农业物联网在农业中的进展(结课论文)

摘要：物联网的出现，是人类发展史上的一个重要里程碑，被人们誉为信息产业的第三次，然而物联网和智能农业的结合，更被认为对传统农业生产具有意义。本文首先介绍了物联网和农业物联网的相关概念，并结合农业物联网关键技术，具体介绍了物联网在智能农业中的相关进展与应用。

关键词：物联网；农业；关键技术；进展

0引言

物联网是智慧农业的主要技术支撑，农业物联网传感设备正朝着低成本、自适应、高可靠和微功耗的方向发展，未来传感网也将逐渐具备分布式、多协议兼容、自组织和高通量等功能特征，实现信息处理实时、准确和高效[1]。我国是一个以农业发展为主的大国，农业作为物联网技术应用的重要领域，正面临着科技水平全面提升的重大历史机遇。传统农业主要是依靠农民的经验及大量的人力和一些简单的手工工具，运用粗放的农业管理模式开展农业生产；现代化农业改变传统的农业管理模式，引入物联网技术，提高生产效率及产品质量，促进农业增产、农民增收、农村发展、农民富裕，从而尽早实现农村城镇一体化建设[2]。

1物联网与农业物联网

1.1物联网的相关概念

物联网的概念最早出现于比尔·盖茨在1995年的《未来之路》著作中，英文名称是“The Internet of Things"，简称IOT，是继计算机、互联网和移动通信网之后的又一次信息化产业浪潮。2005年国际电信联盟对物联网做出的定义为：通过二维码识读设备、射频识别(CRFID)装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[3]。

1.2农业物联网有关概念

目前公认的物联网定义是通过智能传感器、射频识别(RFID)、激光扫描仪、全球定位系统(GPS)、遥感等信息传感设备及系统和其他基于物一物通信模式(M2M)的短距无线自组织网络，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种巨大智能网络[4]。农业物联网是将大量的传感器节点构成监控网络，通过各种传感器采集信息，以帮助农民及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置，这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备[5]。

2农业物联网关键技术

2.1农业传感器技术

    传感技术、计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。传感技术主要研究关于从自然信源获取信息，并对之进行处理(变换)和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术。传感技术的核心即传感器，它是负责实现物联网中物与物、物与人信息交互的必要组成部分[6]。传感器是机器感知物质世界的“感觉器官”，用来感知信息采集点的环境参数；它可以感知热、力、光、电、声、位移等信号，为物联网系统的处理、传输、分析和反馈提供最原始的信息。随着电子技术的不断进步，传统的传感器正逐步实现微型化、智能化、信息化、网络化；同时，我们也正经历着一个从传统传感器到智能传感器再到嵌入式Web传感器不断发展的过程[7]。目前，市场上已经有大量门类齐全且技术成熟的传感器产品可供选择。

2.2信息传输网络技术

    无线传感器网络由大量的部署在监测区域内的微型传感器节点构成，它通过无线通信方式智能组网，形成一个自组织网络系统，具有信号采集、实时监测、信息传输、协同处理、信息服务等功能，能感知、采集和处理网络所覆盖区域中感知对象的各种信息，并将处理

后的信息传递给用户[8]。无线传感器网络系统是一个学科交叉综合的、知识高度集成的前沿热点研究领域，正受到各方面的高度关注。

    无线传感器网络应用支撑层、无线传感器网络基础设施和基于无线传感器网络应用业务层的一部分共性功能以及管理、信息安全等部分组成了无线传感器网络中间件和平台软件。其基本含义是，应用支撑层支持应用业务层为各个应用领域服务，提供所需的各种通用服务，在这一层中核心的是中间件软件；管理和信息安全是贯穿各个层次的保障。无线传感器网络中间件和平台软件体系结构主要分为4个层次，即网络适配层、基础软件层、应用开发层和应用业务适配层[9]。其中，网络适配层和基础软件层组成无线传感器网络节点嵌入式软件(部署在无线传感器网络节点中)的体系结构，应用开发层和基础软件层组成无线传感器网络应用支撑结构(支持应用业务的开发与实现)。网络适配层：在网络适配层中，网络适配器是对无线传感器网络底层(无线传感器网络基础设施、无线传感器操作系统)的封装。基础软层：基础软件层包含无线传感器网络各种中间件[10]。这些中间件构成无线传感器网络平台软件的公共基础，并提供了高度的灵活性、模块性和可移植性。

3具体实际应用

根据近年来的文献所述，主要农业物联网技术主要应用于畜禽养殖、设施种植、智能育苗、智能排灌、产品质量追溯等环节，主要可归纳为以下几种类型。

3.1食用菌工厂化生产

食用菌工厂化生产是利用空间设施和加湿系统、温度自动控制系统、二氧化碳控制系统、自动通风系统，在可控条件下进行精准化、智能化管理，实现立体化、周年化规模生产，是电力、机械、智能技术和农艺技术的有机结合。龙泉双益菇业有限公司是浙江省唯一一家自行研制食用菌生产设备，拥有自主知识产权，掌握了食用菌工厂化生产核心技术的厂家，年产新鲜食用菌2 000多吨[11]，现己实现了食用菌的机械生产、设施栽培、标准管理与周年供应。通过生产过程机械化、生产环境智能化控制等措施，生产出的食用菌产品色泽洁白、菇形挺拔、口味清甜、肉质细嫩，具有优良的商品品相和质量。由此可见，农业生产中的物联网技术应用开始向智能化、精准化远程智能控制方向发展。

3.2蔬菜育苗智能应用

蔬菜智能育苗中心通过传感器、无线网、监视器、大棚设备、操控平台架构起大棚自动化智能控制管理系统，以实现光照、温度、湿度、灌溉的自动化控制；同时，在棚内设置自动养分测试仪及各种传感器，实时自动获取环境数据；并通过平台分析数据，操控大棚通风、控温、施肥设施，调节大棚微环境。智能化育苗有效克服了传统育苗方法受天气、技术等因素制约，成苗率低、苗质差等问题，显现出明显的科技效应。

3.3畜禽智能化养殖

目前，智能化装置和技术在养殖场的应用形式主要包括生产管理、远程诊断、饲料投喂、环境监控等。建设全自动喂料系统，可调节生猪饲料采食量；建设环境控制系统，可根据外界温度、湿度、通风实时自动调节。如浙江欣宏源生猪标准化养殖场是当地第一家大规模采用发酵床养殖无公害生猪的企业，现有标准化猪舍18 200耐，能繁母猪1 000头，公种猪25头，年生猪饲养量2万头。该养殖场于2011年9月开始投入资金39万元，建设养殖信息化应用系统，建设视频监控系统，配置红外线探头48个，基本实现利用电视摄像及与摄像机同步的监听、对讲、遥感系统应用，从而实现动物疫病防控与远程诊断。该信息技术应用系统可实时不间断地记录30天的生产情况，对主要环节可以随时回放、调阅。根据需要还可以邀请专家通过远程视频监控系统对猪场提供远程指导和诊疗，并可以对一些重要的生产科研环节，如母猪分娩、仔猪护理、科学实验等加以监控，对重要防疫、销售等通道加以控制，以期达到安全生产的目的。猪场养殖实现智能化、自动化、数字化管理，可以大大减少人员数量，有利于推动畜禽养殖朝精细化、科学化方向发展，同时也有助于节本增效。

3.4茶园信息化管理

    传统的茶叶种植大多采用手工式或机械式操作，劳动强度大、实时性差、效率低、成本高。农业物联网技术旨在建设现代茶园智能信息管理系统，集信息智能感知、无线通讯网络、云存储、智能决策与预警等现代化技术于一体，实现对茶树冠部温度、湿度、光照辐射，茶树根部土壤温度、湿度，及茶园局部气候环境状态等信息数据的远程实时监测；通过专家决策系统观察茶树的生长情况，可以全天候掌握茶园土壤的干湿度、茶树芽生长情况以及茶树的病虫害状况等，实现灌溉系统与防霜系统多模式智能化、自动化控制；通过茶园现场高清视频监控，可以全天候24小时实现对茶园现场的全方位视屏监控覆盖；通过茶园信息智能综合管理，可以对紧急状况做主动报警处理，大大提高管理效率，从而达到科学化、信息化、精准化、智能化管理。

4总结

    本文从概念、技术及应用等方面对农业物联网进行了论述。如今，农业在我国国民经济中有着举足轻重的地位，我国农业发展正处于从传统农业往现代化农业转变的过程中，迫切需要物联网技术进行改造。随着物联网技术的飞速发展，我国农业发展会有一个全新的平台。基于物联网技术的高科技农业必将迎来新的发展契机，对传统农业的改造升级起到巨大的推动作用。

    在不久的将来，物联网技术将会贯穿在作物育秧、农田灌溉、病虫害防御、化肥施用、作物收割和农产品加工各个阶段。在农作物环境参数检测、农田水位水情监控、灾情监控、收割车辆定位和设备监

控、粮库环境检测，产品加工溯源等过程中发挥更大的作用。农业物联网是农业发展的必然趋势。

参考文献：

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