物联网技术在现代化农业发展中的应用

刘文孝，李 冰，刘 凯

（1.青州市花卉产业发展服务中心，山东 潍坊 262500；2.青州市农业技术推广中心，山东 潍坊 262500）

我国是农业大国，农业在国民经济发展中占据着举足轻重的地位，将物联网技术应用于农业生产领域，依托信息化技术手段开展数据采集、环境监测、产品溯源等，对提升农产品生产品质与产量、提高农产品生产与销售的安全性等具有重要意义，可以有效规避传统农业种植中的人为问题，是现代化农业发展的重要路径。

1 物联网技术概述

物联网技术是信息技术时代的产物，是数字传媒领域的第三次革命，通过应用信息传感器、射频识别等信息化技术与设备，可以实现对选定对象的实时监控、智能信息交互与提取，在推动产业发展智能化、现代化、年轻化方面发挥着重要作用[1]。

1.1 无线网络技术

无线网络技术，俗称Wi-Fi 技术，是一种广泛使用的物联网技术，在网络环境中通过配置Wi-Fi 接收装置即可让多种电子设备连接同一个无线网络，然后就可以进行网上操作，高效交互各类信息或数据，实现一系列智能化控制。这一技术已成为人们日常生活与工作不可或缺的重要存在，也是现代化农业领域应用最为广泛的技术，通过配置无线网络技术及相应的电子设备，可以实现对农业生产过程中各类信息的搜集、识别与同步传输，是发展智慧农业的重要技术支持。

1.2 射频识别技术

射频识别技术，俗称电子标签，是一种无线通信技术，依托无线电讯号通过读取自动发射的无线电频率的电磁场来识别特定目标，提取与管理附着在标签上的信息，以实现对特定对象的自动辨识与追踪。射频识别技术稳定性好、容量大，且抗干扰能力强，无需在识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触，自动辨识与追踪效率高。将射频识别技术应用于现代化农业发展中，不仅可以通过发射多种频段的无线电信号来有效监控与识别农业生产过程，还能运用于农产品运输、销售等环节中，进行食品安全溯源，极大地提高了智慧农业发展效率。

1.3 传感网技术

传感网技术是物联网区别于其他网络最独特的部分，综合了传感器、通信、微机电等多种技术优势，通过通信电缆联系多样化传感器，构建起完整的网络结构，以感知来获取各类信息，是物联网技术的感知层，是实现物理世界与信息世界融合的关键技术环节。在现代化农业发展中应用传感网技术，工作人员可以通过传感网络系统管控传感器快速收集、传输与整理相关信息。还能在传感网络系统内部进行多方面信息交互，极大地提升了数据传输效率与收集效率，扩充了数据库信息，这对推进农业智能化生产具有重要意义。

2 物联网技术在现代化农业发展中的应用

2.1 在农业种植环境中的应用

农业种植环境直接影响着农产品的生产效率与品质，只有充分了解农作物生长环境，才能结合农作物生长需求合理开展相应的农业生产活动，如浇水、施肥、除虫等，进而为农作物创造最佳的生长环境，提高农业生产效益。在农业生产中应用物联网技术，结合农业规模及农业种植环境监测需求配置相应的设备，可以实现对气候、土壤等农业种植环境的实时监测。通过在农业种植区合理布设传感器设备，实时收集温度、土壤肥力、湿度等环境参数，汇总准确的数据信息并传输至智能分析系统，经分析与整理后报送至相关生产者[2]。这样农业生产者就可以及时掌握农业种植环境，并结合农作物种植技术要求与生产环境需求及时采用农业种植环境优化调整举措，从而保障农作物长期处于良好的生长环境。这种方式极大地提高了农业生产环境监测的覆盖率与监测效率，有效降低了农业种植环境监控中的人力、物力支出。此外，还可依托物联网技术与气象部门数据联网，加强对农业种植区域雨量与水位等信息的收集，从而增强农业生产者对自然环境变化的感知，做好相应的防范举措，最大限度降低自然灾害对农业种植造成的不利影响。

2.2 在智能化农业生产中的应用

农业生产精细化是现代化农业发展的重要趋势，是解决我国耕地严重不足、提高农业生产产量的重要路径，物联网技术在农业生产中的应用推进了农业智能化进程，提升了农作物种植养护、病虫害防治及资源利用效率。我国人口基数大，可耕种土地分布不均，提升农业生产质量与产量意义重大，在农业生产区域应用生态信息传感器、无线传感网等物联网技术对农业生产进行智能化管控，是落实农业生产精细化管理的切入点。通过实时采集与分析农产品养料、光照等信息，依托无线传感网技术智能调控农业生产相关基础设施，比如依托灌溉系统进行滴灌、喷灌等操作，以满足农作物生长对水分、养料等的需求，同时提高农作物养护的精准度，减少非必要的资源浪费。此外，病虫害是影响农作物生产品质与产量的重要因素，病虫害防治越早越好，尤其是大区域的农业种植环境，一旦病虫害超出控制范围，就会对区域内农作物造成不可逆的伤害。在农业生产中应用物联网技术，在农业种植区域内安装物联网诊断终端可以实现对病虫害的远程诊断。通过智能传感器24 h 不间断地收集病虫害数据信息，传输至物联网诊断终端专家平台，可以快速发现病虫害情况，并给出具体的诊断数据与处理意见，从而远程指导农作物生产工作，帮助农户实现增产增收。

2.3 在农产品流通管理中的应用

农产品流通是农产品从生产到销售的重要环节，农产品流通管理科学与否直接影响着农产品的品质，并在很大程度上影响着后续销售的实现效果。不同的农作物需要不同的存储条件，依托无线传感技术、图像监控等可以对农产品运输环境进行监测，通过无线传感网技术对相应的储存设备进行智能调控，以提供最佳的农产品运输环境，减少农产品损耗。通过北斗定位等技术可以提升农产品流通进程的透明度，及时将相应的物流信息反馈至客户端，使消费者可以直观掌握农产品物流信息。此外，在农产品仓储管理中应用物联网技术构建智能仓库，依托射频识别技术、红外视频监控技术等技术手段可以提升农产品入库管理的针对性，有效规避农产品乱堆乱放、管理混乱等问题[3]。通过联合使用无线传输技术、无线传感网等物联网技术对农产品入库、出库等进行实时监测与登记，可以有效减少人工盘点库存的负担，为后续销售决策及农产品采购提供参考。

2.4 在农产品安全监控上的应用

近年来，食品安全问题不断出现，加强对农产品安全监控的重要性越发凸显。守护农产品安全就是守住人们生命健康的底线，也是重塑人们对食品安全的信任感、促进农产品流通的必然要求。欧盟国家最早研发出食品追溯体系，通过产品溯源约束农产品生产企业安全生产行为，同时赋予了消费者掌握农产品相关数据的权利，在食品与消费者之间构建起安全的信任感。我国于2015 年开始大力开展食品安全追溯系统建设，将物联网技术应用在农产品生产、销售全过程中，通过相应标示依托GPS、传感器等先进技术为消费者提供了解农产品所有相关流程信息的通道，大幅提升了食品安全监控的成效。

2.5 在农业品种与技术推广中的应用

农业发展离不开农业新品种与新技术的推广，而我国农业资源比较分散，许多区域农业种植都没有形成规模，很多农户在农业种植中依靠经验，比较保守，不愿意尝试新的农业品种及种植技术。这种现状不仅影响农户的经济收益，也影响着农业的发展。针对这一现状，农业推广人员应对农业品种与技术推广工作进行优化与创新，加大对农业品种推广区域农业生产信息的采集力度，结合区域农业发展需求推广与之相匹配的农业品种，提升新品种技术推广的针对性，让农户直观看到新品种带来的产量收益与品质变化。同时，依托物联网技术构建与农户信息交互的平台，加强对新技术推广与应用中的指导，帮助农户正确掌握新品种的技术要点，享受新品种技术推广带来的收益。

3 物联网技术在现代化农业应用中存在的问题与挑战

3.1 成本问题

“互联网+农业”是现代化农业发展的重要趋势，在现代化农业发展中科学运用物联网技术对提升农业生产、运输、销售等质量与效率具有积极的推动作用。但物联网技术的应用需要相应的硬件设备及软件支持，如传感器、软件平台、控制设备等，这对多数农业生产者而言成本较高，而且后续运营维护也是一大难题，影响其在农业领域中真正落地[4]。近年来，虽然一些地区积极探索了物联网技术在农业发展领域的应用，并在政策和资金层面进行了适当倾斜，但从整体来看，专项补贴资金更侧重于管理服务环节，在生产经营中投入较少。农业物联网产业化发展尚未形成规模，仅常见于一些实力雄厚的农业生产加工企业以及政府主导的农业示范园区内。

3.2 技术问题

将物联网技术应用到农业生产实现农业物联网，是一项高度融合一二三产业的战略性新兴产业，不仅需要投入大量资金进行物联网配套设施建设，还需要解决物联网技术应用问题。受经济发展不平衡影响，物联网技术在现代化农业发展中的应用出现地域性不平衡情况。目前，我国尚未形成系统性的农业物联网技术，有些技术仍依赖于进口，自主性程度不高。此外，受我国农业分布特色影响，农业物联网需求主体并不成规模，仅少数新型农业经营主体、农业示范园区有足够的经济实力去尝试物联网技术。

3.3 人才问题

人才问题是影响物联网在现代化农业发展中应用的重要因素。在农业发展中应用物联网技术，需要对相关配套设备进行操控，而我国农业生产人员普遍知识水平较低，对新技术的接受能力较低，也没有耐心去学习相关设备的操作技能，严重影响物联网技术在最基层农业生产中的正确应用。而且，从新技术推广人员分布来看，许多农业新技术推广人员综合水平参差不齐，对物联网技术的认识存在不充分的现象，无法为农业生产人员提供相应的指导，严重影响新技术的推广效率，从而制约物联网在现代化农业生产中的有效应用。

4 提升物联网技术在现代化农业发展中应用效果的举措

4.1 加强顶层设计

对现代化农业发展而言，推进农业物联网建设意义重大，这是一项涉及面广的庞大工程，需要充分整合各项资源。因此，政府相关部门应加强顶层设计，积极发挥其在农业发展中的引导与促进职能，以市场需求主导、技术融合共享为基本原则，加强相关部门之间的沟通与协作，探索建立适合本地区农业发展的物联网农业应用推广协作机制[5]。同时，适当加大对农业物联网建设的支持力度，将政策、资金支持贯穿至农业发展全周期，做到以点带面，促进农业全产业链发展。值得注意的是，在农业物联网建设时应推行标准先行策略，加强对物联网数据保护、资源控制等工作，要全方面考量物联网建设对周边环境的影响，相关工作的开展必须以安全、环保为基本前提。

4.2 探索农业物联网发展新模式

农业物联网建设并不能一蹴而就，政府部门应发挥主导功能，从多维度入手推进农业物联网发展模式的探索与应用。首先，政府相关部门应联合相关科研机构、农业物联网需求主体开展农业物联网成果交流活动，加大对农业物联网技术优势的宣贯力度，从思想层面上提升农业发展相关企业、生产者对农业物联网技术的认识。其次，要加大对农业物联网技术、设备研发的重视力度，支持相关企业结合区域农业发展需求进行积极探索与尝试，研创出更多具有自主知识产权、性能好、成本低的物联网技术与设备，从源头上压缩农业物联网建设成本。再次，应适当加大对农业物联网建设与资源共享的扶持力度，梳理区域内农业物联网应用示范成果，整合区域内产业生态链，打造具有体现区域农业发展特色的农业物联网应用模式，指导现代农业健康发展。

4.3 完善农业物联网产业体系

在现代化农业发展中应用物联网技术，必须结合区域农业发展需求进行相应硬件配套、机械设备、软件操作平台的配置，如农业农村信息化、现代农业机械化等。不同农业区域对传感器等技术要求不同，所涉及的农业机械化设备也存有差异。因此，要提升物联网技术在现代化农业发展中的应用效果，就必须完善农业物联网产业体系建设，有效融合与农业物联网相关的一二三产业，做到在一定范畴内的自给自足，提升对物联网技术应用的主动性。例如，要加大对现代化农业机械生产企业的扶持力度，鼓励其在生产中提升机械的智能化水平，为后续无线传感技术的有效应用创造条件。要畅通多元化融资渠道，加大对软件操作平台研发企业的政策倾斜力度，以摆脱标准不统一、严重依赖进口的技术困局，探索农业物联网新盈利模式。此外，应加大对应用技术服务型人才的培养与引进力度，结合区域农业规模与发展需求加强农业物联网技术人才职业培训，提升农业技术推广人员的综合素养。同时推动高校开展农业物联网技术人才教育体系建设，通过校企合作、校企共建等路径壮大农业物联网人才队伍。

5 结束语

物联网技术的发展为农业现代化发展提供了新的路径，在农业发展中科学应用物联网技术对提升农业发展智能化水平、提高农业生产与发展掌控力具有重要意义。相关部门应加大对农业物联网的研究与支持力度，从宏观层面上加强顶层设计，逐步完善农业物联网产业体系，引导农业发展相关企业在农业生产、流通、销售、安全监管等领域进行积极尝试，探索农业物联网发展新模式。