物联网技术在现代农业发展中的应用和探索

摘 要：农业是物联网技术的一个重要应用领域，本文阐述了农业物联网的体系架构，分析了物联网在现代农业的不同领域中的应用，从而阐明了物联网技术能够有效地提高农业生产效率，促进粮食增产、农业增效、农民增收，推动农业生产力的发展和生产结构的升级。农业物联网作为现代农业的催化剂，将在未来农业现代化发展中发挥越来越重要的作用，不断加快农村现代化进程。

关键词：物联网 现代农业 架构 探索

中图分类号：S2 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）09-00-01

一、农业物联网概念

农业物联网是物联网技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用。它利用各类感知设备时实采集动植物本体、农业生产过程以及农产品物流等相关信息，通过无线传感器网络、移动通信无线网和互联网传输，将获取的海量信息进行融合、处理，最后实现农业产前、产中、产后的全过程监控、科学决策和实时服务。

二、农业物联网架构

农业物联网目前尚未建立起一套标准的、开放的、可扩展的体系架构，但随着农业物联网技术的深人研究与广泛应用，其体系分层逐步明显，农业物联网体系结构可以初步划为感知层、网络层、服务层和应用层所组成的四层体系结构。

1.感知层感知层是通过各种智能传感技术，全方位地获取农业生产各要素的动态信息，主要包括实时的农作物生长信息、农作物环境信息、农产品信息、农资信息等，为应用层提供基础数据。获取农业信息有很多种途径，如视觉传感系统通过现场图像监测与遥感监测结合的方法，获取现场作物长势、病虫草害状况等信息；如水体感知系统获取水质、水势、酸碱度、溶解氧浓度等信息；如土壤感知系统获取土壤墒情、养分、微量元素等信息；如环境感知系统获取环境温度、湿度、二氧化碳浓度等信息；作物本体感知系统获取作物的株高、茎流、叶面指数等信息。

2.网络层网络层是通過无线传感网络、移动网络、宽带网络的无缝接入将智能获取的农业信息传递到应用层，因此也称为传输层。这里涉及智能农业传感网络接口规范化体系，通过农业物联网传感器通信接口、用户接口、传感器模型、数据描述以及传感器节点互操作协议等方面的标准化，实现 “无处不在”的农业物联网的信息获取和信息控制。

3.服务层是针对农业生产、决策等过程的跨时空性和关联性特点以及所获取的农业数据的实时、多源、异构、海量等特点，为解决农业数据、知识资源的存储、集成、共享、处理和服务等问题，开发出农业知识表不与转化、农业知识推广、农业数据透明度与访问接口等组件，构建农业综合数据的公共支撑服务平台，从而为应用层提供实时、准确、全面的农业知识共享服务。

4.应用层应用层主要分为两大部分： 农业物联网业务中间件和农业物联网应用。其中农业物联网业务中间件主要针对农业应用提供的一种独立的系统软件或服务程序，中间件将许多可以公用的能力进行统一封装，提供给物联网应用使用。而农业物联网应用则指与农业生产生活密切相关的用户能够直接使用的各种应用。应用层将为农业生产管理、技术服务农民、市场趋势分析、政府宏观调控提供支撑服务。

三、农业物联网的应用

1.物联网在大田种植方面的应用

在大田种植方面，通过传感器对监测区内的土壤温湿度、土壤pH值、空气温湿度、CO2浓度、光照强度等农业环境信息进行实时采集，实现对农业生产过程进行及时的监测和管控，建立优质、高产、高效的农业生产管理模式，为精准农业环境监测提供了有效的解决方案，确保农产品在数量上的供给和品质上的保证。

2.物联网在设施园艺方面的应用

在设施园艺方面，通过不同的传感器采集土壤温湿度、土壤pH值、光照强度、CO2浓度等作物生长参数，以实现设施园艺的自动化生产、最优化控制、智能化管理为目标，为温室大棚精准调控提供科学依据。

3.物联网在畜禽养殖方面的应用

在畜禽养殖方面，运用各种传感器可以采集畜禽养殖环境以及动物的行为物征和健康状况等信息，通过对畜禽养殖环境信息的实时在线监测与智能控制，改变传统养殖对人员管理的高度依赖，最终实现养殖过程的自动高效管理。

4.物联网在水产养殖方面的应用

在水产养殖方面，传感器可以用于水体温度、pH、溶解氧、盐度、浊度、氨氮、COD、BOD等对水产品生长环境有重大影响的水质及环境信息的实时采集，改变我国传统水产养殖业存在的养殖现场缺乏有效监控手段、水产养殖疾病频发等问题，促进水产养殖业生产方式转变，提高生产效率，保障食品安全，实现水产养殖业生产管理高效、生态、环保和可持续发展。

5.物联网在农产品物流方面的应用

在农产品物流方面，是以食品安全追溯为主线，应用电子标签技术、无线传感技术、GPS定位技术和视频识别技术等感知技术，把农产品生产、运输、仓储、智能交易、质量检测及过程控制管理等节点有机结合起来，建立基于物联网的农产品物流信息网络体系，从而达到提高农产品物流整体效率、优化农产品物流管理流程、降低农产品物流成本、实现农产品电子化交易和有效追溯，让消費者实时了解食品从农田或养殖场到餐桌的安全状况的目的。

四、农业物联网的探索和展望

物联网的发展给中国农业带来了前所未有的发展机遇，同样也使中国农民走向技术化、专业化和现代化。物联网技术能够有效地提高农业生产效率，从某种程度上改变农业靠天吃饭的格局，有效促进粮食增产、农业增效、农民增收，推动农业生产力的发展和生产结构的升级。虽然目前一些农业信息感知产品在稳定性、可靠性、低功耗等性能参数方面还有待于进一步提升和改进，但农业物联网这一农业现代化的催化剂，将在未来农业现代化发展中发挥越来越重要的作用，不断加快农村现代化进程，使城市和农村各方面的差距逐渐缩小，呈现一体化繁荣。

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