38-杨峥-物联网农业中应用

　物联网在农业中的应用

　一、物联网简介

　物联网的概念是在 1999 年提出的，物联网的英文名：

　Internet of Things（IOT），也称为 Web of Things。被视为互联网的应用扩展，应用创新是物联网的发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。2005 年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟发布了《ITU 互联网报告 2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。

　物联网是在计算机互联网的基础上，利用 RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

　而 RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID 标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

　物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。

　物联网应用技术正在全球范围内快速增长，随着通信设备、管理软件等相关技术的深化，物联网相关产品成本的下降，物联网业务将逐渐走向全面应用。中国政府也将 M2M 相关产业正式纳入国家《信息产业技术发展十一五规划及 2020 年中长期规划纲要十一五规划》重点扶持项目。我国无线网络已经覆盖了广大城乡，无线网络是实现物联网必不可少的基础设施，

　随时随地、无处不在的无线网络也为农业物联网技术在农业信息化中的应用推广奠定了基础。可以看出，农业无疑是物联网应用的重要领地，但在实际生产应用中尚面临诸多问题亟待发展解决，比如数据安全、传感器安装分布、系统维护、偏远恶劣环境下的电源问题等等。据美国一间研究机构预测，物联网所带来的产业价值要比互联网大几十倍，巨大的经济利益必然激烈的技术竞争。全球科技大国先后都提出了物联网发展战略，掀起了新一轮的物联网浪潮。2009 年国务院指出要着力突破传感网、物联网关键技术。过恁个大著名高校和研发机构竞相跃跃欲试、蓄势待发。许多省份也陆续提出了相应的发展战略，并纷纷试建示范工程。农业物联网作为国家物联网发展的重要组成部分，一定要抓住机遇，有所作为。要结合中国农业特点和国情，尽早谋划未来，凝练发展重点，实现关键核心技术和共性技术的突破与创新，在国际舞台上占有一席之地。同时也需要指出，我国农业物联网的建设一定要注重脚踏实地，打好基础，在做好顶层设计的同时，要抓好示范应用和实际案例的培育，以应用促进步，切实推动我国物联网稳健发展。展望未来，国家和政府已经提出了发展物联网“感知中国”的宏伟目标，同时也为构建农业物联网“感知农业”指明了方向。通过发展农业物联网打造物联网农业，一定能在物联网现代化建设中实现全面感知、稳定传输、智能管理的理想。

　二、 农业物联网的简介

　农业物联网，即在大棚控制系统中，运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、PH 值传感器、光传感器、CO2 传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH 值、光照强度、土壤养分、CO2 浓度等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员

　在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件，可以为温室精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。

　随着世界各国政府对物联网行业的的政策倾斜和企业的大力支持和投入，物联网产业被急速的催生，根据国内外的数据显示，物联网从 1999 年至今进行了极大的发展渗透进每一个行业领域。可以预见到的是越来越多的行业领域以及技术、应用会和物联网产生交叉，向物联方向转变优化已经成为了时代的发展方向，物联网的发展，科技融合的加快。

　农业物联网被世界公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。他是以感知为前提，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。在这背后，则是在物体上植入各种微型芯片，用这些传感器获取物理世界的各种信息，再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网路交互传递，从而实现对世界的感知。

　传统农业，浇水、施肥、打药，农民全凭经验、靠感觉。如今，设施农业生产基地，看到的却是另一番景象:瓜果蔬菜该不该浇水？施肥、打药，怎样保持精确的浓度？温度、湿度、光照、二氧化碳浓度，如何实行按需供给？一系列作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题，都有信息化智能监控系统实时定量“精确”把关，农民只需按个开关，做个选择，或是完全听“指令”，就能种好菜、养好花。

　三、案例介绍

　近年来，国内食品安全问题层出不穷，这些事件引起了社会的极大关注，之所以问题频发，主要是农产品从生产到销售缺乏监管，消费者的知情权较少，如果加大对农副产品从生产到流通整个流程的监管，则可以将食品问题概率降至最低，而物联网技术则可在这方面发挥比较重要的作用，

　建立从生产―加工―运输―销售全过程的监控和追踪系统，确保农产品的品质和安全。目前国内已经出现了一些应用实例。

　应用案例一：

　江苏省宜兴市高塍镇素以养殖大闸蟹闻名，养殖水域超 5 万亩。然而，随着养殖规模的不断扩大，蟹农们普遍反映，由于人手不足，蟹苗的存活率和螃蟹养殖的质量受到影响。

　远程增氧、智能投喂、预警资讯，在蟹农们的眼里，以往繁琐劳累的工作，如今通过物联网技术平台都可以实现，不仅管理更轻松，收益也更高了。蟹农通过互联网、手机终端登录“水产养殖监控管理系统”，就可随时随地了解养殖塘内的溶氧量、温度、水质等指标参数。一旦发现某区域溶氧指标预警，只需点击“开启增氧器”，就可实现远程操控。

　应用案例二：

　在北京大兴精准农业示范区，处处体验到物联网"感知"精准农业技术。采育镇鲜切花生产基地中控室，温室环境监控大屏挂在墙上。数字频闪的表格中，59 栋温室内的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度一目了然。

　突然，A1 棚湿度显示由绿变红:85%！技术员立刻开启一旁的网络视频语音监控系统，点击“一排温室发令”:“湿度大了，请开风口和天窗！” 视频画面上，一名农民操作员立即行动起来。

　10 分钟后，系统传来语音回复:“全部打开。“大屏幕上，红色数字随即下滑，很快恢复成绿色:70%。”这些实时监控的环境指标可以自动报警，绿色表示正常，红色即为报警。”市农科院农业信息技术研究中心陈立平博士介绍，这套温室环境监测与智能控制系统，通过室内传感器“捕捉”各项数据，经数据采集控制器汇总、中控室电脑分析处理，结果即时显示在屏幕上。管理人员通过另一项技术--视频语音监控系统随时指挥。基地

　经理李春贵务农 20 多年，算是一把好手，现在却全听“系统”指挥。他说:“以前都凭感觉，觉得温室冷了就加温，觉得暗了就补光。智能监控下的科学数据，大伙都服！” 像采育镇鲜切花生产基地这样，大兴已在 5 个镇、6 个村示范推广精准农业技术，智能温室娃娃、室外气象自动监测、负水头精准灌溉、液肥精准施用、静电精准喷药……16 项信息化专利技术，实时定量监控农作物在不同生长周期所需的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等，调节水肥药的投入，帮助农民实现更高层次的精耕细作。

　应用案例三：

　为提高种植效率，苍山县在现代农业示范园引进了浙江托普农业物联网技术,在其所建设的蔬菜大棚中全部安装农业物联网监测设备，通过农业“物联网”技术实时监测大棚蔬菜温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等生长环境,根据产生的智能监测信息对蔬菜进行精确管理，通过无线传感器对温室环境进行自动和手动调节，温度高了自动开启风机等设备进行降温，通过土壤湿度传感器对灌溉自动控制，达到该浇水的时候浇水，该施肥的时候施肥，完全实现自动化，促进有机高效农业发展。装上一个小小的无线传感器，大棚里的蔬菜就会说话、有感觉、有思想了，大棚里的温度高了它会警告你，土壤里的湿度低了它会通知你，更准确地告诉你它的需求。

　“使用物联网以后，我们马上就能和大棚里的蔬菜"对话"了。”走进大棚内，农技师说，“蔬菜它需要什么温度？什么时候要浇水？什么时候要施肥？浇多少水？施多少肥？你并不完全知道，或是只知道个大概。但是装上一个小小的传感器，它就会说话、有感觉、有思想了，大棚里的温度高了它会警告你，土壤里的湿度低了它会通知你，更准确地告诉你它的需求，使大棚内植物所需要的生长环境永远保持在最佳状态。”

　农技师对于“物联网”多少知道一些。还指着棚里靠近中间位置架起了一副“天线”，上面挂着几个小盒子，说“这就是传感器，分别采集环境温度、湿度、土壤温度、水分、光照以及二氧化碳浓度，每隔 5 分钟采集一次数据，通过智能传感器与嵌入 3G 模块的无线物联网网关，发送到上位机系统。”呵呵，农技师知道的还是蛮具体的。

　农技师现在只要坐在办公室里，笔记本或者电脑的页面停留在几片蔬菜叶子上，用鼠标一点点拉近，可以很清晰地看到叶片上趴着几只小蚜虫。这样农技师通过物联网的远程监控系统发现了“敌情”，可以立即给棚里的农业工人提了个醒。早点做防护措施。

　物联网在农业领域中具有远大的应用前景。在农田、果园等大规模生产方面，如何把农业小环境的温度、湿度、光照、降雨量等，土壤的有机质含量、温湿度、重金属含量、PH 值等，以及植物生长特征等信息进行实时获取传输并利用，对于科学施肥、灌溉作业来说具有非常重要的意义。在生鲜农产品流通方面，需要对储运环境的温度和农产品的水分进行控制，环境温度过高可能会发生大批农产品的腐烂，水分不足品质会受到影响，在这个环节要借助物联网的帮助。还有一类具有典型意义的应用时工厂化健康养殖作业，需要通过物联网技术实现畜禽、水产养殖环境的动态监测于控制。加大投入力度发展物联网技术是很有必要，也很有前途的。