智能农业中物联网技术的应用分析

彭志莲

(1.合肥工业大学，安徽合肥 230009；2.安庆职业技术学院，安徽安庆 246003)

智能农业中物联网技术的应用分析

彭志莲1,2

(1.合肥工业大学，安徽合肥 230009；2.安庆职业技术学院，安徽安庆 246003)

伴随时代的发展和科学技术的不断进步，农业中的信息技术也变得越来越重要，特别是近几年来随着物联网技术的新发展，智能农业也展现出了广阔的发展前景。本文主要分析了物联网技术在智能农业中的应用发展状况以及其发展过程中面临的挑战等几个问题，同时也对以后智能农业的发展做出了预测和分析。

智能农业； 农业；物联网

随着时代的不断发展和信息化的不断提高，物联网技术是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息化产业浪潮[1]，对物联网技术的最简单理解就是“物和物相互连接的互联网”，通过物联网技术任意的两个物体都可以相互连接，传送信息。随着物联网技术的不断发展，物联网产业被正式列为我国五大新兴战略性产业之一。

农业物联网技术具体来讲就是将各种各样的传感器组织起来构成传感网络[2]，通过这些传感器我们可以随时随地采集农田信息，并把分析后的结果实时传送给农户，让他们做出最有利的决策，这样农民即便是不出家门，也可以随时了解农田信息。

1 物联网技术在智能农业中的发展现状

近十年来，国外的一些发达国家开展了许多的应用示范，展示了物联网技术在农业领域中的应用，这一系列的示范应用形成了一种良好的物联网产业化模式，使物联网技术在农产品流通领域、资源利用和农业生产等方面得到了推广与实践。欧洲智能系统集成技术平台提交的物联网研究发展报告中[3]指出“农业和养殖业物联网”是未来物联网技术最重要的发展方向之一。他们将农业物联网技术划分为包括信息感知层、信息传输层和信息应用层在内的三个结构层次。其中，通过信息感知层，我们可以获取各种各样的农田信息数据，信息感知层由各种传感器节点组成，可以十分敏锐地捕捉到农田信息的变化。在信息传输层中，我们利用传感器通过有线或无线的方式获取数据，还可以通过多种通信协议向局域网或广域网发布信息，扩大消息的接收范围。在信息应用层中，通过对获得的信息加以融合和处理，得到最有利的数据分析，由此制定科学的管理方法，对农户加以指导。

2 物联网技术在智能农业中的应用

2.1 在农业资源利用方面物联网技术所起的作用

随着物联网技术的不断发展，北美一些发达国家通过卫星监测来收集国家土地利用信息，然后再对所采集的信息进行一系列的分析处理，最终实现了大范围内的农业统筹规划管理。近年来，我国运用GIS、传感器和GPS定位相结合的技术，通过WSN与无线通信实现了对农业资源的规划管理。为了更加准确地获取农田状态信息，在作物施肥、病虫害监测和防治、土壤养分监测等农田信息采集和管理以及农业环境变化和农业污染监测等方面都使用了GPS定位技术。例如可以通过GPS定位技术和农田信息技术来获取当前的农田状态信息，实时了解农田中的水分、肥料、病虫害、杂草和产量的分布等信息，通过对这些信息的分析可以制定出最优的解决方案，从而指导农户做出相应的变化并及时采取措施。

2.2 物联网技术在农业生态环境监测方面的应用

目前，全球各个国家都十分重视对国家农产品安全、资源安全和生态安全的保护。美国等一些发达国家通过对现代先进信息融合技术和传感器技术的利用建立了覆盖全国的农业信息化平台，通过这一平台确保了农业生态环境的可持续发展。而在法国的某些地区，人们利用物联网技术获得各种土壤环境信息，并对这些信息进行精确的分析，根据分析结果选择合适的农作物或者是调节和改善种植环境。我国已经在不少地区建立了农业环境网络监测系统，实时监测各地区农业环境信息，实施农业应用监测示范，通过研发水环境和大气环境监测系统来实现对大气中二氧化硫、二氧化氮等有害气体、水温、pH值、电导率和溶解氧等水环境参数的实时监测。

2.3 物联网技术在农业生产精细管理方面的作用

通过对农业生产措施和信息高新技术应用的有机结合，可以实现精细农业生产管理。荷兰开发的智能化母猪管理系统已经成功实现了自动供料、自动数据传输、自动管理和报警的小规模物联水产殖，VELOS智能化母猪管理系统成功解决了射频识别技术(RFID)在水产领域的应用难题。我国在水产养殖领域和设施农业领域等方面也取得了显著成效。例如中国农业大学建立的水产养殖环境智能监测系统，能够很好地实现智能化水产养殖等方面的工作。此外我国研制的农机调度系统能对农机资源进行合理分配。

2.4 物联网技术在农产品安全溯源方面的应用

现在越来越多的人开始关注农产品的食用安全问题，一个健全的农产品安全溯源可以让人们放心地购买食品，而一个键全的溯源系统应该是从开始到最后都是可以随时随地查看的。加拿大和日本等国家在农产品物流环节应用和动物个体编号识别应用等方面采取了非常广泛的可追溯环节，我国也研发了以提高农产品安全为目的的农产品溯源系统[4]，目前已经成功地在上海、北京、广州、南京等城市建立了农产品安全溯源系统，目前这些系统主要是以IC卡、条码和RFID等技术为主。

3 物联网技术在智能农业中存在的问题

物联网是新型的发展技术，具有十分广阔的发展前景。虽然，目前它在智能农业的发展中占有很大的优势，但是同时它也存在着许多问题。物联网技术在智能农业中的应用问题主要包括三方面，即行业标准问题、信息集成问题和商业模式问题。首先，关于行业标准问题。农业物联网建设需要利用各种各样的传感器来采集作物信息，然后通过数据传输等平台使管理人员实时监测农田环境，但是，现在由于在信息采集和传输、平台接口和人机交互接口等方面缺少统一的技术标准，导致了物联网技术在智能农业中的推广和应用受到限制[5]。其次，关于信息集成问题。在农作物的生长期间会采集各种各样的农作物信息，从而会产生大量的数据，但是又必须对这些数据加以保存，这就导致了大量的磁盘空间因为这些数据的存储而浪费。因此，必须通过改进存储算法来降低存储空间，只有这样才能使物联网技术在智能农业中的应用得到普及。最后，关于商业模式问题。这是物联网技术推广中最重要的问题之一，目前，我国农业物联网的商业模式主要包括政府支持的示范性项目、物联网企业做的示范性推广项目和国有大型农业物联网项目三种。但是，这三种方式在很多方面都存在着许多的缺点，例如成本太高、产业链的成员参与不够主动等。因此为了物联网技术更好地应用于智能农业中，必须保证各部门之间信息传输的流畅性，同时也要健全行政管理体系，统一行业设备国家标准，构建更加合理可用的商业模式。

4 未来发展趋势

在未来智能农业的发展中，我们不仅可以通过更加精确的传感器和更加灵活的控制系统，对采集的信息做出科学的分析并得出最优结果，而且还会实现作物从农田到餐桌的一整套溯源。通过智能化的分析管理，让农民更加清晰地了解当前的农田土壤和其它一系列的农田环境信息，以及在当前状态下适合种植的农作物品种。与此同时，我们还将看到以下情景，炎热的天气里农民伯伯也不用在农田里辛勤的劳作，他们可以直接操作手机或者电脑等智能终端实现浇水、翻地、播种、收割等一系列农田劳动，不出门便可以轻轻松松地实现繁重的农田劳动。

[1]施鸣.浅谈第三次信息革命“物联网”的起源与发展前景[J].信息与电脑:理论版,2009(10):71.

[2]何龙,闻珍霞,杨海洁,等.无线传感网络技术在设施农业中的应用[J].农机化研究,2010(12):236-239.

[3]耿军涛,周小佳,张冰洁.基于无线传感器网络的大气环境监测系统设计[J].西华大学学报:自然科学版,2007,26(4):44-46.

[4]王立方,陆昌华,谢菊芳,等.家畜和畜产品可追溯系统研究进展[J].农业工程学报,2005,21(7):168-174.

[5]刘志硕,魏风,柴跃廷,等.关于我国物联网发展的思考[J].综合运输,2010(2):37-40.

2013-10-09

彭志莲(1971- )，女，安徽桐城人，安庆职业技术学院讲师，合肥工业大学硕士研究生，从事物联网研究。

H319.9

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1008-178X(2014)01-0059-02