物联网技术在现代化农业发展中的应用

赵艳艳

摘 要：农业是我国的重要基础产业，与国计民生息息相关。农业信息化、智能化技术的发展尤为重要。而物联网信息技术在我国现代农业发展中的运用，则是我国现代农业的新型现代化发展领域走出的重要一步。通过转变粗放的农产品营销模式，增强动植物疫情疫病防治意识，保障农产品质量安全，以此带动现代农业的蓬勃发展。

关键词：物联网；现代化农业；农产品质量

农业物联网，是指在大棚系统的基础上，通过基于农业物联网系统创建的一系列农业装置，如温度传感器、空气湿度感应器等，用这些装置来监测有关农业生产的数据，例如，温室条件中的相对湿度、光照强度、大棚内的二氧化碳浓度等物理信息，监测出需要的数据后再用各种仪器仪表对数据进行自动控制，使其满足农作物的生长需求。对已经处理的食品也使用了各种农业信息传感设备，并将5G网络与互联网信息技术集成起来，实现了农业信息收集、综合、处理，并通过各种终端设备进行操作，进行了农业智能识别与控制，从而确保农作物有了良好的、合理的生长发育条件，为温室作物的有效控制生产提供了依据，从而实现增产提质，以达到提高经济效益的目的。

1 物联网在农业中的应用现状

物互联技术在农业与农村智能化等方面也取得了初步运用，包括生物传感信息技术在精准农村中的运用、农业智能专家管理、生物遥感检测与遥感技术、农业生物安全和健康诊断系统、农村食品安全与溯源体系等。物联网技术是通过实时传感采集和历史数据存储来实现的，根据数据的变化我们就能够摸索出农产品需要的光、土壤等的条件，以此为依据提供精准的科研实验数据；采用智能管理和联动管理技术，可以迅速准确地满足植株生长发育对环境各种参数的需求，实现大范围增产的目的；基于光照与气候的智慧预测和精准干预，能够让花卉尤其是名贵花卉的花期充分地遵循人工控制，目前，针对农业物联网技术的研究开发工作不少。比如：土壤中所含的营养成分，为粮食作物种类和耕作方法进行参考；粮情信息监控系统，为国家监管部门科学决策保障人民粮食安全提供可靠信息；农作物大棚自动化管理，通过持续观测大棚内的湿度数值，决定是否需要进行滴灌补水；二维码动物追溯，通过产品的追溯标签让用户更充分地掌握商品信息，从而保障食品安全。

1.1 产业链全程信息追踪与溯源体系

近年来，国内外农产品安全事件频繁发生，此类案件受到了人们的极大重视，此类事件之所以频繁发生，主要是因为农业从生产到营销没有监督，人们的知情权较低，若加强对农副产品从生产到交易全过程的监控，则能够把粮食的风险减至最小化，而物联网技术将在其中扮演更加关键的角色，构建从产品—制造—包装—营销全过程的监测与追溯体系，保障农产品的质量与安全。目前我国出现了一些实际应用情况。比如，在成都、青岛等地方，政府就开展了生猪安全工程，给农贸市场的生猪配备了电子芯片，以监控生产、加工、批发和零售。具体就是在农贸市场的生猪门店安装电子溯源秤。当用户购买生猪时，通过检查收银单中所携带的食品安全溯源码，消费者就能够查看生猪源头、屠宰厂、质检单位等的相关数据。再如，我国在举办奥运会期间，就采用了食品安全溯源手段。就是通过电子标签、GPS等技术，将场馆内的饮食信息与身份数据关联起来，可以将用户的饮食溯源至农田。此外，供应企业还需要对产品制作、物流配送、供应等环节进行控制，比如通过对奥运商品的车辆进行GPS定位，如果气温和相对湿度超出指定区域，工作人员将会接到报告。食品安全溯源系统在为奥运食品供应提供保障的同时，也为物联网在我国农业的广泛应用奠定了基础。

1.2 农副食品安全

我国食品安全问题频出，其中一个最关键的问题就是从制造到营销缺乏管理。只要加强对农副产品从制造到交易全过程的监控，就能够把食品安全隐患降至最低，而物联网将在其中发挥重要的作用。借助于对物联网的跟踪，国内已有不少地区把食品安全跟踪检测作为物联网产业建设的关键点。

目前，我国国内已成功将食品安全追溯系统应用于农业生产当中。以猪肉安全系统为例，对农贸市场内所有供农业用的猪安装电子芯片，这样就可以监控生猪制品的制造、生产、批发和零售等各个环节。具体来说，就是在农贸市场的生猪经营门店内设有电子溯源秤，能够显示生猪的一些信息，用户在选购生猪后可以索取带有食品安全溯源码的电子收银条，并通过收银条上的溯源码查看有关生猪产地、屠宰厂、产品检测机构等的数据。这项工作目前在北京、青岛等地已启动。

1.3农业信息传送

气候预报技术也是非常重要和关键的农产品技术之一，为农户搭建最广阔的农产品交易平台，从气候天气预报到化肥的选用，从种子甄选到病害预防，从苗木栽培到粮食采收与贮藏。信息的覆盖范围还应涵盖广义农产品的全部领域，如畜牧业、农副产品加工。目前，在黑龙江省的部分地方已将测土、配方施肥、施肥等数据传送至农户手机。我国山东省日照市部分区域还设置了“真假兽药短信查询举报系统”，让农户和兽医管理人员可以积极参与兽药监督。这样的农产品数据传输不但能够提升农民增产增收，而且给通信运营商扩展服务带来了更多的机会。

1.4智能化培育控制

现代农业的一个突出表现是智能种植控制。通过在农业园区内安装生态信息无线传感器等智能控制系统，可以对整个园区的生态环境进行检测，从而准确了解园区的一些技术参数，并随着数据的变化及时调整灌溉系统、保温系统等设施，以确保农产品具有良好的生长发育条件。

2物联网在现代农业中的应用展望

物联网企业发展应用链条中的其他部分，如通信运营商和终端厂商要积极挖掘潜在商机，并为其获得在物联网版图中的领导地位而未雨绸缪。向国家监管部门提交食品安全追溯技术解决方案，并逐步把技术推广至奶制品、畜牧业、养殖业和渔业等领域；利用农村公共信息资源，对农户开展有针对性的公共信息咨询服务；与相关行业协会和统计部门合作，为农民提供农作物生产和销售信息，也可以为温室、系统和芯片生产商提供行业市场；加大芯片应用配套设备的研发力度。

农产品在各个过程中都能够通过物联网的应用来提升效率。在播种和栽培过程中，应用物联网计算实时的土地数据，从而选取适宜的粮食作物；在农作物的采收过程中，应用物联网能够低成本地进行数据的收集，以便对种植收割过程做出更加精确的计算。

3 目前物联网应用所存在的瓶颈

虽然物联网技术对于传统农业的发展带来了许多好处，但其在实际使用方面还存在一些缺陷，没有形成刚性需求，而且物联网的应用对于传统农业来说，由于物联网使用成本过高，农民的投资难度很大，而且进行起来也比较慢。所以，我们必须改变思维，加强政策支持力度，推进物联网新型产业的发展。一是物联网在农产品中的广泛应用是促进农业信息化生产、现代化经营、信息化营销的关键，应用过程中要与生产经营规划需要有机地结合，将技术推广的功能有机融合会带来不少增长点。二是物联网的推广应用涵盖农业科研、技术推广、经济管理等诸多方面，要通过更多实践项目的培养推广，从不同层次上形成应用专门人才群体，才可以有效促进这些应用平台的不断成长，从而持续提高服务效果。三是要增加物联网领域的投资，并在促进农村生产制造和服务升级进程中得到最大收益，进而促进各领域的不断投入，扩大应用规模，尽快形成符合现代农业建设需要的社会化运营发展方式。

4 物联网主要技术

4.1射频识别技术

射频识别技术是通信技术中的一类，该技术的应用特点主要是将运用于无线电频率传感的探测对象，并把信息记录下来。该技术的基本构成大致包括以下三方面：一是电子阅读器；二是应答器；三是应用软件系统。

4.2传感网技术

集成传感器是传感网络发展的核心，是集中进行数据、信息处理和数据传输的技术。该技术的应用通信元件和信息处理模块均呈随机分布，二者共同构成了良好的传感网络结构。

4.3 Wi-Fi技术

Wi-Fi技术可以将所有的设备都连接到局域网中，从而实现各电子设备的内联网功能，可支持无线上网与无线传输的网络信息。这一功能的使用就可以实现传感农业数据的功能，通过感应器的功能进行数据的采集工作，从而实现数据的信息转移。这一核心技术同样是物联网科技的核心，同时也是在现代农业领域中实现自动化的关键支撑，但假若缺乏这一核心技术，将很难实现物联网科技的真正价值。

5物联网技术在百色市农业中应用的措施与建议

依托政府部门、相关学会、相关研究单位与专业，成立物联网科技研究与发展促进合作机构。基于传感网和3G互联网应用技术开发的创新应用，首先在农村基础设施和蔬菜工程领域实现了示范应用，通过在温室内布置光照、温度、湿度等的无线传感器、摄像头和控制器，使得园区管理人员能够随时使用手机或笔记本电脑实现远程监控、远程管理浇水和开关卷帘等设施，并能即时查询到农业大棚内的气温、湿度等数据，实现对农业大棚的智能化控制，大大提高效率。

5.1 示范应用研制智能化监控、人工辅助管理技术

适用于一般生产管理状况下的农民进行蔬菜大棚种植管理时，对智能化的监控与动态控制系统用人工控制方式加以实施管理。该技术重点涉及温室的环境变量监测技术，以及各类温室作物的智能管理与决策技术，各种传感器、计算机芯片以及机电一体化控制系统。可以根据企业需求，有效进行科学管理，对设施农业的生态环境进行监测。通过系统的气温、相对湿度等信息，通过无线信息接收功能传输数据，完成对大棚温湿度的远程管理。

5.2 研制智能化监控、自动化管理技术

应用于经济能力相对宽裕的家庭农户、设施农业公司等进行了示范展示，进一步提升了温室栽培水平，即通过对智能化实时控制和主动控制的方法，采用了综合环境管理和电动执行机的自动实现。其关键技术包括温室控制模式和计算机监控系统。其中，计算机监控系统采用由中心控制计算机、现场控制机、系列传感器、电动执行器与局端总线的数字通信网络所构成的分布式网络结构计算机控制体系。通过物联网技术，可以在温室产品上大量使用无线传感器管理、控制装置来实现湿度、日照、通风、二氧化碳的远程供应，对于需要特定的营养液及pH值、EC值等的作物也可以进行远端管理，从而使种植环境达到最合理程度，并合理使用自然资源，增加品种的产量与品质。此外，其还具备了综合的环境管理、肥水灌溉控制和管理、紧急状态处理和信息处理的能力。

采用物联网技术的智能大棚是一个集农业技术领域的高、精、尖科技与电脑自动控制为一身的现代化的农业生产技术装备。相对于人工管理方式而言，植物智能管理最大的优势就在于可以比较恒定地管理大棚里面的环境，对环保要求比较高的植物而言，还可以减少由于人为因素所引起的生产风险。就企业而言，把物联网技术运用于大棚生产中以后，生产率与效率比起传统人工控制的大棚都有了很大的提升。

5.3 农产品物流和安全管理与溯源

在生鲜农产品的流通方面，必须掌握储存条件的温度以及农作物的含水量。如果温度太高，大量农产品就会枯萎，缺少水分会降低品质。在这一方面，物联网应当得到支持。物联网技术能够完成对畜禽生产企业从饲养、宰杀、加工到产品销售的全方位品质管理，同时进行产品可追溯，还能够进行畜禽产品记录存储（畜禽信息、饲料信息、疾病预防等），支持FID标记和条码之间的高信任度切换，条码标签打印以及基于网络、电话和手机短信的畜禽产品安全溯源服务等。

6目前农业中使用物联网的局限性

6.1实现成本较高

尽管近年来传感器的生产成本已经在较大水平上有所降低，但其实际使用成本仍然比较昂贵，一个空气相对湿度传感器几百元，一个土壤湿度传感器一千多元，大棚中一个其他功能传感器的价格也在一万元左右，对于农户而言这是一个巨大的投入，所以，目前农产品物联网的实际应用主要集中于一些科研学院所开展的基础研究、涉农企业和政府部门。如果要大面积普及物联技术，必须降低其应用成本。

6.2 技术问题

目前，传感器可能因为使用地点错误造成信息不正确，或传感器性能较差，收集的信息随距离而改变。这些无线感应器的传输范围受限，数据不稳定，维修成本昂贵。其中的一个问题就是电力供应，若采用太阳能，但其功率还不够，若采用交流电源，则大多数大棚地区缺乏电力，因此必须重新敷设电力网络。

我国设施农业虽然取得了一定的成就，但与其他先进国家相比还有较大的差距。平均单位产出低于国外的30%，单位产出成本大于国外的50%。由于农药的不合理应用，质量远远不及国外标准。设施农业滞后的主要问题在于设施农业资金投入不够和技术设备滞后。在长期缺乏技术人员培训的前提下，企业普遍采取了传统的农业栽培方法以及粗放型的技术管理模式，这导致农业技术现代化程度普遍不高。物联网技术的迅速发展将会对我国现代农业的未来发展产生重要影响，相关企业应抓住我国物联网技术快速发展的重大历史契机，做到早学、早知、早研究、早决策、早见效，切实加强科学组织，积极探索物联网技术与现代农业应用的结合，明确发展应用目标。

参考文献：

[1]邢志卿，付兴，房骏，等.物联网技术在现代农业生产中的应用研究[J].农业技术与装备，2010（8）：16-17，20.

[2]孙科.物联网在现代农业上的应用[J].无线互联科技，2012（3）：18-19.

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