物联网在智能农业方面的应用现状及发展趋势研究

邢广东　谢维维　张云天

摘要：该文主要通过分析物联网技术的特点及我国传统农业发展的不足，进一步阐述了物联网技术在智能农业领域的应用价值，包括智能监控、降低成本、提升产量等方面;重点对当前我国物联网技术的主要功能架构和在智能农业领域的应用现状进行研究。根据相关调研可知，我国仍处于物联网智能农业发展的初级阶段，所以，结合我国智能农业发展现状，对物联网技术应用的发展趋势进行归纳与总结。

关键词：物联网技术;智能农业;应用现状

中图分类号：TP393       文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）12-0252-02

物联网技术是集分布式存储技术、信息处理技术、传感器技术、嵌入式系统技术、无线网络通信技术等多种技术于一身的综合性、交叉性技术，有学者将它称之为传感网。物联网技术的提出，主要用于实现自然世界中的物与物的链接，从微型传感器设备中实时采集数据，监控设备状态，通过无线网络实现对采集数据的传输，采用智能组网技术实现数据准确地到达使用用户的终端，完成了智能设备、人、网络的联通。物联网技术在新一代网络传输中具有重要地位，具备信息采集方式多元化、信息感知多渠道性的特点，被认为是21世纪最具有潜力的高新技术产业之一。从物联网技术的概念看，主要包括两个层面：一是物联网技术是对互联网技术的扩展与延伸;二是将物联网技术的对接终端延伸到物与物的信息交互两部分。因此，物联网被定位为综合红外传感设备、射频识别设备、信息定位设备等多种类终端设备，并设置相应的传输协议，实现设备与互联网、设备与设备的连接通信，以实现信息交互、智能管理、智能监控、信息定位、信息追踪的一种智能化网络。

1物联网与智能农业的契合点

1.1 傳统农业

当前我国农业技术正处于从传统农业生产管理向现代化转型的重要阶段，要将现代化技术、有利的物质条件及科学手段有效应用于农业发展中，仍然面临着诸多挑战，需要科技的支撑。传统农业是指利用农业生态本身的系统来抵抗灾害、病虫，依靠自然规律。目前，我国传统农业，主要以小面积种植的形式为主，通过使用肥料、精细耕作等方式，合理利用土地资源，提高土地平均产量。伴随着时代的进步，传统农业已经无法满足生产力的要求，同时，农业生产逐渐向集体大规模生产经营转移。所以，物联网技术的发展成为农业发展的重要科技依托。

1.2 基于物联网技术的智能农业

基于物联网技术的智能农业的实现，主要将具有不同作用的传感器终端部署在农作物生长环境中，包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度探测传感器等设备，以实现对环境相关数据的采集与检测，并构成监控网络，将数据展示在仪器示数实现实时监控。同时，利用网络终端采用相应智能算法对采集的数据信息进行分析、统计，进而预测当前生物的生长状态，计算植物需要的营养成分，运用相关设备控制环境的环境，确保农作物处于易于生长的适宜环境中。相关管理人员可以通过电脑端或者手机端在远程对农业环境进行监控。

物联网技术相较于传统农业，以科学算法对农作物生长状态的评估替代了传统农业对天然环境的依赖;以智能化设备的监控代替了人力劳动的监督;节省了劳动力的同时，提升了经济效益。

1.3 智能农业系统架构及功能

智能农业系统主要包括信息采集子系统、数据传输系统、智能分析系统、远程监控系统四部分。其中信息采集子系统主要负责对农作物的内部光照、氧气含量、土壤湿度、水分含量等数据进行采集，不同种类的传感器设备设有相应的阈值，当采集参数超过阈值时发出警告消息，可自适应调节参数;无线传输系统负责将传感器设备采集的数据通过无线网络传输发送至服务器设备上;智能分析系统负责对采集的数据进行解析与存储，运用数学模型对数据进行分析和决策，数据分析结果主要以折线图或者场图等形式呈现，充分反映月度、季度、年度的历史数据情况;远程监控系统负责实时地向用户手机、电脑等终端进行展示监控结果，用户也可以随时访问查询。

1.4 智能农业的优点

智能农业的发展，实现了对农业资源的合理利用，通过充分对土壤成分、湿度等参数的分析，确定土地适合种植的具体农作物，有利于实现生产效益的最大化;实现了对农业生产过程的精细化管理，智能农业实现了对生产阶段各个环节的监控，并应用高新技术准确获取与监控信息，基于此，对作物生长状态加以智能化调节;实现了对农业生态的监控，基于物联网等高新技术实现了对农业生态的动态监控，为实现我国农业的可持续发展提供了保证。智能农业的发展能够推动我国农业信息化的发展进程，通过搭建集多种传感器设备、无线传输终端于一身的信息化系统，实现了设备信息的自动获取，加强了农民和农作物之间的远程关联，实现远程信息共享。

2应用现状及发展趋势

近些年发达国家通过产业模式的方式相继将物联网技术应用于农业领域中。然而对我国来说，作为农业大国，物联网技术的应用有广阔的市场需求，其发展前景良好。同时也面临很多的挑战，如，物联网技术在农业生产中的应用仍处于初级发展阶段。

2.1 应用现状

近年来，通过政府部门的倡导，相关科研机构的鼓励，很多地方逐步对农业物联网技术进行推广，并取得了较好的应用效果。农业领域的物联网不仅是物联网系统的主要组成单元，也是未来农业发展的走向，以智能化手段为基础的网络系统，是传统农业向现代化农业转型的重要技术依托。

（1）基于大棚的室内控温技术

该技术通过对大棚内温度的自动控制与调节，保障农作物处于适宜的生长温度。在我国甘肃、河南等地区，通过将温度传感器、光照采集传感器等设备部署在蔬菜种植大棚内，对蔬菜生长的全过程进行数据采集与监控，有效掌握了蔬菜成长各阶段的数据信息，并通过智能控制手段，确保蔬菜处于有机化的生长环境中。因此实现了在反季节培育、种植有机蔬菜，有效地缓解了我国蔬菜季节性的供应压力。

（2）基于大田种植的信息化技术

在我国的河南和黑龙江等地区，生产大量的大豆、玉米等农作物，对大面积的田地使用物联网技术，对农作物生长各个阶段的土壤参数进行监控，可以在农作物生长的适当时期进行施肥，当农作物发生异常生长时，可以在远程端对农作物当前的问题进行诊断。采用信息化技术，实现对大田种植品质和产量的提升。

（3）基于农业灌溉的应用

在我国新疆、河南等省份，由于对农业用水的供应不及时或不充分等问题，易引起农作物的灾病，通过运用物联网技术，采用智能化的计量系统，根据农田面积计算合理的灌溉水平，降低了农民灌溉用水的费用支出，同时也节约了水资源，保证农作物在适宜水分环境中产生最优的产量。农业用水的示范区域在我国新疆、北京等地相继开启，使得农业灌溉用水的合理性大大加强。

（4）促进农业产品及时对接供应

通过采用物联网技术可以实现生产和销售的及时对接，由于物联网技术对农作物生长的全过程进行监控，很好保障了农作物的质量安全，实现对产品根源的质量跟踪，便于产品经营销售。目前在我国兰州等地区，基于物联网技术建立了由生产基地、配送基地、运营超市直接相连的一体化经营模式，在节约成本的同时，实现了农作物生产各个环节的公开透明，保障了产品的优质化，且可以及时满足市场供应需求。

当前，物联网技术在我国智能农业领域的研究已经有了初步成就，已经具备了发展的初级条件，但在更广泛的應用领域仍然与实际需求有一定的距离。因此，物联网在智能农业的应用，需要加强对农产品品质安全、农业系统信息化水平、对农民操作培训、农产品生长阶段科学管理等方面共同完善。如何在农村推行以较低成本实现智能化终端接入，也是一个重要的现实问题。物联网技术如何实现在农作物生长的过程中第一时间获取生长信息，并能够及时、定量的施肥料等，都是有待解决的问题。

2.2 发展趋势研究

物联网技术将农业发展带入新的发展阶段，综合以上对智能农业领域物联网技术应用现状的分析，结合我国农业发展的特点，物联网技术在农业领域的应用趋势可能朝着以下方面发展：

（1）降低建设成本

物联网技术中包含的传感器设备、无线网络通信设备、射频识别设备等在我国的应用，仍处于发展的初级阶段，相较于发达国家仍有一定的差距，因此导致该类设备的研发成本较大，技术耗材价格高昂，在合理的经济成本内无法大规模建设。由于我国农业面积广阔，实现物联网的全面监控需要的传感器设备的数量、种类都较为庞大，在复杂的地势、广阔的面积上大量安装传感器设备大大地增加了农业投入，因此降低物联网技术在智能农业的建设成本成为智能农业发展的重要前提条件，也是能否大规模普及农业物联网技术的关键。

（2）实现从初级向普及的转变

当前物联网技术主要应用于小面积的环境监控和部分大田育秧阶段，在全方位自动监督方面，仍与最先进的国家有差距，需要政府的政策鼓励。运用物联网技术，可促进我国建立农作物生长环境监测站，对部分地区的生态环境进行实时监控，为农民提供精细化管理的依据。从现阶段物联网技术在农业领域的应用看，其应用潜力无限，但必须突破技术瓶颈，实现合理控制建设成本。从物联网技术在农业中的初步应用，到普及应用，是物联网技术与农业有机结合的重要趋势。

（3）培养相关技术领域的科技人

物联网技术是一门多学科交叉的技术，对人才的专业性要求较高，所以，需要高素质复合型的专业人才，而综合性的网络专业人才成为智能农业发展的核心人才。因此对于物联网技术这一门专业性要求高、难度较大的学科建设而言，需要加大力度培养专业的科技人才，建设包含智能传感器技术、智能分析算法、RFID技术、无线通信技术等专业知识在内的专业课程，加大对专业人才的培养力度。只有培养出更多优秀的专业技术人才，才可以为推动物联网技术在智能农业应用进程创造良好的人才与技术条件。

3结束语

综上所述，物联网智能农业的实现，有利于通过高新技术手段和科学监管方式，提高农作物的产量，加快现代化农业建设的发展进程。由以上分析可以看出，伴随着物联网技术的不断发展，农业生产经营模式不断成熟，新时代的农业信息技术将会不断应用推广，智能终端设备普及应用及智能分析技术不断优化，智能农业的发展不断推进，将显著提高农业生产水平和效率，为我国农业产业发展指明正确的发展方向，同时，有利于促进农业经济的良性发展。

参考文献：

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