探索物联网技术在农作物病虫害监测中的实践与应用

张 熙，冉一茜

贵州省铜仁市植保植检站，贵州铜仁 554300

农作物病虫害是影响农业生产的重要因素之一，传统的监测方法面临着工作量大、成本高、效率低等问题。物联网技术的出现为农作物病虫害监测带来了新的机遇和挑战。物联网技术以其广泛的应用和强大的数据处理能力，为农作物病虫害监测提供了全新的解决方案[1]。通过将传感器、网络和云计算等技术相结合，物联网技术可以实现对农田环境和农作物状况的实时监测，及时发现病虫害的迹象，并采取相应的防治措施，为农业生产提供更准确、更高效的农作物病虫害监测手段，有助于提高农作物的产量和质量。物联网技术在农作物病虫害监测中的应用策略包括明晰工作思路、强化技术研究、注重示范及试验以及加强技术。通过这些应用和策略，物联网技术可以帮助农民实时监测农田状况，及时发现病虫害，并采取相应的防治措施，提高农作物的产量和质量[2-3]。

1 物联网技术的内涵分析

物联网(Internet of Things，IOT)主要是通过互联网将传统的智能终端设备、嵌入式系统与互联网相结合，使得各类物品、设备、传感器等可以相互连接、交流和共享信息，形成一个广泛的信息网络。

该技术的主要特点包括以下几个方面：第一，大规模连接性。物联网技术可以连接各种各样的设备，包括传感器、智能家居设备、医疗设备、公共设施等等，将它们通过互联网连接起来，形成一个庞大的网络。第二，实时性。物联网技术可以快速、实时处理和分析设备传输的信息，以便及时发现异常情况和问题。第三，智能化。物联网技术可以对接各种算法和人工智能技术，通过数据分析、学习、预测和决策，提供更加智能化的服务。第四，安全性。随着物联网设备数量不断增加，系统安全性也越来越受到关注。物联网技术需要采取多种安全措施，包括数据加密、身份验证、访问控制等，以确保物联网设备的安全性和信息的保密性。第五，开放性。物联网技术可以在开放式的平台上实现连接，并且可以通过标准协议进行数据交换，使得不同的设备能够进行互联，实现更加高效的信息交互和共享。

2 物联网技术在农作物病虫害监测中的作用

物联网技术在农作物病虫害监测中起着重要的作用。通过将传感器网络和自动化控制技术应用于农业领域，可以实现实时监测和采集农田环境信息，并能够及时预警和控制农作物病虫害的发生和蔓延。具体而言，物联网技术可以采集温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度、风速等多种农田环境信息，并将这些数据通过网络传输到云端进行处理和分析。利用这些数据，可以开发出病虫害预警系统，及时掌握农田病虫害的发展趋势，并采取相应的防控措施。此外，物联网技术还可以结合机器学习算法，对农田环境进行分析和建模，从而更加精准地预测和预防农作物病虫害的发生。这些技术的应用，可以提高农民的生产效率，降低农作物病虫害的损失，对保障国家粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。

3 物联网技术在农作物病虫害监测中的具体应用

3.1 远程监控与控制

通过物联网技术，可以远程监测农田的环境状况和农作物的生长情况。传感器分布在农田中，可以实时采集温度、湿度、土壤湿度、光照强度等信息，并通过网络传输到中央服务器[4]。相关人员可以随时通过智能手机、平板电脑或电脑远程查看这些数据，了解农田的实时情况。

除了远程监测，物联网技术还可以实现远程控制，使农民能够及时采取行动。农民可以通过手机等终端设备，远程控制灌溉系统、喷灌设备、温室通风系统等。例如，当传感器监测到土壤湿度过低时，农民可以通过手机远程启动灌溉系统，自动给农田补水，保持适宜的湿度。此外，借助无人机进行农田巡视，不仅覆盖范围更广，而且能够获取更多的信息，还可以直接利用喷雾功能进行农药喷洒，防治病虫害。

3.2 气象数据自动检测

田间气象数据自动检测系统由多个传感器组成，通过这些传感器可以监测温度、湿度、光照、风速等气象数据，并实时记录和上传数据到云平台。系统还配备自主诊断功能，当出现故障时，会自动发出警报并通知管理人员进行处理。通过物联网技术，农场主可以实时了解田间气象数据的变化情况，包括温度、湿度、光照、风速等，从而更好地控制气象条件，以适应不同的农作物的生长需求。同时，系统还可以分析和比对历史气象数据，提出相应建议以优化农业生产。

3.3 虫情自动测报灯

虫情自动测报灯是一种集智能感知、数据传输和分析报告于一身的新型智能设备，可以实现对农田内害虫发生情况的实时监测。虫情自动测报灯可通过与物联网连接，将实时采集到的数据通过网络传输到数据中心，进行数据分析和处理，并通过智能算法的处理和分析，快速判断出农田内害虫的种类和数量。一旦发现害虫密度超过安全标准，智能报警系统就会自动发出警报，提醒农民及时采取相应的防治措施。虫情自动测报灯采用太阳能供电，在无需外接电源的情况下，可以实现长时间不间断运行，大大降低了维护和使用成本，同时也降低了对环境的污染[3]。

3.4 性诱监测诱捕器

性诱监测诱捕器是基于昆虫特定的性信息素和性激素诱导同种异性寻找繁殖伴侣的生物诱捕器。采用这种技术可以诱捕和监测农作物病虫害昆虫，为相关农业管理提供科学依据。在实际应用中，设立性诱监测诱捕器可以实时监测、记录和预警昆虫种群变化和种类组成。

通过物联网技术，性诱监测诱捕器的监测效果可以得到进一步优化。通过传感器实时监测诱捕器内昆虫的数量和种类信息，并结合云计算技术和人工智能算法，可以获得更加准确的农作物病虫害监测结果，同时还可以实现远程监测和管理。此外，还可以通过移动网络使得监测信息更加及时和精准。

3.5 固定式孢子捕捉仪

固定式孢子捕捉仪属于智能设备，能够在空气中捕捉多种不同类型的真菌孢子，从而精确掌握作物在不同季节的感染情况。该设备配合物联网传感器和云计算技术，可以实时监测田间孢子的数量、类型、分布情况等数据，并通过大数据分析技术对病虫害的危害程度进行预测和评估。通过使用固定式孢子捕捉仪，农作物的病害监测更加准确、高效，农民能够采取有针对性的措施进行治疗和预防。该技术的应用也可以为农业生产提供更加精准的数据支持，提高农作物产量和质量，并减少农药和化肥的使用量，实现可持续发展的目标。

4 物联网技术在农作物病虫害监测中的应用策略

4.1 明晰工作思路

第一，明确农作物病虫害的检测方式和需要监测的因素，如农作物的种类，生长环境以及可能的病虫害种类等，确定物联网技术的应用范围和目标。在农作物种植地域内设立一个物联网传感器网络，收集各种环境数据，如温度、湿度、气压、光照等，并将这些数据传输到云计算系统进行分析和处理。通过分析这些数据，及时发现异常情况，并预测可能的病虫害暴发。

第二，利用图像识别、机器学习和数据挖掘等技术，分析和处理收集到的数据，识别病虫害的类型和发生程度。基于数据分析结果，开发预警系统和决策支持工具。预警系统可以及时发出警报，提醒农民病虫害的风险情况。决策支持工具则可以为农民提供科学的防治建议和作物管理策略[4]。

第三，在应用物联网技术的农田中，进行现场宣传和培训工作。向农民介绍物联网技术的优势和使用方法，并提供技术支持和培训，确保农民能够正确操作和利用相关设备和系统。不断收集用户反馈和监测数据，并进行持续改进和优化。根据不同农业生态环境和病虫害特点，调整和优化物联网系统，提升监测和预警的准确性和效果。

4.2 强化技术研究

在物联网技术的支撑下，农作物病虫害监测可以实现智能化、无人化。强化技术研究是实现这一目标的关键步骤之一。在实际应用中，需要结合不同的物联网技术手段，如无线传感器网络、云计算平台、物联网大数据等，进行病虫害监测数据的采集、传输、存储和分析，最终形成智能化的病虫害监测系统。

针对不同的农作物和病虫害种类，可以选择不同的物联网技术手段和监测策略。例如：对于棉花的病虫害，可以采用基于图像识别技术的智能化监测策略，通过图像采集、处理和比对等技术手段实现对棉花病虫害的快速检测和定位；对于果树病虫害监测，可以采用基于光谱特征的技术手段，通过对果树反射光谱进行检测和分析，实现对果树病虫害的智能诊断和预警等。

此外，发展基于物联网技术的智能农药喷施系统，能够根据病虫害检测结果以及作物生长状态等信息实现农药的精准喷洒，提高农药的使用效率，减少对环境的污染。同时，将研究物联网技术与其他农业技术的集成，如遥感技术、无人机和人工智能等，可以进一步提高农作物病虫害监测的效果和效率，实现多源数据的融合和分析，同时使其能够应对不同规模和类型的农田环境。

4.3 注重示范及试验

第一，选择具有典型农作物病虫害问题和代表性农田环境的示范区域[5]。考虑不同农作物类型、地理位置和气候条件的因素，确保示范的普适性和可推广性。

第二，建立与农业相关机构、农民合作社和科研机构等的合作伙伴关系，共同开展物联网技术在农作物病虫害监测中的试验与示范工作。合作伙伴的参与能够提供实际的农田环境和运营经验，确保技术的可行性和实用性[6]。

第三，在示范区域内部署物联网设备，如传感器节点、数据采集器和通信网关等，确保设备的数量和分布能够充分覆盖监测区域，并保证数据的可靠性和准确性。同时，关注设备的实施成本和维护成本，以提高技术的可持续性。

第四，利用物联网设备实时采集农作物病虫害相关数据，包括环境参数和病虫害指标等，确保数据采集的完整性和一致性。同时，加强对监测数据的质量控制和质量评估，提高数据的可信度和可用性。

第五，基于采集的数据进行技术验证和评估。通过与传统监测方法的对比，评估物联网技术在农作物病虫害监测中的效果和优势。重点关注技术对监测精度、实时性、成本、效益的影响。

第六，总结示范与试验的经验和教训，形成操作手册和技术指南。推广经验可行的应用策略和技术方法，向更多农田区域推广物联网技术在农作物病虫害监测中的应用。鼓励农民采纳物联网技术，推动农业生产的智能化和可持续发展。

只有在实际生产过程中进行科学的试验，并进行适当的示范推广，才能使物联网技术真正在农业生产中得到应用[7-8]。

4.4 加强对人才的业务技术培训

第一，技术人员需要具备相关技术知识和技能，包括传感器、物联网通信技术、数据处理算法等方面的知识，并了解农业领域的专业知识，包括作物生长和病虫害的相关情况等，从而更好地为农业生产提供服务。

第二，相关部门应制定详细的培训计划，包括物联网技术的基础知识、传感器的选择和部署、数据采集与处理等方面的内容，并根据技术人员的现有知识水平和实际需求定制培训内容，注重实操和案例分析。采用多种培训方式，如培训课程、工作坊、研讨会和现场实训等，以满足不同技术人员的学习需求。同时，结合互动讨论、案例演示和实际操作等形式，提高培训的实效性和参与度。

第三，聘请物联网技术领域的专家作为培训讲师，或建立专业团队进行培训。专家团队应具备丰富的实践经验和教学能力，能够向技术人员传授物联网技术在农作物病虫害监测中的实际应用知识。培训过程，应注重实践环节和案例分析，通过实际操作和具体案例的讲解，帮助技术人员深入了解物联网技术在农作物病虫害监测中的应用方法和解决方案[9]。此外，可以组织技术人员参观示范农田，亲身体验物联网技术的应用效果。培训结束后，建立跟进机制，持续关注技术人员的学习情况和应用效果。定期评估培训的成果和效果，并根据反馈意见和实际需求，进行培训计划的修订和优化[10-11]。

通过加强对技术人员的培训，提升其物联网技术的理论知识和实践能力，可以更好地推动物联网技术在农作物病虫害监测中的应用。同时，技术人员的专业能力提升也为农民提供了更全面、准确的农作物病虫害监测服务[12]。

5 结束语

物联网技术可以大幅提高农作物病虫害监测效率，降低人力资源成本，提高监测的准确性和精度，有助于预防和控制病虫害的暴发，有利于为农业生产提供了更精准、高效的保障，同时也为农民提供了更加便捷的农业信息服务。在使用物联网技术的过程中，也要注意物联网技术带来的风险和挑战，应重点关注数据的保护和安全[13]。同时，物联网技术也需要不断跟进和升级，以适应农业生产的变化和发展。