每一个节点上的部件具有一定的能量存储功能。总之，该技术是能实现物体和物体相互连接、实现信息交换和传输的关键技术，是物联网技术的核心。

3 物联网在现代农业中的应用

3.1 在农业生产上的应用

将物联网技术应用在农业生产上，可以实现对农业生产环境、生产状态的监控。物联网技术可被广泛应用在温室大棚种植、畜禽水产养殖和农机物联网领域。首先，利用物联网技术可以实现对生产环境的智能化管理和实时监控，利用无线传感器及各个节点、太阳能供电系统、信息采集设备和传输系统等获得生产环境及其动态变化信息。在农业生产中，土壤土质、地下水环境、土壤的温度湿度、空气的温度湿度及光照等都会影响作物的生长，甚至可能会引发病虫害，造成作物产量急剧下降、品质降低。而通过物联网技术的应用，实现了对农业各生产设备、生产环境和植株的联网，能实时监控上述环境信息，同时可以结合各类参数反馈实现对农业种植区域的自动化灌溉、自动化降温、自动化卷模、自动化施肥和自动化喷药等［2］。此外，物联网技术的应用还能实现对农业生产图像的实时监测，及时掌握作物的生长状态并进行控制。在农业生长园区设置视频监控器，能直观地观察到农作物生长、畜禽水产养殖的情况，并帮助农户及时调整种植、养殖方案，为科学种植、养殖提供依据。

3.2 在农业管理上的应用

物联网技术在农业监管上的应用，主要解决的是农产品质量安全问题。新时期，虽然市场监管更加严格，国家在食物监管方面也出台了许多政策，监管惩罚力度也有所加强，但是食品安全问题依然存在。对于广大农户而言，有必要从源头加强对农产品的监督管理。而物联网技术的出现与应用，能实现对农产品质量的及时监控，保证农产品质量安全。

3.2.1 可实现对农业生态环境的监测。作为影响农产品质量和安全的基础要素，必须做好对农业生态环境的有效监控。利用物联网技术实现对农业土壤生态环境的信息采集、传输和精确分析，检测出适合在该土壤上生长的农作物，检测出该土壤中存在的肉眼无法发现的问题，并及时做好土壤环境的改善工作。同时，物联网技术还能实现对大气环境、水环境和其他突发状况的检测。比如，对水环境的监测，可以保证水源中不存在危害农作物生长和人体健康的重金属离子或微生物；对大气环境的监测，可及时发现二氧化硫、二氧化氮等有害气体，以便于管理人员及时采取措施加以改善，从而达到农作物健康生长的目的。

3.2.2 可利用物联网技术实现对农产品质量安全的追溯监管。比如，现阶段已经将基于物联网技术开发的安全追溯管理系统应用于农产品质量安全追溯和畜禽疫病电子出证等政府监管工作中，可利用视频识别技术和智能二维码实现对农产品生产全过程的监督追溯，从而保证生态环境安全、农资安全和农产品安全。

3.3 在农业资源利用上的应用

农业资源包括所有供农作物生长的土壤、水分、肥料等信息。物联网技术的利用，可通过卫星遥感实现对所监测区域农作物长势、面积、估产、品质和土壤、植保信息的监测和收集，在对这些信息的分析处理上实现统一规划、监测某一特定区域农业生产的目的。近年来，物联网技术得到了快速发展，这是与GIS系统、GPS系统的发展分不开的。例如，利用微型感知技术实现对农业资源的信息定位，并将农田区域的信息利用GPS技术进行搜集和传输，传输给处理器完成信息处理后，可帮助管理人员及时获得农田水分、土壤分布信息和含量信息，能及时发现监测区域农作物的生长情况，为管理人员制订科学的管理计划提供有力依据。

3.4 在农产品电商上的应用

随着互联网技术的发展以及各电商平台的出现，农产品在销售环节不再局限于线下农产品市场销售，很多农户在淘宝、京东、微店上开起了自己的商店。但与其他电商平台不同的是，新发展起来的对接农业物联网平台将成为未来农产品电商的主要发展方向。物联网技术在农产品电商平台上的应用，不但可实现对农产品安全生产的全过程监督和安全追溯管理，而且能实现对农产品生产的视频监控和VR实景体验，进一步提升消费者的购物欲望，并提高消费者对农产品的信任度，有助于培养稳定的高端消费群体。

4 结语

新时期，将互联网和农业结合起来已经不是新鲜事。随着物联网技术的出现和大力发展，借助物联网技术实现物与物之间的联系，可进一步推动现代农业智慧化发展。例如，利用WiFi技术、射频识别技术和传感网技术等物联网技术，实现对农业生产、农产品安全方面的精细化管理，但同时应看到在物联网技术应用上还存在一些需要解决的问题。随着时代的发展和科技的进步，物联网技术将得到不断改进和完善，从而推动智慧农业健康发展。