物联网技术在智能农业中的应用

兰红宇

（黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院，黑龙江齐齐哈尔 161006）

信息时代背景下，农业发展的主要方向是实现信息化。为此，要合理应用物联网技术，充分发挥其智能农业中的优势。我国相关部门和工作人员要积极探索物联网技术在智能农业中的应用策略，提升我国现代农业发展水平。

1 物联网和智能农业的相关概述

1.1 物联网概述

1995 年，比尔·盖茨在《未来之路》中提出了物联网的概念，物联网的产生掀起了信息化产业的浪潮［1］。2005 年，国际电信联盟明确了物联网的定义：物联网是利用二维码识别、全球定位系统等信息传感设备，根据相应的协议将互联网与物品有效连接，实现信息的通信和交换，实现管理、定位、监控等智能化的一种网络。

1.2 智能农业概述

现阶段国内外对于智能农业还没有一个明确的定义。我国相关学者认为智能农业是最大程度利用各种农业资源，降低农业生产消耗，减少对农业环境的破坏，进而实现农业系统的整体目标［2］。智能农业的特征是农业全产业、全过程智能化。

2 智能农业的现状

在智能农业体系中，需要在农业生产现场安装专业的物理传感器，及时、全面地采集区域内各种信息。物联网中，传感器是一个重要信息节点，它可利用系统有效整合和分析各种信息，然后将整理好的信息上传到智能设备中，帮助农民及时了解各种农田中的信息。同时，农民也可以利用智能终端设备远程操控农田中的各种机械设备，利用物联网内的信息传输制度有效协调运作各种工艺和技术，促使我国农业运营机制朝着自动化、智能化的方向发展。

在环境监测工作开展中，利用物联网技术将各个地区环境信息有效整合在一起，发挥信息同步监控和传输功能。我国农业部门要根据生态环境信息设置农业结构布局。在农业管理过程中，要将各种技术有效融合，积极落实生产经营细节管理措施，实现农业生产精细化管理，提高农业生产发展水平［3］。在食品安全方面，物联网可提供高水平的定位服务，管理农产品的整个生产和销售过程，正确识别和解释产品生产信息，并有效监控农产品的质量。

3 物联网技术在智能农业中的应用策略

3.1 智能农业的系统技术

3.1.1 构建智能农业系统架构

智能农业系统架构主要包括4 个部分内容，分别是远程控制、智能分析、视频监控及传感采集，其中远程控制分为卷帘控制和微喷控制；智能分析则包含阈值报警、时间曲线、空间场图；视频监控分为人员监测、夜间监测、农作物生长情况监测；传感采集包括土壤含水量采集、温度湿度传感器、光照传感器、土壤温度传感器。

3.1.2 智能农业系统网络拓扑

在网络方面，智能农业系统包含着多种制式，它将有线模式、无线模式、近距离传输、无线网络等有效结合在一起，为网络系统运行的稳定和安全性提供了重要保障。

3.2 智能农业的功能分类

1）数据采集功能。无线网络或者有线网络将温室中的土壤含水量、温度、光照度等数据上传到数据处理系统中。一旦上报的数据超出了规定范围，将会发出警告，并启动自动控制设备进行智能化调整。2）视频监控功能。用户可以随时随地观看温室中的实际图像，并远程监控温室中作物的实际生长情况。3）数据存储功能。系统可以有效地存储历史数据，建立相应的数据库知识库，为处理和查询工作提供方便。4）数据分析功能。系统使用折线图和场图在用户面前更直观地显示收集的数据，并生成各种历史报告，包括每日和每月报告。5）远程控制功能。用户可以使用Internet 终端随时随地远程控制温室中的各种设备。

3.3 智能农业的社会效益

农场管理人员已经高度认可并充分肯定了智能农业系统的应用。物联网技术在智能农业中的合理应用可以提高温室的自动化水平，实现农业信息化，提高育种质量和水平。同时，物联网技术的科学应用可以有效弥补我国传统农业发展模式的弊端，为大规模推广农业智能奠定重要基础。此外，物联网技术与智能农业的有效结合有利于提高我国国民经济的发展水平，为科技发展提供重要支撑，提高农业技术创新水平，加快现代农业发展步伐。

4 智能农业中物联网关键技术

4.1 M2M（Machine to Machine）技术

M2M 技术是2 个事物间进行交流的重要形式，其主要包含2 个方面内容。1）人与机器间进行形式化的信息交流、设备与设备间的信息交流，在交流中可以实现相关数据与信息的同步传输，达到远程测量和报警的目的。人与机器间的交互则主要是指机器设备将在外界采集的数据和信息上传到操控系统中，使农业人员能够及时全面地了解农业信息。农业人员以此为基础下达相关指令远程操作农业设备，提升农业运营的稳定性与先进性。2）机械设备之间的信息交流。其主要是指利用网络技术统计采集各种设备运行中产生的信息，然后科学地测定各类信息，提升各种机器设备运行的联动性，充分展示出农业物联网人工智能特点。M2M 技术使用的传输方式是短距离无线传输，它通过有效接入广域网和局域网来增强数据传输的真实性与可靠性，这样一来即使处于恶劣的环境下，也会保持传输的稳定性与可靠性。

4.2 套接字通信技术

套接字通信技术在保证局域网和广域网之间信息交互质量中发挥着不可替代的作用，它利用协议接口和IP地址进行正确界定，仔细分析和研究不同设备传输信息存在的差异，并以这些差异为基础建立科学的、规范的转化协议，进而提升组网内数据信息交互的有效性。同时，套接字通信技术合理链接了多个服务软件，且在每个软件上留出一个特定的服务接口，保证端口的唯一性和服务的高效性。当某一个设备执行相关操作指令时，就会获得一定的服务。通常情况下，套数字技术主要分为三大种类。1）服务器监听模块。该模块属于实时化、动态化的操作和控制模式，能够满足客户端的影响和协议需求。2）客户端服务模块。其主要的功能是描述服务器接收的信息，进而制定相对应的指令和协议地址。3）数据确认模块。在该模块运行中，以客户端和服务端为基础，建立一个完善的数据链接。当客户端完成信息确认任务后，将会立刻响应信息，满足系统链接的实际需求，提升数据和信息的传输效率。

4.3 射频识别技术

射频识别技术充分发挥了无线电波的优势，有效交互和传输了数据信息，且在具体传输过程中不需要使用通信线路，它利用网络架构为数据终端访问工作提供了大力支持，实现了数据信息非接触性交互的目标。在双向交互信息数据过程中，识别系统将会以数据信息为基础有效识别原有的结构标记，利用电子确认的方式准确界定设备运行中产生的信息，进而提升信息定位的准确性，强化数据的预调制功能。射频识别技术在实际应用中，可以根据信息传输性质、电波实际的荷载量、信息实际的传输距离正确定位信息的承接载体［4］。射频识别技术的具体流程为：当系统内部的数据接收到无电线波后，会正确地读取线波产生的频率，然后根据载波信号科学划分和处理数据信息。根据信息参数呈现出的动态性特征下达相关的操控命令，进而快速、有效地完成系统控制工作。

4.4 WSN 技术

该技术由多个监控节点组成，利用无线网络处理和采集信息。工作人员通过合理应用该技术，可以全过程监督和管理农作物生长环境，其中包括土壤的温度、湿度，农作物生长环境的温度和湿度等［5］。WSN 技术将农业大棚中传感器传输出的信息传输到系统中，然后以系统参数为基础进行核对，为各个设备下达操控指令，为农作物生长创造良好的环境。

5 结语

随着物联网技术水平的提升，产品链条的不断完善，智能农业应用程度将会加大，为我国农业发展带来全新的契机，同时有利于促进其他行业的发展，吸引更多服务提供商参与，有效利用社会服务资源，促进我国农业经济结构朝着健康良好方向发展。