中國雖然是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)就業(yè)人員超過2個億，但每年仍然會進口大量的糧食。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，中國有希望改變目前農(nóng)業(yè)勞動力人口多、但生產(chǎn)效率低這一現(xiàn)狀。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為農(nóng)業(yè)的重點應(yīng)用領(lǐng)域，已經(jīng)用在了農(nóng)業(yè)的諸多方面，主要包括環(huán)境監(jiān)測，氣象、天氣檢測，溫濕度控制，智能節(jié)水灌溉，產(chǎn)品安全與溯源，設(shè)備智能診斷管理等。本文主要講了目前農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方向的三大關(guān)鍵技術(shù)，感知技術(shù)、傳輸技術(shù)以及處理技術(shù)和四大核心應(yīng)用，生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控、動植物生命信息監(jiān)控、智能農(nóng)機聯(lián)網(wǎng)以及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源等。
本文摘自公眾號Agri智慧農(nóng)業(yè)，以下是億歐智庫為大家?guī)淼木x閱讀：
作為集成新一代信息技術(shù)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，物聯(lián)網(wǎng)備受各界關(guān)注。農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重點應(yīng)用領(lǐng)域之一，也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用需求最迫切、難度最大、集成性特征最明顯的領(lǐng)域。
近幾年，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)的諸多領(lǐng)域，包括農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測、溫室大棚生產(chǎn)控制、節(jié)水灌溉、氣象監(jiān)測、產(chǎn)品安全與溯源、設(shè)備智能診斷管理等方方面面。
對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，基礎(chǔ)技術(shù)是傳感器網(wǎng)絡(luò)的完善。傳感系統(tǒng)的完善與否直接影響著整個農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運行。
農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)由感知層、傳輸層和處理層構(gòu)成。感知層的傳感器技術(shù)、條碼技術(shù)、全球定位等技術(shù)采集的數(shù)據(jù)信息通過傳輸層的有線、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和移動通信技術(shù)傳輸?shù)教幚韺拥霓r(nóng)業(yè)預(yù)測、診斷、控制、決策以及預(yù)警等智能化模塊。
感知層主要包括各類傳感器及節(jié)點技術(shù)、全球定位系統(tǒng)技術(shù)和條形碼技術(shù)等，實現(xiàn)對土壤水分、環(huán)境溫濕度、家禽水產(chǎn)健康狀況等信息的采集功能，是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。
目前，光溫水氣熱等環(huán)境傳感器應(yīng)用相對成熟，土壤傳感器是研究的熱點，通過電磁波反射或吸收能量水平的大小可判斷土壤結(jié)構(gòu)，根據(jù)離子選擇性膜電極與被測離子溶液間的點位輸出可測定土壤里的特定離子。利用光學(xué)和電磁學(xué)原理制成的動植物生命信息傳感器也是研究的熱點和難點之一。
當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的傳輸技術(shù)主要為無線和有線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及移動通信技術(shù)。其中，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用最為普遍，國外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已經(jīng)到了實踐階段。
荷蘭的一個農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到馬鈴薯生長環(huán)境的監(jiān)測中，生產(chǎn)者可根據(jù)監(jiān)測結(jié)果控制疫病，從而實現(xiàn)防患于未然。我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸技術(shù)處于試驗階段，有學(xué)者構(gòu)建無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對種植環(huán)境進行實時監(jiān)測，園區(qū)布置的傳感器節(jié)點可采集土壤與空氣的溫濕度、CO2 的濃度以及光照強度等參數(shù)。
農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)處理層的技術(shù)包括云計算、云服務(wù)和模塊決策，這個層面是將采集的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為實際的操作，利用控制模型和策略對相關(guān)農(nóng)業(yè)設(shè)施進行智能控制，比如打開水龍頭、關(guān)閉燈光、自動施肥等。
智能決策是預(yù)先把經(jīng)驗和專家知識輸入模塊，通過推理模擬思維，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)參考，比如對農(nóng)田肥力、灌溉、病蟲防治、動物飼料配方和園藝設(shè)施等方面提供技術(shù)支持。智能預(yù)警是以數(shù)學(xué)模型為手段，對實際不正常狀態(tài)進行報警，給出危害提醒。
按照監(jiān)測對象的不同，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以分為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)、動植物生命信息監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)機作業(yè)監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測與質(zhì)量安全追溯物聯(lián)網(wǎng)等。
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)，主要指利用傳感器技術(shù)采集和獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境各要素信息，如種植業(yè)中的光照、溫濕度，二氧化碳濃度、土壤肥力、土壤含水量等參數(shù)，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的酸堿度、溶解氧、氨、氮、濁度和電導(dǎo)率，畜禽養(yǎng)殖業(yè)中的氨氣、二氧化硫、粉塵等有害物質(zhì)濃度等參數(shù)，通過對采集信息的分析決策來指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的調(diào)控，實現(xiàn)種養(yǎng)殖業(yè)的高產(chǎn)高效。
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，需要在高溫、高濕、低溫、雨水等惡劣多變環(huán)境下連續(xù)不間斷運行，且傳感器節(jié)點布置稀疏不規(guī)則，布線不方便，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)簡單、無需布線，具有低成本、靈活的優(yōu)勢，成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要應(yīng)用方式。
對植物信息采集的研究主要包括表觀可視信息的獲取和內(nèi)在信息的獲取，表觀信息如作物苗情長勢、病蟲害、果實膨大狀況、生物量、莖干直徑、葉面積等信息，內(nèi)在信息包括葉綠素含量、作物氮素、光合速率、種子活力、葉片溫濕度等，主要監(jiān)測手段為光譜技術(shù)及圖像分析等；
對動物生命信息的監(jiān)測主要包括動物的體溫、體重、行為、運動量、取食量、疾病信息等，通過相關(guān)監(jiān)測，了解動物自身的生理狀況和營養(yǎng)狀況以及對外界環(huán)境條件的適應(yīng)能力，確保動物個體健康生長，主要監(jiān)測手段包括動物本體監(jiān)測傳感器、視頻分析等。
近年來隨著土地流轉(zhuǎn)的進行，農(nóng)機作業(yè)范圍不斷擴大，農(nóng)機作業(yè)信息滯后、時效性差、缺乏有效的監(jiān)管手段，機收的組織者和參與者對信息快捷、準(zhǔn)確、詳細(xì)的要求難以滿足等問題逐漸突顯。
如何通過技術(shù)手段有效地進行農(nóng)機作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與調(diào)度，提高工作效率和作業(yè)質(zhì)量尤其是保障農(nóng)機夜間作業(yè)質(zhì)量和農(nóng)機裝備的智能化水平，是農(nóng)機物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的迫切需求之一。農(nóng)機物聯(lián)網(wǎng)主要研究方向包括農(nóng)機作業(yè)導(dǎo)航自動駕駛技術(shù)、農(nóng)機具遠(yuǎn)程監(jiān)控與調(diào)度、農(nóng)機作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控等方面。
農(nóng)產(chǎn)品信息感知技術(shù)主要包括農(nóng)產(chǎn)品顏色、大小、形狀及缺陷損傷等外觀信息和農(nóng)產(chǎn)品成熟度、糖度、酸度、硬度、農(nóng)藥殘留等內(nèi)在品質(zhì)信息。
農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與追溯對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的運用集中在農(nóng)產(chǎn)品倉儲及農(nóng)產(chǎn)品物流配送等環(huán)節(jié)，通過電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)、條形碼技術(shù)和RFID 電子標(biāo)簽等技術(shù)實現(xiàn)物品的自動識別和出入庫，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對倉儲車間及物流配送車輛進行實時監(jiān)控，從而實現(xiàn)主要農(nóng)產(chǎn)品來源可追溯，去向可追蹤的目標(biāo)。
在未來，隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不斷深入，從政府推動企業(yè)變革轉(zhuǎn)變?yōu)槠髽I(yè)主動變革，這是未來農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)化的終極趨勢。未來有部分企業(yè)將會依靠大量農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的分析、共享，挖掘利用來賺錢，改變農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)方式和消費方式。
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