時間:2022-04-23 09:29:16
導語:在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)論文的撰寫旅程中,學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
摘要:近年來,我國農(nóng)業(yè)正處在從傳統(tǒng)生產(chǎn)模式向現(xiàn)代化生產(chǎn)模式的進程之中,農(nóng)業(yè)需要用現(xiàn)代化設(shè)備來裝備,利用現(xiàn)代技術(shù)水平進行武裝,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展就為智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了良好的技術(shù)職稱。本文主要針對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用進行分析。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);智能農(nóng)業(yè);應(yīng)用
隨著社會的飛速發(fā)展和科技水平的不斷提高,信息化產(chǎn)業(yè)在繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)以及移動通信后出現(xiàn)了第三次改革的浪潮----物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)從字面意思理解為兩個物體相互連接的互聯(lián)網(wǎng),就是將任意的兩個物體通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接在一起,以達到傳遞信息的目的。智能農(nóng)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是指在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中,通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的各種傳感器構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),通過這個系統(tǒng)對農(nóng)作物科學監(jiān)測、科學種植、科學管理,農(nóng)戶足不出戶的就可以對農(nóng)田進行管理,這樣既可以解放勞動力,又利于提高農(nóng)作物的產(chǎn)量,推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展。
一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中發(fā)展現(xiàn)狀
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷深入發(fā)展,一些發(fā)達國家已經(jīng)在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)、流通領(lǐng)域和養(yǎng)殖業(yè)方面逐步推廣這項技術(shù)。智能農(nóng)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要包括信息感知、信息傳輸、信息應(yīng)用三個結(jié)構(gòu)層面。信息感知技術(shù)就是通過把各種傳感器的節(jié)點相互連接來獲取農(nóng)田的基本數(shù)據(jù),及時掌握農(nóng)田的信息變化。信息傳輸技術(shù)就是通過各種方式利用傳感器接收信息,或者通過通信協(xié)議信息,使接收信息的范圍進一步擴大。信息應(yīng)用技術(shù)就是把獲取的數(shù)據(jù)進行整理匯總,歸納出科學管理方法,用于指導農(nóng)田管理。
二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
隨著中國經(jīng)濟近30年來的快速發(fā)展,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源緊缺和農(nóng)業(yè)對資源消耗過大的問題對農(nóng)業(yè)發(fā)展的制約愈發(fā)明顯。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將先進的傳感、通信和數(shù)據(jù)處理等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,構(gòu)建智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng),是解決農(nóng)業(yè)發(fā)展滯后問題的有效方法。
1.在農(nóng)業(yè)資源利用方面的應(yīng)用。近年來,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,我國充分利用GPS定位技術(shù)對土壤含水量、土壤溫度、光照進行采集,對農(nóng)作物施肥、病蟲害的防治、農(nóng)田管理以及農(nóng)業(yè)環(huán)境污染狀態(tài)進行監(jiān)測以獲取更準確的信息。通過這些信息的分析,可以歸納總結(jié)出解決方法,用于指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理。
2.在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境方面的應(yīng)用。我國在重視農(nóng)業(yè)發(fā)展的同時,也非常注重對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的保護。我國在建立了農(nóng)業(yè)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng),對各地的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境進行全天候的監(jiān)測,并建立了對大氣和水環(huán)境的監(jiān)測系統(tǒng),實時監(jiān)測一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等有害氣體和水溫、水質(zhì)等參數(shù)。
3.在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理方面的應(yīng)用。我國把農(nóng)業(yè)管理經(jīng)驗與高新技術(shù)緊密相結(jié)合,以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細化管理。我國在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面已經(jīng)建立了智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),能實時動態(tài)的監(jiān)測水產(chǎn)品生長情況,及時發(fā)現(xiàn)問題,快速找到解決方法。同時我國設(shè)施農(nóng)業(yè)方面也取得進展,研制出了合理分配農(nóng)機資源的調(diào)度系統(tǒng),尤其在秋收時期,能合理調(diào)度各地區(qū)的農(nóng)機具,使農(nóng)機具得到最大限度的利用。
4.在農(nóng)產(chǎn)品安全溯源方面的應(yīng)用。隨著人們生活水平和質(zhì)量的提高,人們對食品安全的關(guān)注度越來越高。為了保證人們能吃上放心的食品,國家建立了農(nóng)產(chǎn)品安全溯源系統(tǒng)。這個系統(tǒng)主要是通過條碼、IC卡等技術(shù),對農(nóng)產(chǎn)品從源頭開始直到到消費者手中都進行全程監(jiān)測,消費者可以隨時隨地的查看農(nóng)產(chǎn)品每個流程的基本情況。
三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中的發(fā)展趨勢
現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)只是應(yīng)用在農(nóng)作物的育秧方面,即通過電腦對田間設(shè)備實行遠程控制,及時了解田間的溫度、濕度、光照等數(shù)據(jù),當出現(xiàn)警戒值時,自動調(diào)控設(shè)備進行智能調(diào)節(jié)。在不久的將來,我們還可以通過更精密的傳感器和更嚴密的控制系統(tǒng),對各個階段獲得的數(shù)據(jù)進行科學分析,以期得到更好的結(jié)果。未來幾年,在農(nóng)作物的灌溉階段,我們可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),并結(jié)合水庫的水位、天氣和農(nóng)田干旱情況,進行合理灌溉。在農(nóng)作物的收割階段,可以利用農(nóng)機資源的調(diào)度系統(tǒng),及時掌握農(nóng)機具的工作情況和具體位置,對農(nóng)機具進行合理調(diào)度和實時監(jiān)控,以實現(xiàn)農(nóng)機具工作效率最大化。在農(nóng)作物運輸階段,利用車輛的定位系統(tǒng),及時了解車輛的行進路線和運行狀態(tài),通過實時畫面和傳回的數(shù)據(jù)了解車廂內(nèi)的情況,及時調(diào)整車廂的溫度,并安裝防盜系統(tǒng)。在農(nóng)作物的存儲階段,通過全球眼或電腦進行遠程控制,及時了解糧庫內(nèi)溫濕度的變化情況,并通過自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達到室內(nèi)溫濕度的平衡,為把糧食安全送到消費者手中保駕護航。在農(nóng)產(chǎn)品加工階段,繼續(xù)加大對食品溯源系統(tǒng)的開發(fā)力度,使其廣泛應(yīng)用到對綠色食品的加工檢測上,用于乳制品生產(chǎn)的追溯源頭上,用于出口農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)及貿(mào)易上。當然,未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用還很多,還會朝著更加智能化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展。
四、結(jié)語
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)屬于一種新型的技術(shù),屬于智能技術(shù)的核心,也是新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的典型使用,但是,就現(xiàn)階段我國的實際情況來看,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還未形成系統(tǒng)的技術(shù)體系。本文從實用性角度出發(fā),針對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用進行了深入的分析,結(jié)果顯示,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中有著巨大的應(yīng)用前景,相信在不久的將來,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定可以成為輔助我國農(nóng)業(yè)技術(shù)水平發(fā)展的核心技術(shù)。
作者:段靈鑫 單位:湖南省長沙市南雅中學
[提要]目前,農(nóng)業(yè)信息化已成為各國發(fā)展農(nóng)業(yè)的重要戰(zhàn)略,且均有自己國家的特色。中國作為農(nóng)業(yè)大國,加緊進行農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)顯得尤為重要。而在農(nóng)業(yè)信息化中,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是最重要、最突出的內(nèi)容。本文以農(nóng)業(yè)信息化為背景,主要介紹國內(nèi)外農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展情況以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用情況,還歸納總結(jié)國內(nèi)學者關(guān)于影響物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采納的因素的研究。
關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)信息化;物聯(lián)網(wǎng);應(yīng)用
一、國外文獻綜述
(一)發(fā)達國家農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展情況1、美、法兩國不同的農(nóng)業(yè)信息化服務(wù)模式。美國實現(xiàn)集約化的農(nóng)業(yè)信息化生產(chǎn)方式,依托的是高度發(fā)達的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)體系,主要體現(xiàn)在:“政府投入型”為主的投入模式,包括重點投資基礎(chǔ)設(shè)施而不是農(nóng)作物和提供低息貸款;“政府主導型”的組織模式,包括政府主導的農(nóng)業(yè)信息化組織結(jié)構(gòu)和完善的法律規(guī)章制度體系;現(xiàn)代信息技術(shù)的信息傳播方式,包括網(wǎng)絡(luò)媒體、電話服務(wù)和圖書館查詢。法國作為歐盟最大的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)國,與美國相比,雖然起點比較低但是發(fā)展速度快,這得益于其成功的農(nóng)業(yè)信息化服務(wù)體系:一是“政府型+商業(yè)型”的投入模式,這種雙方面的資源投入擴大了資金來源,相關(guān)企業(yè)通過這種方式進行投資獲益,也鼓勵了他們繼續(xù)投資;二是“多方合作型”的組織模式,法國服務(wù)主體眾多,包括各級農(nóng)業(yè)部門、農(nóng)業(yè)事業(yè)聯(lián)盟、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)協(xié)會、農(nóng)商會等,他們在服務(wù)內(nèi)容、對象、規(guī)模上各自有所側(cè)重,形成互補;三是“傳統(tǒng)+現(xiàn)代”的信息傳播服務(wù)模式,除了網(wǎng)絡(luò)媒體、電話、圖書館之外,主要還有會議、廣播、報紙、刊物、傳真等形式,呈現(xiàn)出分散、直接、多渠道的特征;四是不斷完善的法律法規(guī)等制度保障體系。2、美、德先進的農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)體系。美國在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息化其他技術(shù)集成的基礎(chǔ)上形成了成熟的精準農(nóng)業(yè),主要應(yīng)用的技術(shù)有農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)。同時,先進的農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得近20%的農(nóng)場主選擇網(wǎng)上交易,農(nóng)業(yè)電子商務(wù)占總電子商務(wù)的8%,在所有行業(yè)中排行第五。德國在農(nóng)業(yè)信息采集、存儲、處理決策和控制方面均運用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和其他信息化技術(shù),并注重技術(shù)之間的集成,以保環(huán)境促發(fā)展為目的。
(二)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用情況。MichaelChui、MarkusLofflerandRogerRoberts(2010)認為可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強對員工行為的感知,以此來改善公司管理。同時,運用物聯(lián)網(wǎng)的傳感器驅(qū)動的決策分析,將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于石油和天然氣行業(yè),可以降低開發(fā)成本。RFID技術(shù)應(yīng)用于零售業(yè)可以改善供應(yīng)鏈管理、縮短零售周期、提高供應(yīng)鏈可見度、提高企業(yè)知名度和未來盈利能力。未來在零售行業(yè)中RFID技術(shù)有望取代條形碼技術(shù),因為它不需要操作人員的視線關(guān)注并能夠提供更多功能,提高了處理速度和效率。而專業(yè)技術(shù)的缺乏、不確定性和復雜性也是RFID技術(shù)帶來的風險。
二、國內(nèi)文獻綜述
(一)我國農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展情況。在農(nóng)業(yè)信息化服務(wù)體系方面,我國采用的是“政府主導型”投入模式,主要包括:屬于無償放款的撥款方式;使資金得到高效、有償使用的貸款方式;補貼、補助和貼息方式。組織模式是以國家農(nóng)業(yè)部門為主導,其他涉農(nóng)部門為輔。信息傳播模式在傳統(tǒng)方式的基礎(chǔ)上,不斷投入使用先進的農(nóng)業(yè)信息傳播方式,比如“三電合一”“、百萬農(nóng)民上網(wǎng)工程”“、農(nóng)報110”等。在農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)體系方面,我國農(nóng)業(yè)信息采集、傳輸、存儲、處理決策方面的技術(shù)得到深化,借鑒國外先進經(jīng)驗,探索了一系列適合我國農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的項目,使相關(guān)技術(shù)落地生根;一些集成化技術(shù)已應(yīng)用于精準農(nóng)業(yè)。廣東省發(fā)展農(nóng)業(yè)信息化在區(qū)位、資源、政策、經(jīng)濟上占有得天獨厚的優(yōu)勢,已經(jīng)初步建立了比較健全的省、市(地)、縣(市、區(qū))和鄉(xiāng)鎮(zhèn)四級農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)體系。河北省也已初步建立了全省性、區(qū)域性和特色農(nóng)業(yè)網(wǎng)站三大類網(wǎng)站,并在“十二五”期間全力推進全省農(nóng)業(yè)信息化“114工程”,進一步完善農(nóng)業(yè)信息化體系。
(二)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)方面的研究。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的感知、傳輸技術(shù)已成功應(yīng)用于大田種植、設(shè)施園藝以及農(nóng)產(chǎn)品物流等方面。傳感器可以感知采集目標檢測區(qū)內(nèi)的空氣溫濕度、土壤溫濕度、二氧化碳濃度、光照強度等,為精準農(nóng)業(yè)、溫室種植環(huán)境監(jiān)控提供了有效的解決方案。中國移動依托土壤墑情和作物用水規(guī)律研發(fā)出智能化滴灌控制系統(tǒng),解決了新疆石河子墾區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水利用率低的問題。利用二維條碼和RFID技術(shù)可以建立農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)。中國電信建立智能農(nóng)業(yè)倉儲管理與溯源平臺,提升了企業(yè)食品安全意識和消費者信任感。北京派得偉公司參與了科技部“農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)測控系統(tǒng)”重大項目,實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)傳感感知、傳輸通訊和分析處理功能。農(nóng)戶可以通過移動客戶端查看數(shù)據(jù)進行相關(guān)操作,在此基礎(chǔ)上還可以農(nóng)產(chǎn)品供求信息,通過音視頻互動方式與農(nóng)業(yè)專家進行線上交流,為作物病害進行遠程診斷。
(三)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生活方面的應(yīng)用情況1、交通領(lǐng)域。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立公交無線視頻監(jiān)控平臺,通過安裝GPS定位系統(tǒng)和車載監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對車輛的實時監(jiān)控和調(diào)度。另外,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以控制車輛行駛狀態(tài)、在高速公路上不停車使用ETC收費,等等。2、房地產(chǎn)領(lǐng)域。通過互聯(lián)網(wǎng)等通訊技術(shù)將傳感器安置于地產(chǎn)開發(fā)涉及到的人員和物體、機器及各種終端設(shè)備,將小區(qū)醫(yī)院、幼兒園、停車場等公共場所、設(shè)施的信息上傳、匯總,實現(xiàn)人與物、物與物的互通,達到遠程控制和智能化管理。3、醫(yī)療領(lǐng)域。未來的小區(qū)以及家庭內(nèi)部將建立起與醫(yī)療機構(gòu)的互通互診的健康檢查系統(tǒng),使醫(yī)生通過網(wǎng)絡(luò)就可以對在社區(qū)內(nèi)的患者進行簡單的診治。浙江大學附屬一院何前鋒提出了簡約數(shù)字醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng),認為醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)是以醫(yī)生、病人、藥品、醫(yī)療器械為代表的“物”,同基于一定標準的工作流程的“網(wǎng)”之間信息的交互。4、物流領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改變了物流信息的采集方式,改變了從生產(chǎn)、運輸、倉儲到銷售各環(huán)節(jié)的物品流動監(jiān)控、動態(tài)協(xié)調(diào)的管理水平,極大地提高了物流效率。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以建立集物流配載、電子商務(wù)、資金質(zhì)押、信息跟蹤、倉儲管理、安保警備、海關(guān)安檢等功能為一體的綜合的物流信息服務(wù)平臺。
(四)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展仍存在的問題1、信息集成技術(shù)落后,信息共享渠道不通暢。使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù),用目前的存儲方法保存會占用很大的硬盤空間,存儲成本也比較高。同時,由于部分鄉(xiāng)村通訊手段非常落后,很容易形成“信息孤島”問題,信息難以實現(xiàn)共享、流通困難。相關(guān)產(chǎn)業(yè)、相似流程的信息不能共享,缺少借鑒、重復作業(yè)增加了成本,提高了失敗率。2、商業(yè)模式待完善,相對成本較高。目前,我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式有三種:政府支持的示范性項目、物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)做的示范性推廣項目、國有大型農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目。在這三種模式下,不論由誰提供資金,都存在著相對成本高、產(chǎn)業(yè)鏈成員參與不主動的問題。所以,構(gòu)建穩(wěn)定共贏、規(guī)?;⒂欣蓤D的物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式是推廣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)非常重要的部分。相對成本較高:一是人力成本較低;二是采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成本較高。用整套的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來代替人工勞動力,投入必然會增加,尤其是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,這一點成為阻礙物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推廣的重要因素。3、開放性不足,規(guī)?;瘧?yīng)用少。目前,我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用主要局限在小規(guī)模、企業(yè)內(nèi)部,大規(guī)模的、企業(yè)之間的甚至是跨境的應(yīng)用并沒有非常成功的案例。4、技術(shù)標準不一致。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新興技術(shù),在初期推廣的過程中,信息采集、傳輸、人機互交接口的技術(shù)標準不一致,各個標準組織比較分散,缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào),導致上下游企業(yè)之間不能進行有效的合作。對于廠商而言,缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標準參照,不能進行大規(guī)模生產(chǎn),進而影響終端產(chǎn)品的穩(wěn)定性和成本。5、相關(guān)法律法規(guī)仍有待健全。工信部雖在2011年提出《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,就我國2011~2015年物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要任務(wù)、保障措施等給出了明確的指示,但針對各省市具體環(huán)境、現(xiàn)實背景的更細化的政策文件仍有待完善。各級政府也缺少比較詳細的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃,使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推廣大多只是紙上談兵。
(五)影響物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的因素研究??偨Y(jié)眾多專家學者的觀點,基于Tornatzky和Fleischer提出的技術(shù)組織環(huán)境(TOE)分析框架分析物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的影響因素。1、技術(shù)本身特性(T)。主要包括技術(shù)的復雜性、兼容性、感知效益和成本等。首先,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的復雜性與接觸物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一線人員本身的素質(zhì)、能力掛鉤。在各行業(yè)(尤其是農(nóng)業(yè))中推廣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實地操作人員對該技術(shù)的理解程度、熟練程度直接影響到推廣成效。若技術(shù)太過復雜,會增加了人員操作的難度、降低操作人員的信心,導致抵觸心理的產(chǎn)生;其次,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的兼容性決定了推廣的規(guī)模。兼容性好的技術(shù)可以快速、有效地與原有企業(yè)、其他上下游企業(yè)業(yè)務(wù)流程契合;最后,感知效益和成本是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推廣的決定性因素。帶有明顯營利性質(zhì)的企業(yè)最看重的因素:一是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是否減少了人力成本、提高了運行效率;二是增加硬件設(shè)施成本以及相關(guān)維護成本是否不大于原先的人力成本。2、所處組織特征(O)。就是指企業(yè)規(guī)模、高層支持、技術(shù)知識、供應(yīng)鏈企業(yè)間相互信任等方面。規(guī)模較大的企業(yè),在面對新技術(shù)的推廣、實驗時有足夠的資金支持,包括購買硬件設(shè)備和聘請專業(yè)人員等;承擔新技術(shù)實驗失敗風險的能力也比小規(guī)模的企業(yè)要大些。高層決策人員對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)注和支持程度,相關(guān)人力、物流、財力的支出程度,也影響著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是否會被采納。供應(yīng)鏈企業(yè)之間較好的利益分配機制和風險分擔機制,對采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有正向促進作用;而眾企業(yè)若想共同推進新技術(shù)的采納,就需要相互之間的信任和協(xié)作。3、周圍環(huán)境因素(E)。主要包括競爭壓力和政府支持。競爭壓力一方面是由于同業(yè)企業(yè)采納物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),激烈的競爭導致企業(yè)不得不采納以跟上行業(yè)的整體步伐;另一方面是合作企業(yè)要求而應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。另外,政府方面在出臺一系列政策支持物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和推廣的基礎(chǔ)上,還需撥出專項資金來幫助更多的企業(yè)進行物聯(lián)網(wǎng)改革。政府政策的傾斜往往是具有超越一切其他因素的影響力的。
作者:宋晶晶 周明明 王俊芹 單位:河北農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟貿(mào)易學院
1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概述
“物聯(lián)網(wǎng)”這一概念,最早是在2005年的世界信息峰會上被提出的,在當時的峰會報告中明確指出了物聯(lián)網(wǎng)的時代將要來臨。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)、計算機技術(shù)與移動通信得到快速發(fā)展之后的新型的信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展,也是信息產(chǎn)業(yè)在未來的主要發(fā)展方向及產(chǎn)業(yè)調(diào)整、更新的核心發(fā)展動力。物聯(lián)網(wǎng)目前還沒有比較明確的標準化體系結(jié)構(gòu),一般來說,物聯(lián)網(wǎng)主要的體系結(jié)構(gòu)包括了感知結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用結(jié)構(gòu)。感知結(jié)構(gòu)主要是通過RFID技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)中的傳感器、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等,來對相應(yīng)的物品進行感知,在感知基礎(chǔ)上進行物品識別分析,之后再進行資源共享。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是物聯(lián)網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),具有比較重要的意義與價值,感知結(jié)構(gòu)采集到的物品信息都要被傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)再利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對這些信息進行相應(yīng)的計算分析。應(yīng)用結(jié)構(gòu)是物聯(lián)網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)中的輸出部分,主要是對信息進行最終決策,并且實現(xiàn)人物交互或物物交互。
2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化中的主要應(yīng)用
目前,隨著我國相關(guān)技術(shù)的不斷革新與深化發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國的各領(lǐng)域中都得到了較為廣泛的普及與應(yīng)用。我國目前正在大力推廣農(nóng)業(yè)信息化的建設(shè)工作,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化中的主要應(yīng)用就體現(xiàn)在以下幾個方面。
2.1農(nóng)業(yè)環(huán)境的監(jiān)控
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化中的應(yīng)用,首先就體現(xiàn)在對農(nóng)業(yè)環(huán)境的監(jiān)控方面。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)想要獲得最終成功,保證農(nóng)產(chǎn)品的整體質(zhì)量,就需要種植人員和農(nóng)業(yè)部門對農(nóng)業(yè)環(huán)境進行實時監(jiān)控,以此掌握農(nóng)業(yè)環(huán)境中的不斷變化的信息,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化種植提供相應(yīng)的科學依據(jù)。但是,傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控工作,一般都是靠人力監(jiān)控來進行,不僅需要耗費較多的人力資源,監(jiān)控效果的準確性也經(jīng)常得不到保證。應(yīng)用新型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的天氣狀況、作物土壤狀況等進行實時監(jiān)控,不僅可以保證監(jiān)控工作順利進行,還能實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的預(yù)警功能。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化中的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境進行監(jiān)控的時候,主要是利用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系中的智能化程度較高的傳感器。這種傳感器可以在任何時間對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的環(huán)境信息進行相應(yīng)的采集,并且將所采集到的數(shù)據(jù)進行傳輸,工作人員通過對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的分析就可以知道當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的具體情況,并提出針對性較強的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建議。
在利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對農(nóng)業(yè)環(huán)境中的天氣因素及水資源因素進行監(jiān)控的過程中,工作人員可以與當?shù)氐臍庀蟛块T進行合作,將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與氣象部門的信息技術(shù)進行實時結(jié)合,第一時間掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的天氣情況。在監(jiān)控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的水資源因素時,由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與氣象部門的預(yù)報技術(shù)進行了緊密結(jié)合,因此,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的降雨量、降水總量、具體的水位變化情況、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的水質(zhì)問題等都可以被物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行實時接收與傳遞。這樣一來,工作人員就可以及時掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的水資源因素,做好相應(yīng)的抗旱及防汛工作。某地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化工作中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的環(huán)境參數(shù)進行了實時的監(jiān)控與分析。該地農(nóng)業(yè)部門的工作人員利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的傳感器來監(jiān)控當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體溫度、光照時間、土壤成分與濕度、土壤的肥沃程度等。工作人員通過分析傳感器收集的數(shù)據(jù)就能實時掌握具體的環(huán)境參數(shù),并及時指導種植人員對農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)境進行改善,及時排查病蟲害等,保證了當?shù)噩F(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化工作的順利進行。
2.2遠程診斷
我國很多農(nóng)村地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作,存在比較分散、病蟲害多發(fā)、農(nóng)作物生長診斷困難等主要問題。這樣一來,農(nóng)業(yè)部門就可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來對農(nóng)作物進行遠程診斷。目前,我國的壽光蔬菜基地已經(jīng)在使用這種比較先進的物聯(lián)網(wǎng)診斷終端,來實現(xiàn)對農(nóng)作物的遠程診斷與分析工作。壽光蔬菜基地應(yīng)用的這種物聯(lián)網(wǎng)診斷終端,內(nèi)部主要包括了智能傳感器、傳輸網(wǎng)絡(luò)、專家診斷平臺等部分。該終端設(shè)備的前端主要利用傳感器來采集相應(yīng)的音頻與視頻,以此保證專家可以通過分析數(shù)據(jù)來進行相應(yīng)的對講,與此同時,專家可以通過該物聯(lián)網(wǎng)終端對種植戶進行遠程指導,幫助他們進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。壽光蔬菜基地應(yīng)用的這種物聯(lián)網(wǎng)遠程診斷終端,不僅提高了農(nóng)業(yè)診斷工作的效率,也保證了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體效果,獲得了較好的經(jīng)濟效益。
2.3保障農(nóng)產(chǎn)品安全
當前,我國農(nóng)產(chǎn)品安全事故頻發(fā),給人們造成了嚴重的心理負擔,也不利于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化工作的持續(xù)推進。在這樣的情況下,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來保障農(nóng)產(chǎn)品的安全,加強農(nóng)產(chǎn)品從種植生產(chǎn)到最終銷售的一系列監(jiān)管工作。這樣,就可以保證農(nóng)產(chǎn)品的流通過程處在嚴密的監(jiān)督之下,將食品安全事故發(fā)生概率降到最低。目前,我國已經(jīng)在豬肉等農(nóng)產(chǎn)品中開始利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實行食品安全監(jiān)管工作。一些地區(qū)的農(nóng)業(yè)部門在農(nóng)貿(mào)市場配備了帶有傳感、追蹤等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溯源系統(tǒng),消費者購買農(nóng)產(chǎn)品后會得到有溯源碼的憑條,并且根據(jù)憑條上的溯源碼來追查農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)地、質(zhì)量、檢疫情況等,有效保證了農(nóng)產(chǎn)品的安全。
3結(jié)論
我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展,必須要走現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化道路,將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與新型的信息化技術(shù)進行緊密結(jié)合,這樣才能保證農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)地位,保證農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的持續(xù)繁榮?;谶@樣的發(fā)展背景,在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就具有較強的現(xiàn)實意義。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息化中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在智能監(jiān)控分析、遠程診斷等方面,相關(guān)部門要采取行之有效的措施保證物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息化中的合理應(yīng)用,以此帶動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的整體建設(shè)發(fā)展。
作者:陳雷 單位:長春建筑學院電氣信息學院
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受自然因素的影響較大,而這些因素具有較大的不確定性,因此隨著經(jīng)濟與科技的發(fā)展,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對信息化技術(shù)的依賴程度越來越高,人們力求通過技術(shù)手段及時獲取自然環(huán)境的信息,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的科學性與有效性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有綜合性與智能性,其系統(tǒng)的建設(shè)能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展的實際需求,這一技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)中的應(yīng)用有著重要的現(xiàn)實意義。
1農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)的內(nèi)容
農(nóng)業(yè)信息化對整個社會的信息化發(fā)展有著重要的推動作用,目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)逐漸應(yīng)用到了遙感、網(wǎng)絡(luò)共享、信息處理、通訊、RFID等技術(shù),農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)能夠促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工到銷售的各個環(huán)節(jié)緊密的聯(lián)系在一起,從而促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的繁榮發(fā)展。農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)的內(nèi)容主要包括以下幾個方面。
1.1資源環(huán)境信息化
資源環(huán)境信息化的提出主要是因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對自然環(huán)境的依賴度較大,氣候、濕度、溫度、光照、溫差、降水、土壤等因素都對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際情況有極大的影響,因此為了促進農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展,應(yīng)當根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況建立農(nóng)業(yè)資源信息庫,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供給必要的關(guān)于資源與環(huán)境的信息。除了靜態(tài)的信息展示外,還應(yīng)當有動態(tài)化的信息收集,保證農(nóng)民能夠獲得實時有效的信息,從而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學性與有效性。
1.2生產(chǎn)管理信息化
在現(xiàn)代化發(fā)展的過程中,農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)與加工的目的主要是為了投入市場進行銷售,在這個過程中如果沒有合理的規(guī)劃與管理,那么就很容易導致生產(chǎn)、銷售等環(huán)節(jié)相互之間的脫節(jié),最終阻礙農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的進一步發(fā)展。因此在農(nóng)業(yè)發(fā)展的過程中應(yīng)當對生產(chǎn)以及經(jīng)營的過程予以全面的信息化管理,對農(nóng)作物種植、農(nóng)田管理、畜牧養(yǎng)殖、環(huán)境監(jiān)測等過程予以統(tǒng)一的規(guī)范化監(jiān)督,促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提升,實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)成本的節(jié)約以及對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益的提升,最終實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。
1.3經(jīng)濟發(fā)展信息化
經(jīng)濟發(fā)展上的信息化是指農(nóng)戶、農(nóng)村企業(yè)等各單位實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋,促進信息的共享與交流,通過通信設(shè)備,普通農(nóng)戶以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)都能夠獲得關(guān)于交通、環(huán)境、資源、經(jīng)濟建設(shè)等多方面的實時消息,同時通過網(wǎng)絡(luò)平臺,農(nóng)戶等還可以了解到政府最近的農(nóng)業(yè)政策與農(nóng)業(yè)信息,從而對自身的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動作出相應(yīng)的調(diào)整,保證生產(chǎn)經(jīng)營行為與國家的建設(shè)發(fā)展方向具有一致性。另外,信息化的網(wǎng)絡(luò)通信平臺還能夠加強農(nóng)村與外界的溝通,這在一定程度上有利于吸引外部企業(yè)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)進行投資。
1.4科技教育信息化
科技教育方面的信息化發(fā)展有利于為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)培養(yǎng)具有高素質(zhì)的人才,人才是推動農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要動力,因此需對人才的培養(yǎng)予以高度關(guān)注,教育的信息化發(fā)展能夠使農(nóng)民接觸到先進的技術(shù),從而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科技化水平??萍嫉男畔⒒侵咐靡跃W(wǎng)絡(luò)為依托的信息技術(shù)手段,將先進的農(nóng)業(yè)技術(shù)整合至網(wǎng)絡(luò)平臺,使農(nóng)民或從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的相關(guān)人員能夠在網(wǎng)絡(luò)上學習到先進的農(nóng)業(yè)技術(shù)并進行信息交流,從而推動農(nóng)業(yè)科研的發(fā)展與建設(shè)。
2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
2.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概況
物聯(lián)網(wǎng)屬于一種“有限網(wǎng)絡(luò)”,管理、控制等操作都針對特定的對象展開,它能利用網(wǎng)絡(luò)、識別器與傳感技術(shù)將不同的管理對象連接到一起,從而對對象進行決策、識別、感知、態(tài)勢判斷等方面的控制與管理,其操作具有綜合性與智能化的特征。物聯(lián)網(wǎng)中蘊含著大量的信息數(shù)據(jù),因此對信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通訊技術(shù)的要求與需求均相對較高。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可謂是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮,這一技術(shù)的發(fā)展不僅能夠推動進行的經(jīng)濟投資產(chǎn)生,還能夠使經(jīng)濟運行的效率得到提升,因此其效應(yīng)具有雙重性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實現(xiàn)人與物、人與人以及物與物之間交互聯(lián)系,它以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)并對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行了有效的延伸。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不是一種全新的技術(shù)手段,而是對具有先進性的計算機技術(shù)的整合,針對不同領(lǐng)域的需求,技術(shù)的應(yīng)用會做相應(yīng)的調(diào)整。
2.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對農(nóng)業(yè)信息化的影響
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進一步發(fā)展,農(nóng)業(yè)領(lǐng)域在信息化建設(shè)的過程中也開始應(yīng)用這一技術(shù)手段,而農(nóng)業(yè)具有一定的復雜性,影響因素較多,經(jīng)營較為分散且生產(chǎn)流程較長,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)r(nóng)業(yè)的發(fā)展情況進行整合,促進綠色農(nóng)業(yè)、高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)之上,農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)主要表現(xiàn)在農(nóng)產(chǎn)品的身份標識編碼上,農(nóng)產(chǎn)品自產(chǎn)生起就被賦予了唯一的、區(qū)別于其它產(chǎn)品的標識編碼,其信息資料可通過RFID技術(shù)進行采集與儲存,如果某一環(huán)節(jié)需要對產(chǎn)品予以數(shù)據(jù)分析,那么可通過對產(chǎn)品ID的分析或者對代碼的解析來獲得相關(guān)的信息資料,通過這種方式可以有效的對物品做出識別與判斷,同時可以對產(chǎn)品進行全程的跟蹤與管理。具體的以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)信息化結(jié)構(gòu)如圖2所示。
3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)中的應(yīng)用情況
3.1農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉
生產(chǎn)過程中對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用最為突出的環(huán)節(jié)當屬節(jié)水灌溉環(huán)節(jié),我國水資源分布不均,整體上呈現(xiàn)出匱乏的狀態(tài),為了滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求,研究人員應(yīng)當通過先進的技術(shù)手段創(chuàng)新灌溉方式,使灌溉既能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求,又能夠?qū)崿F(xiàn)水資源節(jié)約的目的。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下,農(nóng)業(yè)灌溉可以應(yīng)用具有自動化特征的控制系統(tǒng)進行操作,整個系統(tǒng)包括四個環(huán)節(jié),第一是信息采集,研究人員首先應(yīng)當對水資源的情況進行了解,因此需采集相關(guān)的信息資料;第二是分析加工,利用這一系統(tǒng)能夠?qū)Σ杉降男畔⑦M行分析,剔除無效信息,并對有效信息進行整合;第三是指導實踐,整合后的信息能夠為灌溉工作的展開提供有效的指導,使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員能夠確定灌溉量與灌溉方法;第四是信息反饋,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺能夠?qū)喔冗M度與效果進行有效的反饋,用戶也可以在這一平臺上對灌溉信息進行查詢。山西省應(yīng)縣的水資源就嚴重匱乏,為滿足農(nóng)業(yè)灌溉的需求,相關(guān)人員利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)了完善的灌溉控制系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠滿足制定用水計劃、管理水費、記錄灌溉進度、上傳灌溉信息等用戶需求,這一系統(tǒng)由總控室、集中控制室、電氣控制柜以及水泵組成,相關(guān)信息可通過RFID技術(shù)獲得,數(shù)據(jù)的傳輸、水泵的控制都可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成,人力、物力、財力等方面的投入均相對較少,這一系統(tǒng)的使用使農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與信息化的水平有了較大程度的提升。
3.2產(chǎn)品安全監(jiān)管
隨著生活水平的提升,人們對食品質(zhì)量與安全問題的關(guān)注度越來越高,尤其是毒豆芽、毒奶粉等問題被曝光后,消費者希望食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)能夠更加的科學化與規(guī)范化,此時相關(guān)部門也相應(yīng)的加強了食品安全質(zhì)量監(jiān)管的力度。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為農(nóng)業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)提供了新的監(jiān)管途徑,即可以利用RFID技術(shù)對產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷售的過程予以全面的管理與監(jiān)控,美國最先將這一技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),為了避免患有瘋牛病的牛流入市場,研究人員將RFID身份識別編碼從牛耳處植入,RFID系統(tǒng)中詳細記錄著每頭具有編碼的牛的資料信息,包括年齡、飼養(yǎng)情況、體重、患病史以及宰殺情況等。我國對這一技術(shù)的應(yīng)用始于2009年,為了保證豬肉的質(zhì)量,研究人員推出了“金卡豬”,即利用RFID技術(shù)為豬貼上對應(yīng)的“電子身份證”,從而實現(xiàn)對豬從飼養(yǎng)、防疫、加工,到流通與銷售的整個過程的監(jiān)控。這一監(jiān)控過程的完成主要依賴于EPC標準以及RFID技術(shù)。
3.3農(nóng)畜產(chǎn)品流通
農(nóng)產(chǎn)品流通的過程主要包括四個環(huán)節(jié),第一是在產(chǎn)地的處理,第二是裝載運輸,第三是在批發(fā)市場的銷售,第四是在零售市場的銷售,為了保證農(nóng)畜產(chǎn)品不脫離監(jiān)管的范圍,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)揮了巨大的作用,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有聯(lián)網(wǎng)、識別以及追溯的功能,因此在整個流通的過程中相關(guān)人員都能夠?qū)r(nóng)畜產(chǎn)品的去向予以全面的監(jiān)控。產(chǎn)品信息采集的過程不會耗費過多的時間,因此不會影響農(nóng)畜產(chǎn)品的銷售過程,同時物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠使農(nóng)畜產(chǎn)品供應(yīng)鏈共享與集成的水平得到有效的提升。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下,農(nóng)產(chǎn)品流通過程可以形成一條信息鏈,無論是生產(chǎn)環(huán)節(jié)還是產(chǎn)品供應(yīng)環(huán)節(jié),相關(guān)人員都需要先對產(chǎn)品的信息進行采集并上傳至對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫,保證信息更新的及時性與信息存儲的有效性。為了保證數(shù)據(jù)信息的安全性,數(shù)據(jù)庫會設(shè)置密碼,只有在供應(yīng)鏈上的各個環(huán)節(jié)上才能夠?qū)γ艽a進行共享。
3.4質(zhì)量安全追溯
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量與安全中的作用較為顯著,質(zhì)量安全追溯的過程中,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形成了高水平的技術(shù)體系,該體系由信息采集、傳輸、查詢這三個層次組成。首先,是采集信息的過程,以蔬菜生產(chǎn)為例,生產(chǎn)人員會將生產(chǎn)基地劃分為不同的地塊,然后對各地塊做編碼處理,并為之匹配相應(yīng)的IC卡,生產(chǎn)過程中的每項產(chǎn)品都會被賦予對應(yīng)的電子標簽,播種后每次施肥、澆水、除草的過程都需要通過終端記錄到IC卡中,通過終端進行操作能夠簡化數(shù)據(jù)采集與存儲的過程,避免投入過多的人力與財力,且數(shù)據(jù)收集的準確性將會得到較大的提升。其次是傳輸信息的過程,在生產(chǎn)基地,信息的收集通過終端與IC卡完成,IC卡相當于信息存儲的中介,而信息傳輸最終的目的地應(yīng)當是當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫,因此應(yīng)當定期對IC卡中的數(shù)據(jù)信息進行處理,即利用RFID技術(shù)將其通過計算機設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)信息數(shù)據(jù)庫平臺。最后是查詢信息的過程,在農(nóng)產(chǎn)品投入市場時間,相關(guān)人員可將物聯(lián)網(wǎng)上存儲的追溯碼進行轉(zhuǎn)換并生成標有追溯碼的標簽,并將這一標簽準確的粘貼到產(chǎn)品外包裝上,消費者可以通過物聯(lián)網(wǎng)平臺對產(chǎn)品信息進行查詢。
3.5農(nóng)業(yè)信息共享
農(nóng)業(yè)信息共享能夠加強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)與農(nóng)民之間的交流,從而激發(fā)新的思想與新技術(shù),可建立市級、縣級、鄉(xiāng)級等多層次的信息平臺,這樣既能保證農(nóng)業(yè)政策與信息的上傳下達,還能夠保證政府對民意的深入了解,上下層通力合作共同推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進一步發(fā)展。例如廣西省玉林市就利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打造了特色的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)體系,實現(xiàn)四級信息網(wǎng)聯(lián)動,即在市級設(shè)立農(nóng)業(yè)信息中心,在縣級設(shè)立農(nóng)業(yè)服務(wù)平臺,在鄉(xiāng)級或鎮(zhèn)級設(shè)置農(nóng)業(yè)信息站,在村內(nèi)設(shè)置信息員,這種服務(wù)體系的設(shè)置充分考慮了各級單位的實際情況,層級清晰,職責明確。具體來說,網(wǎng)絡(luò)信息平臺由各農(nóng)業(yè)企業(yè)的網(wǎng)站以及特色的農(nóng)業(yè)網(wǎng)站組成,各網(wǎng)站根據(jù)自身的定位與需求設(shè)置了不同的板塊,例如玉林市博白縣的竹芒編企業(yè)的門戶網(wǎng)站上就設(shè)置了聲訊服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)銷售等眾多模塊,同時為了滿足對外銷售的需求,網(wǎng)站還有專門的英文版。
3.6精準農(nóng)業(yè)發(fā)展
精準農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)精細化發(fā)展的目標之一,在信息化的發(fā)展過程中,相關(guān)人員可對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程予以定時、定量、定位以及空間變異管理。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、定位技術(shù)、遙感技術(shù)等先進的信息化技術(shù),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者可以對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境與條件予以綜合性的分析,如氣候、溫度、濕度、土壤等,并根據(jù)分析的結(jié)果制定合理的生產(chǎn)方案,對溫度、濕度等指標的制定都可以是定量的,總的來說,通過利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),農(nóng)業(yè)可以實現(xiàn)精準化發(fā)展,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者能夠科學的設(shè)定生產(chǎn)目標、對生產(chǎn)中的問題進行定位診斷、對生產(chǎn)方案進行優(yōu)化,并可利用先進的技術(shù)手段對農(nóng)業(yè)發(fā)展予以科學、規(guī)范的管理,使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不僅能夠取得較高的經(jīng)濟效益,還能夠獲得環(huán)境效益,實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的共贏。3S技術(shù)是精準農(nóng)業(yè)在發(fā)展的過程中應(yīng)用最多的技術(shù)手段,3S技術(shù)包括遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)以及全球定位系統(tǒng)。具體來說,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以標識出相關(guān)物體,然后感知物體的基本情況,通過對決策終端、顯示設(shè)備、計算機以及智能接口的連接實現(xiàn)信息資源的雙向反饋,最終保證對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的管控。
人與物以及物與物之間的交互溝通的實現(xiàn)依賴于終端設(shè)備以及通信技術(shù)。生態(tài)環(huán)境是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分,這一生態(tài)體系具有復雜性與開放性,種苗等農(nóng)產(chǎn)品原料、農(nóng)田與畜牧場等培養(yǎng)場地、氣候條件、灌溉條件、人為因素等都是農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的重要組成部分,為了對這些可控或不可控的因素進行最大限度的監(jiān)管與調(diào)整,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)利用3S技術(shù)對生產(chǎn)環(huán)境與生產(chǎn)過程予以實時的監(jiān)測,并對相關(guān)的信息進行收集與傳輸。通過實時的監(jiān)測,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)科學生產(chǎn)、災(zāi)害預(yù)防等目的。無錫市一農(nóng)業(yè)生態(tài)園就應(yīng)用了3S技術(shù),某陰雨天養(yǎng)殖戶史先生在距離生態(tài)園六十多公里的位置對園內(nèi)蟹池中的供氧機進行遠程操控,避免螃蟹發(fā)生缺氧的現(xiàn)象,使天氣對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響降低。該農(nóng)業(yè)生態(tài)園內(nèi)設(shè)有物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控中心,通過計算機屏幕生產(chǎn)人員就能夠?qū)︳~池、蟹池的實際情況予以監(jiān)測,并可以通過手機或者鼠標操作對供氧機的開閉進行調(diào)控,這種智能化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的應(yīng)用與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展密不可分。
作者:吳旭 單位:江蘇第二師范學院數(shù)信學院
0引言
一直以來,依靠農(nóng)藥化肥的大量投入是我國的農(nóng)作物高產(chǎn)量的主要途徑。在傳統(tǒng)種植中,化肥和水資源沒有被有效充分利用而隨地棄置,導致了大量養(yǎng)分損失并造成環(huán)境污染。目前,傳統(tǒng)生產(chǎn)模式仍然是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要方式,傳統(tǒng)耕種只能憑經(jīng)驗施肥灌溉,不僅浪費大量的人力物力,也對環(huán)境保護與水土保持構(gòu)成嚴重威脅,影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起,給智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來了新的動力,“物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)”應(yīng)運而生。它通過實時、動態(tài)的農(nóng)作物種植環(huán)境信息采集,實現(xiàn)快速、多維、多尺度的實時監(jiān)測,并在種植專家知識系統(tǒng)基礎(chǔ)上實現(xiàn)作物種植的智能灌溉、智能施肥與智能噴藥等自動控制。近年來,為了提高人們的生活水平豐富食物品種,溫室大棚種植起到了很大的作用。在農(nóng)作物種植環(huán)境中,對作物的種植有很大影響的環(huán)境因素主要有溫度、濕度、光照度、CO2濃度、PH值等,依靠傳統(tǒng)的人工控制方式要做到科學合理種植是十分困難的[1-5]。目前,在國內(nèi)實現(xiàn)上述環(huán)境因素自動監(jiān)控的系統(tǒng)還不多,國外具有多功能的大型連棟溫室控制系統(tǒng)價格偏貴,不適合國情。根據(jù)當前我國的現(xiàn)實情況,經(jīng)過科學分析和設(shè)計,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和寬帶網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢,設(shè)計完成了一套集智能監(jiān)測、智能決策和實時控制于一體的智慧農(nóng)業(yè)大棚信息化系統(tǒng)[3-5]。
1系統(tǒng)總體設(shè)計
智慧大棚系統(tǒng)可以實現(xiàn)大棚中大氣、土壤環(huán)境的實時監(jiān)測以及大棚內(nèi)人員出入和農(nóng)作物生長狀態(tài)的全天候監(jiān)控,并實現(xiàn)依據(jù)監(jiān)測信息自動灌溉和告警提示,經(jīng)Mesh寬帶網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),實現(xiàn)大范圍農(nóng)業(yè)大棚群的監(jiān)測與管理。從系統(tǒng)邏輯層面上,整個系統(tǒng)可以分成三個層:感知層,也就是前端感知信息的實時獲取,通過多達七種以上的傳感器,對大棚大氣與土壤環(huán)境實時監(jiān)測;傳輸層,實時將各種感知得到的信息和監(jiān)視視頻信息通過Mesh高速網(wǎng)絡(luò)可靠上傳到數(shù)據(jù)處理中心;應(yīng)用層,對上傳的各種數(shù)據(jù)進行處理并存貯,一是根據(jù)大氣與土壤感知信息來控制水泵起動灌溉,二是對包括視頻信息在內(nèi)的多種信息進行綜合處理,生成各種報告,依據(jù)設(shè)定閥值發(fā)出實時告警提示[6-10]。系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)如圖1。整個系統(tǒng)主要由大棚環(huán)境感知子系統(tǒng)、視頻實時監(jiān)控子系統(tǒng)、無線寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心四大子系統(tǒng)構(gòu)成。大棚環(huán)境感知子系統(tǒng)采用新型傳感器,可以監(jiān)測大氣的溫濕度、CO2含量、CO含量以及光照強度;同時可以監(jiān)測土壤的溫濕度、PH等環(huán)境參數(shù)[10-13]。視頻實時監(jiān)控子系統(tǒng)采用無線高清視頻監(jiān)控技術(shù)實現(xiàn)區(qū)域全天候監(jiān)控。智慧大棚系統(tǒng)采用了全新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),數(shù)據(jù)的傳輸采用無線自主網(wǎng)。每個智慧大棚作為一個系統(tǒng)實施子單元,所有從大棚來的信息通過自主建網(wǎng)的無線Mesh寬帶網(wǎng)絡(luò)上傳到數(shù)據(jù)處理中心,集中由數(shù)據(jù)中心處理顯示與反饋控制。另外,也可以利用Mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上WiFi模塊擴展,實現(xiàn)大棚內(nèi)移動終端實時訪問數(shù)據(jù)中心信息并具有一定的控制能力。全系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖2所示。
2系統(tǒng)實現(xiàn)方法與手段
2.1大棚內(nèi)無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
大棚環(huán)境感知子系統(tǒng)主要實時監(jiān)測大棚內(nèi)的兩類環(huán)境指標:棚內(nèi)大氣環(huán)境和棚內(nèi)土壤環(huán)境。通過在大棚內(nèi)實現(xiàn)一個無線傳感網(wǎng)絡(luò)來完成。無線傳感網(wǎng)是基于ZigBee協(xié)議的一種自組織無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),具有近距離、低功耗、低傳輸速率、低成本的特點。整個網(wǎng)絡(luò)由感知節(jié)點外加協(xié)調(diào)器節(jié)點組成,所有感知節(jié)點的感知數(shù)據(jù)經(jīng)多跳傳輸,最終匯聚到協(xié)調(diào)器節(jié)點向上傳輸,它能支持較多感知節(jié)點并且無線傳輸,比較適合大棚環(huán)境下的實時監(jiān)測[10]。感知節(jié)點(協(xié)調(diào)器)一般由傳感器模塊、控制模塊、通信模塊和電源模塊組成。節(jié)點的控制與通信模塊采用TI公司的MSP430F1611超低功耗MCU和CC2530通信MCU來實現(xiàn)。MSP430F1611是一個16位處理器,特點是低功耗、工作模式轉(zhuǎn)換快,具備強大的外設(shè)接口能力,16位定時器、多個ADC轉(zhuǎn)換器,一個或者兩個通用同步/異步串行通訊接口(USART)、I2C、DMA。CC2530是一款兼容IEEE802.15.4標準的SOC芯片,支持專有的IEEE802.15.4以及ZigBee、ZigBeePRO和ZigBeeRF4CE標準。中心工作頻率為2.4GHz,它提供了101dB的鏈路質(zhì)量,具有四種供電模式,接收器靈敏度高,抗干擾性能強。MSP430F1611與CC2530無線模塊之間通過SPI接口進行通信,MSP430F1611單片機的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3腳和CC2530的SSN、MISO、MOSI、SCK腳相連,實現(xiàn)主從式SPI通信,達到雙向交換數(shù)據(jù)通信的目的。對于協(xié)調(diào)器節(jié)點來說,沒有傳感器模塊,增加一個與上位機通信的模塊,可采用串行或RJ45接口通信等多種方式實現(xiàn)。節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。棚內(nèi)大氣環(huán)境的監(jiān)測項為:空氣溫濕度、CO2、CO、光照度。只有合適的光照、適量CO2、合理的溫濕度配合才能科學的、有效的、高產(chǎn)的種植出大棚農(nóng)作物。同時在大棚農(nóng)業(yè)的種植中,大量的CO氣體達到一定濃度時會對棚室蔬菜產(chǎn)生影響,易使作物受到傷害,過量的CO還危及到大棚內(nèi)的人身安全,因此對CO的實時監(jiān)測是十分必要的。棚內(nèi)土壤環(huán)境的監(jiān)測項為:土壤溫濕度、土壤PH。大棚內(nèi)土壤的溫濕度是判斷土壤肥力的一個重要指標,土壤的溫濕度影響著土壤的氮化速度,土壤氮化程度就直接影響了土壤的肥力[11]。土壤酸堿度對土壤肥力、植物生長以及養(yǎng)分的有效性影響很大,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)該注意土壤的酸堿度,積極采取措施,加以調(diào)節(jié)。感知節(jié)點的信息采集依賴于各種類型的傳感器,智慧大棚內(nèi)的傳感器種類多達七種以上,包括空氣溫濕度、CO2、CO、光照度、土壤溫濕度、土壤PH等。另外,為了實現(xiàn)自動灌溉功能,大棚內(nèi)需要增加若干個智能水泵控制節(jié)點來實現(xiàn)對水泵的控制,基本功能與感知節(jié)點類同,只是增加了兩路工業(yè)級繼電器開關(guān)控制模塊代替?zhèn)鞲衅髂K,用于響應(yīng)室內(nèi)大氣和土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化,控制水泵工作,為土壤加濕降溫。無線傳感網(wǎng)絡(luò)軟件主要由二部分組成:終端節(jié)點控制程序和協(xié)調(diào)器控制程序。終端節(jié)點搜索并加入網(wǎng)絡(luò),接收協(xié)調(diào)器發(fā)來的數(shù)據(jù)幀,執(zhí)行讀取傳感器值或控制設(shè)備。終端節(jié)點通過控制繼電器,控制水泵開關(guān)[9]。終端節(jié)點工作流程如圖4所示。協(xié)調(diào)節(jié)點循環(huán)等待接收Mesh節(jié)點的初始化命令,并將網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)反饋給Mesh節(jié)點。初始化完成后,若有終端節(jié)點申請加入網(wǎng)絡(luò),建立連接。協(xié)調(diào)節(jié)點接收Mesh節(jié)點的控制設(shè)備命令并轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的終端節(jié)點,同時接收終端節(jié)點采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給Mesh節(jié)點[9]。
2.2無線寬帶網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)設(shè)計
無線Mesh網(wǎng)絡(luò)融合了WIFI技術(shù)和自組網(wǎng)技術(shù),具備分布式多跳功能,最大傳輸速率達到54Mbps,最大跳數(shù)為5,能迅速實現(xiàn)無線覆蓋,實現(xiàn)高性能高速無線自組織網(wǎng)絡(luò),傳輸距離、移動速度、抗干擾、穿透能力以及無線網(wǎng)絡(luò)安全等方面的性能好,滿足復雜或?qū)W(wǎng)絡(luò)安全要求高的環(huán)境下開展無線數(shù)據(jù)傳輸、無線視頻圖象監(jiān)控、IP視頻會議、IP音視頻電話、無線定位、無線數(shù)控等業(yè)務(wù),廣泛應(yīng)用于較大范圍覆蓋、高安全性的無線網(wǎng)絡(luò)接入。系統(tǒng)主要由無線Mesh設(shè)備、蓄電池、太陽能供電系統(tǒng)三大部分組成。高速Mesh節(jié)點是構(gòu)成高速無線自組織骨干網(wǎng)絡(luò)的主要節(jié)點,用于將多個分離的局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(LAN)連接在一起或?qū)I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)回傳到有線網(wǎng)絡(luò),配置AP模塊同時用于WiFi無線終端的接入。智慧大棚各類傳感器獲得的信息匯聚到協(xié)調(diào)器節(jié)點,協(xié)調(diào)器與Mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通信,Mesh網(wǎng)絡(luò)每個節(jié)點接收和傳輸無線感知網(wǎng)絡(luò)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)和圖像信息,將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心,并到顯示終端。相反,數(shù)據(jù)中心有關(guān)控制與配置信息同樣也要通過Mesh網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到無線傳感網(wǎng)的各終端節(jié)點,達到對各節(jié)點的控制和管理。結(jié)合軟件功能,Mesh節(jié)點自組網(wǎng)的通信覆蓋直徑可按需調(diào)控。Mesh網(wǎng)絡(luò)安裝快捷,并且不需要大規(guī)?;窘ㄔO(shè),不要求精細的規(guī)劃和位置選擇即可獲得可靠的通訊。簡單地移動某個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點或者增加一個節(jié)點就可以立即完善一個信號較弱或無信號的區(qū)域,具有較好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋靈活性,非常適合偏遠地區(qū)大范圍農(nóng)業(yè)大棚的集群管理。
2.3視頻監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計
智慧大棚視頻監(jiān)控利用無線智能攝像頭、智能視頻數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)和智能終端信息系統(tǒng)實現(xiàn)大棚無縫隙、不間斷的視頻監(jiān)控和事件監(jiān)測、報警,攝像頭具有高清晰度的圖像采集和轉(zhuǎn)換,22倍光學變焦,360度水平連續(xù)旋轉(zhuǎn),90度垂直旋轉(zhuǎn),256個預(yù)制巡航點和8條巡航線路,IP66級室外防護能力,TVS3000V室外防雷、防浪涌,30度~65度室外工作溫度支持用戶分級管理,完全滿足大棚室內(nèi)外環(huán)境的安全使用。視頻監(jiān)控依托于Mesh無線高速骨干網(wǎng),通過無線方式接入,大大減少了部署的困難,增加了靈活性,視頻實時智能分析極大提高視頻監(jiān)控的時效性和可靠性,減輕人工監(jiān)視的負擔,減小存儲資源消耗,提高歷史數(shù)據(jù)查詢效率。傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控通常采用一人監(jiān)視多路視頻的方式,監(jiān)控人員負擔很大,并且容易忽略一些正在發(fā)生的事件,而錯過了最佳處理時機。未經(jīng)處理的視頻原始數(shù)據(jù)中有大量無用片段,對原始數(shù)據(jù)進行存儲也導致了嚴重的存儲空間浪費和加大了事后歷史視頻查閱的困難。
2.4數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)設(shè)計
數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)是智慧大棚應(yīng)用的信息處理中心,由硬件和軟件二部分組成。硬件部分包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器(包含認證與遠程服務(wù)等)、視頻應(yīng)用服務(wù)器(含硬盤錄像設(shè)備等)和一些信息交換設(shè)備;軟件部分就是應(yīng)用系統(tǒng)程序。整個數(shù)據(jù)中心應(yīng)用程序由系統(tǒng)配置管理模塊、感知數(shù)據(jù)存貯與處理模塊、監(jiān)控視頻存貯與處理模塊、報表處理模塊和信息遠程服務(wù)模塊組成[10-13]。應(yīng)用軟件模塊結(jié)構(gòu)如圖5所示。系統(tǒng)應(yīng)用軟件以VisualStudio2005為開發(fā)環(huán)境,采用C#語言編寫而成,數(shù)據(jù)庫采用了MSSQLServer作為應(yīng)用平臺,整個架構(gòu)以B/S和C/S相結(jié)合為原則。系統(tǒng)配置與管理模塊實現(xiàn)全系統(tǒng)的用戶信息和權(quán)限等管理,設(shè)置與大棚感知信息處理、視頻監(jiān)控和Mesh網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的各類參數(shù),完成系統(tǒng)正常工作準備[14];感知數(shù)據(jù)存貯和處理模塊實現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的接收、實時存貯和隨機檢索調(diào)用處理,按設(shè)定條件發(fā)送控制信息啟動水泵工作、告警提示,實時顯示各種感知信息處理圖表,聯(lián)機對存貯數(shù)據(jù)進行智能分析并提供決策信息。監(jiān)控視頻存貯與處理模塊實現(xiàn)監(jiān)控視頻的實時錄存和調(diào)用回放,控制攝像頭云臺,做到有選擇性實時切換監(jiān)控,并具備一定的視頻智能分析處理;報表處理模塊主要完成各類報表的生成、匯總與打印。信息遠程服務(wù)模塊實現(xiàn)移動終端的訪問,使得系統(tǒng)用戶通過多種手段實現(xiàn)隨時隨地獲取監(jiān)測、監(jiān)控數(shù)據(jù)和信息。使得授權(quán)用戶通過手機、平板、筆記本等普通智能設(shè)備在大棚內(nèi)、辦公室、家中就能訪問到實時監(jiān)測監(jiān)控信息,方便了管理人員日常工作。
3智慧大棚實際部署應(yīng)用
以某地智慧農(nóng)業(yè)園區(qū)為例說明具體應(yīng)用。把一畝大?。s20m×30m)面積的大棚為實際部署環(huán)境,以一個大棚按約10m×10m的大小分割成6個區(qū)域。每個區(qū)域隨機部署一套大棚環(huán)境感知節(jié)點:CO2節(jié)點、CO節(jié)點、空氣溫濕度節(jié)點、光照度節(jié)點、土壤溫濕度節(jié)點、土壤PH節(jié)點,另加一個自動灌溉控制節(jié)點。這樣整套終端節(jié)點一共是42個。一個大棚配置兩套套視頻監(jiān)控系統(tǒng)、一個sink節(jié)點、兩個Mesh節(jié)點。一個大棚配置一個數(shù)據(jù)服務(wù)器:一個數(shù)據(jù)中心套件、兩臺移動設(shè)備終端。在大棚內(nèi)部一共有36個環(huán)境感知節(jié)點、6個控制節(jié)點和一個sink節(jié)點。36個環(huán)境感知節(jié)點在科學的配置下,實時采集大棚中的環(huán)境參數(shù),然后通過無線自組網(wǎng)技術(shù),43個節(jié)點自組織組成一個無線傳感網(wǎng)絡(luò),最終把全部的感知數(shù)據(jù)匯聚到sink節(jié)點,sink節(jié)點和Mesh節(jié)點相連,把所有的感知數(shù)據(jù)通過Mesh高速骨干網(wǎng)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。另外,數(shù)據(jù)中心也能通過網(wǎng)絡(luò)控制水泵起動供水;視頻監(jiān)控單元也與Mesh節(jié)點相連,把所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過Mesh網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心通過相應(yīng)數(shù)據(jù)處理、挖掘后,最終展示出來。大棚環(huán)境感知節(jié)點統(tǒng)一安裝在大棚的金屬骨架或木質(zhì)骨架上,按大棚的搭建方式不同,如圖6所示。在有垂直固定架的大棚中,只需把感知節(jié)點固定在固定架上。在沒有垂直固定架的大棚中,需配置相應(yīng)高度的金屬固定架,并分散在每個區(qū)域中作為感知節(jié)點的安裝支架,感知節(jié)點的安裝高度統(tǒng)一高于所有植物,以防大棚灌溉時淋濕感知節(jié)點。土壤類感知節(jié)點,安裝部署方式同上,但每個土壤類感知節(jié)點所配傳感器都需放入土中,以監(jiān)測土壤溫濕度、PH等參數(shù)。灌溉控制節(jié)點視情分區(qū)布設(shè),達到相對均勻供水。節(jié)點的供電方式可以采用靈活多樣方式,如2~4干電池供電、高能蓄電池供電、市電供電和太陽能供電等方式。視頻監(jiān)控套件統(tǒng)一部署在大棚入口處和大棚的最內(nèi)部(大棚入口的正對面),采用可旋轉(zhuǎn)式無線高清攝像機,既可以實時關(guān)注大棚中植物的生長情況,又可以全天候監(jiān)管大棚的運作以及人員的出入。一臺Mesh節(jié)點部署在大棚外,另一臺Mesh部署在數(shù)據(jù)中心監(jiān)控室,兩臺Mesh的距離盡可能保持在1km以內(nèi)且無明顯的遮擋物,這樣能保證高速、穩(wěn)定的通信要求。數(shù)據(jù)中心安裝一套數(shù)據(jù)中心服務(wù)器,并配有全套的數(shù)據(jù)展示軟件平臺。設(shè)備單元部署優(yōu)先采用市電供電的方式,在無市電的情況下,采用大容量蓄電池和太陽能供電相結(jié)合的供電方式。整套系統(tǒng)在一個大棚實際安裝試用,試驗結(jié)果表明該系統(tǒng)具有對大棚內(nèi)大氣和土壤環(huán)境參數(shù)實時檢測的能力,實現(xiàn)了信息反饋控制水泵灌溉和信息告警提示,完成了對植物生長和大棚安全的監(jiān)控。系統(tǒng)具有較強的擴展性,使用效果良好,完全能滿足農(nóng)業(yè)大棚群的日常管理,整體提高大棚種植的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟效益。圖7和圖8為實際使用時的顯示效果。
4結(jié)束語
本文針對農(nóng)業(yè)大棚智能化進行了研究和應(yīng)用,解決了傳統(tǒng)大棚種植依靠經(jīng)驗生產(chǎn)存在的問題。利用物聯(lián)網(wǎng)中的無線傳感網(wǎng)、無線寬帶網(wǎng)和視頻監(jiān)控等多項技術(shù),實現(xiàn)了對農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)大氣和土壤中多種植物生長相關(guān)因素的實時檢測,使得種植管理人員能及時掌握大棚種植環(huán)境的變化并作出相應(yīng)調(diào)整,做到農(nóng)業(yè)種植科學化[14-16]。本系統(tǒng)具有較好的擴展性,根據(jù)大棚種植環(huán)境檢測需要,可對感知節(jié)點和控制節(jié)點進行擴充,增加檢測和控制種類。由于使用了自組織Mesh寬帶網(wǎng)絡(luò)作為傳輸信道,可實現(xiàn)大范圍農(nóng)業(yè)大棚群的管理智能化。
作者:張新 陳蘭生 趙俊 單位:紹興職業(yè)技術(shù)學院 紹興迅極網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)有限公司
在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中,灌溉、施肥、噴藥,農(nóng)民全憑經(jīng)驗和感覺。而如今,在智慧農(nóng)業(yè)中,農(nóng)作物澆水、施肥、打藥時間,農(nóng)作物的空氣溫度、空氣濕度、酸堿度、光照、二氧化碳濃度、土壤水分,做到按需供給,一系列作物在不同生長周期的問題,都有信息化、智能化監(jiān)控系統(tǒng)實時定量“精確”把關(guān)。智能農(nóng)業(yè)、精準農(nóng)業(yè)發(fā)展,智能感知芯片、移動嵌入式系統(tǒng)、無線通信技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用逐步拓寬,作用顯著,具體表現(xiàn)為:在監(jiān)控農(nóng)作物灌溉情況、土壤空氣變更、畜禽的環(huán)境狀況以及大面積的地表檢測,收集溫度、濕度、風力、大氣、降雨量,有關(guān)土地的濕度、氮濃縮量、土壤污染和土壤pH值等方面實現(xiàn)科學監(jiān)測、科學種植,幫助農(nóng)民抗災(zāi)、減災(zāi)[1]。在智慧農(nóng)業(yè)中,可運用物聯(lián)網(wǎng)的溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、光照傳感器、CO2傳感器等設(shè)備,檢測環(huán)境中的溫度、相對濕度、PH值、光照強度、土壤養(yǎng)分、CO2濃度等參數(shù),通過各種儀器儀表實時顯示或作為變量參與到自動控制中,保證農(nóng)作物有一個良好的、適宜的生長環(huán)境。采用物聯(lián)網(wǎng),特別是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來獲得作物生長的最佳條件,可以為智慧農(nóng)業(yè)提供科學依據(jù),達到增產(chǎn)增收、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長周期及提高經(jīng)濟效益的目的。
1智慧農(nóng)業(yè)
1.1智慧農(nóng)業(yè)特點
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)是當今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新潮流,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的模式已遠不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要,農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量問題、農(nóng)業(yè)資源不足、普遍浪費、環(huán)境污染、產(chǎn)品種類需求多樣化等諸多問題使農(nóng)業(yè)發(fā)展陷入惡性循環(huán),而智慧農(nóng)業(yè)為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了一條光明之路。智慧農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比最大的特點是以高新技術(shù)和科學管理換取對資源的最大節(jié)約,它是由信息技術(shù)支持的根據(jù)空間時間,定位、定時、定量地實施一整套現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)操作與管理的系統(tǒng),其基本涵義是根據(jù)作物生長的土壤性狀、空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強度等調(diào)節(jié)對作物的投入,即一方面查清田地內(nèi)部的土壤性狀與生產(chǎn)力,另一方面確定農(nóng)作物的生產(chǎn)目標,調(diào)動土壤生產(chǎn)力,以最少或最節(jié)省的投入達到同等收入或更高的收入,并改善環(huán)境,高效地利用各類農(nóng)業(yè)資源取得經(jīng)濟效益和環(huán)境效益雙豐收。
1.2智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)
物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)平臺系統(tǒng)由前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、遠程監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和專家系統(tǒng)組成[3]。前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要負責農(nóng)業(yè)環(huán)境中光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數(shù)據(jù)的采集和控制。無線傳輸系統(tǒng)主要將前端傳感器采集到的數(shù)據(jù),通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳送到后臺服務(wù)器上。遠程監(jiān)控系統(tǒng)通過在現(xiàn)場布置攝像頭等監(jiān)控設(shè)備,實時采集視頻信號,通過電腦或3G手機即可隨時隨地觀察現(xiàn)場情況、查看現(xiàn)場溫濕度等參數(shù)和進行遠程控制調(diào)節(jié)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)負責對采集的數(shù)據(jù)進行存儲和處理,為用戶提供分析和決策依據(jù)。專家系統(tǒng)根據(jù)智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域一個或多個專家提供的知識和經(jīng)驗,進行推理和判斷,幫助進行決策,以解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中遇到的各類復雜問題。
2物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是新生事物,是多學科技術(shù)的集成。隨著世界各國對物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的前景看好和企業(yè)的大力投入,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正飛速的發(fā)展,并滲透進每一個行業(yè)領(lǐng)域??梢灶A(yù)見的是,越來越多的行業(yè)領(lǐng)域以及科技、應(yīng)用會和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生交叉融合,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向智慧農(nóng)業(yè)方向的轉(zhuǎn)變也已經(jīng)成為了大勢所趨。
2.1物聯(lián)網(wǎng)定義
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分,英文名稱叫“TheInternetofThings”,顧名思義,物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。包含兩層意思:第一,物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò);第二,其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間,進行信息交換和通信。目前公認的物聯(lián)網(wǎng)定義是通過智能傳感器、射頻識別(RFID)、激光掃描儀、全球定位系統(tǒng)(GPS)、遙感等信息傳感設(shè)備及系統(tǒng)和其他基于物-物通信模式(M2M)的短距無線自組織網(wǎng)絡(luò),按照約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進行信息交換和通信,以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種巨大智能網(wǎng)絡(luò)[5]。物聯(lián)網(wǎng)被公認為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)的基本特征可概括為全面感知、可靠傳送和智能處理[6]。它是以感知為前提,實現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò),其原理和實質(zhì)是在物體上植入各種微型芯片,用這些傳感器獲取物理世界的各種信息,再通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等交互傳遞,從而實現(xiàn)對世界的感知。
2.2物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)
物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)可分為以下三層:感知層、傳輸層和應(yīng)用層。
2.2.1感知層
采用各種傳感器,如土壤溫濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳濃度傳感器、風向傳感器、風速傳感器、雨量傳感器等來獲取作物的各類信息。其中的一項關(guān)鍵技術(shù)是射頻自動識別,射頻識別(RadioFre-quencyIdentification,RFID)技術(shù)是一種利用射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)。RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)相結(jié)合,可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享[7]。感知層是物聯(lián)網(wǎng)識別物體、采集信息的來源。
2.2.2傳輸層
傳輸層由各種網(wǎng)絡(luò),包括互聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(wǎng)和云計算平臺等組成,是整個物聯(lián)網(wǎng)的中樞,負責傳遞和處理感知層獲取的信息。其中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetwork,WSN),是由監(jiān)測區(qū)域內(nèi)隨機分布的大量種類繁多的微型傳感器組成,它們通過無線通信方式迅速自行組網(wǎng),對網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對象的動態(tài)信息進行采集、計算和處理[8]。由于可以對特定的區(qū)域進行大面積監(jiān)控,單個節(jié)點成本低,使得傳感器網(wǎng)絡(luò)非常適合于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的信息采集工作[9]。
2.2.3應(yīng)用層
應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口,與行業(yè)需求相結(jié)合,實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。例如在農(nóng)作物大棚或園區(qū),利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取作物實時生長環(huán)境中的溫濕度、光照強度等信息,收集每個節(jié)點的數(shù)據(jù)并進行存儲和管理,實現(xiàn)整個監(jiān)測區(qū)域的信息動態(tài)顯示,并根據(jù)各類信息進行自動灌溉、施肥、噴藥、調(diào)溫控光等操作,對異常信息進行自動報警。
2.3物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用案例
對土壤水分及其變化的監(jiān)測是生態(tài)、農(nóng)業(yè)和水土保持等研究中的一項基礎(chǔ)工作[10]。蔡鑌等[11]針對棉花莖桿直徑變化的測量參數(shù),結(jié)合Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計了棉花精準灌溉監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和遠程數(shù)據(jù)中心2個部分組成,給出了系統(tǒng)總體架構(gòu),設(shè)計開發(fā)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,并給出了軟件流程。該系統(tǒng)使人們隨時獲得棉花作物精確的需水信息,并實現(xiàn)精準灌溉。由于采用了無線數(shù)據(jù)傳輸方式,該系統(tǒng)解決了有線通信方式存在的難以擴展、難以升級等問題,具有低功耗、低成本、擴展靈活等優(yōu)點。趙玉成等[12]針對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的特點,提出在農(nóng)田土壤肥力監(jiān)測領(lǐng)域應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的方案和思路,實現(xiàn)把無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與土壤肥力監(jiān)測相結(jié)合,達到提高土壤肥力的目標。將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于土壤肥力監(jiān)測,可實時、動態(tài)地測定土壤中養(yǎng)分和肥料的含量,從而有效地指導施肥,使肥料得到更高效的利用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中,農(nóng)田土壤肥力信息的監(jiān)測、采集與處理是不可或缺的重要環(huán)節(jié),將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在土壤肥力監(jiān)測,分布在農(nóng)田土壤中的大量傳感器節(jié)點通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)與匯聚節(jié)點進行信息交換,能很大程度地提高土壤肥力監(jiān)測的實時性、可靠性,且實施成本較低廉,性價比高,維護簡單,節(jié)點的擴展也非常容易,提高了農(nóng)田作業(yè)中土壤肥力信息采集、監(jiān)測的自動化程度。滕紅麗等[13]提出了一種基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的作物環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計,該系統(tǒng)在ZigBee協(xié)議和CC2530芯片基礎(chǔ)上,通過對系統(tǒng)軟硬件設(shè)計,實現(xiàn)了作物環(huán)境的溫度、濕度、光照度、CO2濃度等參數(shù)的實時監(jiān)測,為作物產(chǎn)量提高提供了有效保證。在農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境下,溫室環(huán)境測控系統(tǒng)可對溫室內(nèi)外環(huán)境進行自動檢測、顯示;可按不同作物的要求進行多因子綜合調(diào)節(jié)與控制;還能對溫室內(nèi)各環(huán)境因子的數(shù)據(jù)長期存儲,滿足科研和生產(chǎn)的需要,為智能農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的開發(fā)積累豐富的資料數(shù)據(jù)。將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在溫室環(huán)境測控系統(tǒng),極大地提高了系統(tǒng)的實時性、可靠性,且系統(tǒng)開發(fā)成本較低廉,性價比高,維護簡單,節(jié)點的擴展也非常容易,提高了溫室環(huán)境下農(nóng)作物種植環(huán)境信息采集、監(jiān)測和控制的自動化程度[14]。朱偉興等[15]基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)了保育舍環(huán)境可視化調(diào)控系統(tǒng),采用Zigbee無線技術(shù)將舍內(nèi)各保育床及周圍設(shè)備組成無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),系統(tǒng)依據(jù)分布于各保育床內(nèi)的傳感器獲得的環(huán)境參數(shù),精確調(diào)節(jié)各保育床內(nèi)的小氣候環(huán)境。通過WIFI無線技術(shù)將服務(wù)器與IN-TERNET無縫連接,使用戶端延伸并擴展到豬舍及室內(nèi)設(shè)備,實現(xiàn)環(huán)境與設(shè)備之間,環(huán)境與人之間進行信息交換。該系統(tǒng)性能穩(wěn)定,信息無線采集、環(huán)境自動調(diào)控及遠程可視化調(diào)控均達到實際需求,適合保育豬舍環(huán)境智能化精準管理,可應(yīng)用于自動化、智能化的牲畜養(yǎng)殖中。王文山等[16]以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ),研究了果園環(huán)境信息監(jiān)測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu),將系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和數(shù)據(jù)管理模塊三部分,研究了數(shù)據(jù)傳輸模塊,實現(xiàn)了無線組網(wǎng)和數(shù)據(jù)的遠距離傳輸,在山東棲霞果園的實際應(yīng)用效果良好。頓文濤等[17]針對國內(nèi)的食品安全問題,對構(gòu)建食品安全物聯(lián)網(wǎng)體系進行了研究,設(shè)計了一種食品安全物聯(lián)網(wǎng)管理體系,主要由四個方面組成,分別為食品生產(chǎn)、食品流通、食品監(jiān)管及食品追溯。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)收集食品產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)、構(gòu)建食品安全物聯(lián)網(wǎng)體系,對食品從源頭到餐桌的各個環(huán)節(jié)進行追蹤監(jiān)管,能有效加強食品安全。在農(nóng)業(yè)資源利用方面,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展,北美一些發(fā)達國家通過衛(wèi)星監(jiān)測來收集國家土地利用信息,然后再對所采集的信息進行一系列的分析處理,最終實現(xiàn)了大范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)統(tǒng)籌規(guī)劃管理。近年來,我國運用GIS、傳感器和GPS定位相結(jié)合的技術(shù),通過WSN與無線通信實現(xiàn)了對農(nóng)業(yè)資源的規(guī)劃管理。為了更加準確地獲取農(nóng)田狀態(tài)信息,在作物施肥、病蟲害監(jiān)測和防治、土壤養(yǎng)分監(jiān)測等農(nóng)田信息采集、管理,以及農(nóng)業(yè)環(huán)境變化和農(nóng)業(yè)污染監(jiān)測等方面都使用了GPS定位技術(shù)[18]。
3結(jié)束語
智慧農(nóng)業(yè)取代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然,更是符合我國國情的選擇。智慧農(nóng)業(yè)可以促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)各類農(nóng)業(yè)資源的高效利用和改善環(huán)境的目標,同時可最大限度地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力,是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的有效途徑。
作者:頓文濤 單位:河南農(nóng)業(yè)大學
一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息化上的應(yīng)用
我國農(nóng)業(yè)正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型期,網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)將發(fā)揮獨特而重要的作用,在現(xiàn)代信息技術(shù)大力發(fā)展的背景下,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是與信息化同步的農(nóng)業(yè),要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化,必須積極利用現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展成果,物聯(lián)網(wǎng)是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要支撐,在農(nóng)業(yè)信息化上的應(yīng)用越加廣泛。當前發(fā)展重點是朝著微小型、可靠型、節(jié)能型、環(huán)境適應(yīng)性、低成本、智能化方向發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中應(yīng)用范圍主要體現(xiàn)在3個方面:一是生產(chǎn)過程管理方面。通過智能傳感器實現(xiàn)環(huán)境信息的實時采集,通過智能分析系統(tǒng)或數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),給予智能決策。例如,監(jiān)測天氣和聯(lián)網(wǎng)氣象部門數(shù)據(jù),做到天氣提前預(yù)報與預(yù)防工作;聯(lián)網(wǎng)水利部門數(shù)據(jù),為服務(wù)于防汛抗旱工作,及時監(jiān)測雨量、水質(zhì)、水量相關(guān)信息,協(xié)助農(nóng)田灌溉。在灌溉系統(tǒng)中,通過感應(yīng)土壤、空氣中的水分和濕度,并在設(shè)定條件下與接收器通信,控制灌溉系統(tǒng)的閥門,有效實現(xiàn)智能化灌溉。二是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理方面。我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全事故頻發(fā),其中很重要的一個原因就是從生產(chǎn)到流通至銷售環(huán)節(jié)缺乏監(jiān)管,加大農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)管力度,將農(nóng)產(chǎn)品的安全隱患降至最低,而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的充分運用,必定能發(fā)揮重要作用。運用追朔系統(tǒng)綜合應(yīng)用農(nóng)產(chǎn)品電子標簽及條碼自動識別技術(shù),信息自動采集與傳輸技術(shù),云計算,建立供應(yīng)鏈跟蹤與追朔體系,將其用于個體標識,結(jié)合無線傳感網(wǎng)絡(luò),手持設(shè)備,以及終端數(shù)據(jù)庫,以便跟蹤相應(yīng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、批發(fā)、物流、零售等各個環(huán)節(jié),實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效追蹤和業(yè)務(wù)共享。三是生態(tài)環(huán)境管理方面。運用無線傳感器智能網(wǎng)絡(luò),建立精準控制系統(tǒng),進行農(nóng)作物田間生態(tài)環(huán)境控制,根據(jù)參數(shù)的變化,檢測收集土壤溫度濕度、大氣氣壓、作物生長狀況等數(shù)據(jù),從而適時調(diào)控灌溉系統(tǒng)、保溫保濕系統(tǒng),確保最好的生長環(huán)境,以提高產(chǎn)量,保證質(zhì)量。
二、現(xiàn)階段存在的主要問題
(一)統(tǒng)一的標準體系相對滯后
當前,各個企業(yè)、行業(yè)都根據(jù)自己的特長定制標準,各自為陣,且物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中,傳感、傳輸、應(yīng)用各個層面的技術(shù)層出不窮,應(yīng)用接口不規(guī)范。專用網(wǎng)之間,無法實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng),不能形成規(guī)模經(jīng)濟,不能形成整合的商業(yè)模式,更不能降低研發(fā)成本。同時,正處于初創(chuàng)階段的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標準,無論是在國際上還是國內(nèi),尚未形成一整套技術(shù)體系,缺乏協(xié)作和跨國合作。
(二)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有欠成熟
RFID技術(shù)和傳感技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)核心,尚未全面進入產(chǎn)業(yè)化。而如今國內(nèi)的RFID技術(shù)仍舊以低頻為主,高頻RFID剛進入產(chǎn)業(yè)化初期,傳感器、RFID、儀器儀表、控制軟件、嵌入式軟件等80%以上依賴進口、海量數(shù)據(jù)處理、云計算基礎(chǔ)架構(gòu)、中間就件等缺乏核心技術(shù),全系統(tǒng)集成能力和整體解決方案有待進一步完善。
(三)國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈完善度
上與國際相比,具有較大的差距雖然目前國內(nèi)三大移動運營商以及中興華為這類系統(tǒng)設(shè)備商均已是世界一流水平,但物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)化必須需要芯片商、傳感器設(shè)備商、系統(tǒng)解決方案廠商、移動運營商等上下游廠商的通力協(xié)作,所以我國要發(fā)展物聯(lián)網(wǎng),在體制上需要加強廣電、電信、交通、水利、農(nóng)業(yè)等各行業(yè)主管部門的合作,共同推動信息化、智能化系統(tǒng)建設(shè),打破行業(yè)、地區(qū)、部門之間的壁壘,促進資源共享,加強體質(zhì)優(yōu)化改革。
(四)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在設(shè)施農(nóng)業(yè)上
需要考慮前期投入和利益分配的問題前期大量的資金投入,依靠農(nóng)民自籌資金的困難相對較大,政府應(yīng)當出臺合理的政策,利用各級政府財政資金的杠桿作用,帶動資金的投入,吸引企業(yè)投資或政府擔保貸款,以解決前期投入問題。尤其是在實驗室項目實施過程中存在一些困難,資源不足、地形及自然環(huán)境復雜,傳感器及線管設(shè)備成本費用較高。一般情況下,農(nóng)產(chǎn)品價格較低,設(shè)備及器件費用高,這就使得電子標簽等設(shè)備不能應(yīng)用到單個產(chǎn)品上,嚴重阻礙了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中的大面積推廣。
(五)信息安全面臨的長期挑戰(zhàn)
除了要面對移動通信網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)安全問題之外,還存在其他的特殊安全問題。由于物聯(lián)網(wǎng)是由大量的機器設(shè)備構(gòu)成,缺少人對設(shè)備的有效控制,并且數(shù)量龐大,設(shè)備集群等特點,會面臨物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、感知節(jié)點本地安全問題,傳輸信息安全問題,以及核心網(wǎng)絡(luò)傳輸問題。
三、展望
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展中的應(yīng)用,可謂是任重而道遠,是挑戰(zhàn),也是機遇。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為國家物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的重要部分,要結(jié)合中國農(nóng)業(yè)特點和國情,盡早謀劃未來,凝練發(fā)展重點,實現(xiàn)核心技術(shù)的突破創(chuàng)新。展望未來,國家和政府已經(jīng)提出了發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)“感知中國”的宏偉戰(zhàn)略目標,同時也為構(gòu)建農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)“感知農(nóng)業(yè)”指明方向。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日漸成熟以及在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)上的有效應(yīng)用,相信其在農(nóng)業(yè)化道路上將越走越寬廣。
作者:黃紅 閆曉榮 單位:河南省農(nóng)業(yè)信息中心
1.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)提供了強大的技術(shù)支撐,并為農(nóng)業(yè)信息化應(yīng)用提供了無限的發(fā)展空間,目前主要應(yīng)用如下。
(1)畜牧業(yè)和設(shè)施規(guī)模養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)(畜禽、水產(chǎn))。通過物聯(lián)網(wǎng)智能感知、無線傳感、智能分析開展繁殖育種和疫病自動監(jiān)測、環(huán)境狀況監(jiān)控、智能飼料投喂、遠程分析診斷等工作,實現(xiàn)智能飼養(yǎng)管理,提高產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)。目前這些應(yīng)用尚很局限,大都集中在智能畜禽和水產(chǎn)品監(jiān)測方面,在智能決策分析和農(nóng)產(chǎn)品安全溯源等方面顯得應(yīng)用不足[2]。
(2)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控和智能分析決策。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對天氣、水資源、土壤狀況實時監(jiān)測和災(zāi)害防治。利用智能傳感器實現(xiàn)環(huán)境信息的實時采集,通過智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時報送采集數(shù)據(jù),通過智能分析系統(tǒng)或數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),給予智能決策,現(xiàn)階段主應(yīng)用范圍有限[3]。①監(jiān)測天氣和水資源等,同氣象部門數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng),提前天氣預(yù)報和預(yù)防。例如監(jiān)測水資源,可對雨量、水量、水位、水質(zhì)等信息實時采集和報送,服務(wù)于防汛抗旱等方面,同時有助于農(nóng)田灌區(qū)和泵站自動化控制,提升水利行業(yè)的自動化管理水平。②監(jiān)控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境參數(shù),如溫度、氣壓、光照強度、有毒氣體濃度、空氣濕度、土壤濕度、土壤酸堿度、土壤養(yǎng)分等,為農(nóng)作物大田生產(chǎn)和溫室精準調(diào)控提供科學依據(jù),幫助生產(chǎn)者分析植株生長狀況和環(huán)境適宜度,檢查病蟲害,以便迅速優(yōu)化農(nóng)作物生長環(huán)境[4]。
(3)食品安全等監(jiān)控管理。農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯的信息化建設(shè)需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐,這些工作正處于起步階段。追溯系統(tǒng)綜合應(yīng)用農(nóng)產(chǎn)品電子標簽及條碼自動標識技術(shù)、信息自動采集與傳輸技術(shù)、云計算或云服務(wù)應(yīng)用集成技術(shù),可對農(nóng)產(chǎn)品進行質(zhì)量安全查詢和質(zhì)量追溯監(jiān)管,使消費者通過終端和互聯(lián)網(wǎng)實時查詢到農(nóng)產(chǎn)品從農(nóng)田到餐桌整個過程的信息,包括農(nóng)產(chǎn)品的種源(包括戶主、生產(chǎn)基地等)、環(huán)境質(zhì)量、生產(chǎn)操作過程、用料用藥、物流運輸、生產(chǎn)加工過程、銷售渠道等情況[5]。
2.現(xiàn)階段主要問題和發(fā)展建議
(1)自主技術(shù)不足,統(tǒng)一標準的制定滯后,產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模尚未形成。國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)涉及的先進感知、傳輸、控制技術(shù)的自主性和創(chuàng)新性不足,包括底層芯片和無線傳感等核心技術(shù)等。且行業(yè)各自為陣,應(yīng)用接口不規(guī)范,尚無統(tǒng)一的標準可依據(jù)。①亟需加快制定統(tǒng)一的國內(nèi)行業(yè)技術(shù)標準和業(yè)務(wù)應(yīng)用規(guī)范,并能將自主產(chǎn)權(quán)技術(shù)納入國際標準。目前,我國物聯(lián)網(wǎng)編碼標識尚未統(tǒng)一,存在跨地域、跨行業(yè)、跨平臺互通困難,應(yīng)加快物聯(lián)網(wǎng)編碼標識標準體系框架建設(shè)及相應(yīng)的國家標準的制定,提出適合我國物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)開展和應(yīng)用的統(tǒng)一編碼方案、注冊管理辦法及標準化的承載、標識和解析方法。②加強物聯(lián)網(wǎng)自主核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)的建設(shè)。拿傳感器來說,要求低成本、環(huán)境適應(yīng)性強、可靠性高、功耗底、安全性好、具有移動便攜性和固定分布性等特點,能方便實現(xiàn)分散采集和集聚傳遞等功能,這些基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)工作需要多個行業(yè)共同發(fā)展和支撐[6]。③持續(xù)推進物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)和前沿技術(shù)的研究工作,開展諸如基于信息和知識支持及數(shù)據(jù)挖掘為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的智能決策技術(shù)和方法的研究以及新感知、新接入技術(shù)的預(yù)研等。
(2)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范基地不多,示范效果不突出。應(yīng)用的不足仍是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化所面臨的瓶頸,在政府政策和財政支持下,應(yīng)加快制造與服務(wù)產(chǎn)業(yè)的互動,搭建示范平臺,以農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化試驗區(qū)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化先導區(qū)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化推進區(qū)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化攻堅區(qū)為基礎(chǔ),做好物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)化應(yīng)用的示范效果。讓企業(yè)在構(gòu)建信息化物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的同時,找到農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新模式,既能起到物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用示范效果,又能使企業(yè)和農(nóng)戶獲得收益,進一步拓展業(yè)務(wù)范圍和應(yīng)用。
(3)信息安全體系建設(shè)不完善?,F(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)和信息安全保障不夠,須加強信息安全保障,實現(xiàn)可管、可控、可信的物聯(lián)網(wǎng)安全體系架構(gòu)。①健全網(wǎng)絡(luò)與信息安全法律法規(guī),完善農(nóng)業(yè)信息安全體系和認證認可體系標準,實施信息安全等級保護、風險評估等制度。②提升農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)各環(huán)節(jié)的綜合信息安全保障能力,實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息的全流程安全設(shè)計,包括認證和加密等。推進農(nóng)業(yè)信息安全保密基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),加強信息網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和管控能力建設(shè),確保農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)和重點農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)安全。
(4)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯信息化建設(shè)和應(yīng)急機制亟待完善。在農(nóng)業(yè)及相關(guān)行業(yè)(包括食品安全等)的大應(yīng)急預(yù)警架構(gòu)下,應(yīng)加快建立相關(guān)的風險評估和安全評測,構(gòu)建有效的管理、預(yù)警和應(yīng)急機制,推進農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯信息化建設(shè)。目前國內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)信息在生產(chǎn)、加工、存儲、流通、消費、追溯、問責等環(huán)節(jié)之間不能有效貫通,主因是政府部門職能分工不同,系統(tǒng)獨立,標準不一,造成數(shù)據(jù)不能互通。應(yīng)整合各部門力量,以點帶面,統(tǒng)一標準,打通接口,做到基于物聯(lián)網(wǎng)電子標簽和電子編碼為基礎(chǔ)的信息數(shù)據(jù)能安全共享和統(tǒng)一管理,實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品和食品信息在供應(yīng)鏈不同主體之間的無縫銜接??蛇x擇農(nóng)產(chǎn)品和食品流通領(lǐng)域中信息化基礎(chǔ)好、產(chǎn)業(yè)鏈完整的“三品一標”(即無公害農(nóng)產(chǎn)品、綠色食品、有機食品、農(nóng)產(chǎn)品地理標志)獲證企業(yè)或農(nóng)民專業(yè)合作社,集成應(yīng)用電子標簽、條碼、傳感技術(shù)、無線通信網(wǎng)絡(luò)和IP互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等,實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品和食品質(zhì)量跟蹤、溯源和可視化管理,對農(nóng)產(chǎn)品從田頭到餐桌、從生產(chǎn)到銷售全過程實行智能監(jiān)控。
3.結(jié)論和展望
如今農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域正面臨著由傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN向物聯(lián)網(wǎng)IOT飛躍發(fā)展的新階段,雖然物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展道路還很長,但應(yīng)不斷加大自主核心技術(shù)和標準的研究和投入,整合跨區(qū)域、跨行業(yè)、跨平臺的資源,盡早出臺和完善相關(guān)技術(shù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用標準。在產(chǎn)學研一體化道路上,始終以應(yīng)用為龍頭,鼓勵創(chuàng)新業(yè)務(wù)和應(yīng)用模式,從制造業(yè)到服務(wù)業(yè)形成閉環(huán),使參與者從技術(shù)和業(yè)務(wù)的應(yīng)用中受益,促進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到更深入、更廣泛地應(yīng)用和發(fā)展。
作者:蔣宏斌 闕祥明 翟丹妮 單位:中興通訊南京研發(fā)中心 南京中電熊貓液晶顯示科技有限公司 南京郵電大學經(jīng)濟與管理學院
摘要:
在國家“四化同步”發(fā)展戰(zhàn)略的背景下,積極推進農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用發(fā)展,對促進農(nóng)業(yè)信息化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的融合具有重大意義。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也被很多地運用到農(nóng)業(yè)的眾多領(lǐng)域。而農(nóng)業(yè)鄰域也是多物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需求最迫切、難度最大的領(lǐng)域之一本文將從農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念、物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀、智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)主要功能這幾個方面對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的作用進行剖析,從而對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提出建議以及展望。只有加強農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成平臺建設(shè),加強農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)備檢測才能進一步優(yōu)化和改善政策環(huán)境,為我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可持續(xù)大展提供參考。
關(guān)鍵詞:
農(nóng)業(yè);物聯(lián)網(wǎng);智能農(nóng)業(yè)
1物聯(lián)網(wǎng)的概念
“物聯(lián)網(wǎng)”翻譯成英文是“TheInternetofThings”由此可見,“物聯(lián)網(wǎng)”的重點就是物品與物品之間的交流,物聯(lián)網(wǎng)是繼互聯(lián)網(wǎng)以及計算機發(fā)展之后的第三次大規(guī)模的科技發(fā)展的時刻。在運用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上,在紅外線探測技術(shù)的幫助下對農(nóng)作物的發(fā)展情況進行實時監(jiān)測以及實時采集被測農(nóng)作物的信息,這些信息將在短時間內(nèi)被集合完畢發(fā)送給檢測者。這種正在建設(shè)中的新型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)物理世界、計算機世界以及人類社會這三個世界的聯(lián)通以及發(fā)展,對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及具有戰(zhàn)略意義。而同時也給人們的生活提供了便利。物聯(lián)網(wǎng)的重中之重是對信息的采集,在經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天,信息對于經(jīng)濟的發(fā)展具有決定性的作用?;ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展,人與人之間交流往往更多地依賴互聯(lián)網(wǎng)。而物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)也印證了這一點,經(jīng)濟的飛速發(fā)展帶動了人們各種方面的需要飛速增長。而相較于互聯(lián)網(wǎng)來說,物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢就是能夠?qū)⒂|手伸到互聯(lián)網(wǎng)所不能企及的方方面面。在互聯(lián)網(wǎng)上,人們往往只能感受到一個非常平面的形象,但是運用了物聯(lián)網(wǎng)之后,人與人之間將可以全方面的感知對方,這種感知不再是單一平面的,而是立體以及三維的。由此可見,物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生將會為整個社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)帶來一次較大的改革。而物聯(lián)網(wǎng)也將為互聯(lián)網(wǎng)的進一步發(fā)展提供可供選擇的方向。總而言之,物聯(lián)網(wǎng)就是通過現(xiàn)有的先進技術(shù)并將其運用到物品的傳遞以及監(jiān)控過程中,將物品的任何細節(jié)都與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進行信息的第一手傳達。以便于實現(xiàn)物品的交換和傳遞。智能化的物品傳達也能實現(xiàn)迅速的定位以及跟蹤。物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展也將為我國的科學發(fā)展提供一個新的平臺,讓世界的目光都注意到我國科技的進步。而我國作為一個農(nóng)業(yè)大國,在農(nóng)業(yè)高速發(fā)展的今天,對物聯(lián)網(wǎng)的需求則更為明顯。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也將給我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來調(diào)整,為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的升級起到了巨大的推動作用。
2物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
在關(guān)注我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的同時我們也要將目光注視到歐美各國的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,歐洲的物聯(lián)網(wǎng)被分為很多個層次,且在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程中,農(nóng)業(yè)以及養(yǎng)殖業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展最為重要。為了使得農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中,農(nóng)作物的發(fā)展情況被第一時間獲知,作物的生長形式、水土狀態(tài)以及是否有蟲害,這些在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中都是需要解決的細微的問題。在信息傳輸層中,傳感器獲取各類數(shù)據(jù)的功能被放大,信息應(yīng)用系統(tǒng)將會制定科學的管理模式以及定時定量的肥料施加都體現(xiàn)了對生產(chǎn)過程的嚴格控制。這些年來,為了適應(yīng)社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的變化,歐美一些國家率先開展了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的更新以及變革,實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的大范圍使用,形成了一批良好的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用模式,推動了相關(guān)新型產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也促進了其他物品在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,為物聯(lián)網(wǎng)的全方位發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。而我國作為一個農(nóng)業(yè)大國,在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方面具有較大的需求,為了保證農(nóng)作物在傳遞過程中的實時消息反饋,物聯(lián)網(wǎng)將會滲透到物品的傳輸、檢驗等多個環(huán)節(jié),實現(xiàn)成本的節(jié)省以及農(nóng)作物收獲之后的高效流通,在農(nóng)作物物聯(lián)網(wǎng)這個方面還有很多功能正在探索過程中。
2.1農(nóng)業(yè)資源利用在農(nóng)業(yè)資源探測以及監(jiān)控方面,我國可以利用衛(wèi)星對土地的實時信息進行探測并將探測效果傳遞給各級監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)信息的整合以及分析,經(jīng)過層層監(jiān)控和分析之后,將會最大限度的農(nóng)業(yè)范圍的統(tǒng)籌與規(guī)劃。對農(nóng)作物的事實情況的把握也將會十分清晰而明了。與此同時,為了方便農(nóng)作物的采集,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源信息的及時反饋,GPS定位系統(tǒng)也將會運用到農(nóng)作物的定位之中來。只有這樣才能實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的不浪費。目前,在農(nóng)業(yè)資源整合、農(nóng)業(yè)資源的探測、土壤成分的檢測以及害蟲的防疫當中都使用了GPS技術(shù),GPS技術(shù)也就是定位技術(shù)利用衛(wèi)星,對大面積的農(nóng)作物能起到很好的檢測作用。為了使得有機農(nóng)作物的生長更加健康也有利于農(nóng)作物整體的把握,而且從國外引進的新型技術(shù)也可以對農(nóng)田里的各種情況都能制定出一套完美的應(yīng)對政策,對突發(fā)情況進行監(jiān)控并且及時反饋到監(jiān)控者那里。特別是如今的農(nóng)業(yè)發(fā)展已經(jīng)進行到一個精細農(nóng)業(yè)的狀態(tài),對由于環(huán)境變化引起的農(nóng)作物的變化都需要有效的應(yīng)對。在檢測區(qū)域中構(gòu)建基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和安裝傳感器,用于采集水溫、PH值、電解質(zhì)等等多種參數(shù),及時的水況反應(yīng)能夠?qū)⑺h(huán)境參數(shù)上傳至檢測中心并進行分析。
2.2農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控是保證農(nóng)作物安全以及生態(tài)安全的重要基礎(chǔ),為了對農(nóng)業(yè)生態(tài)的環(huán)境進行全方位的監(jiān)控,還需要做到以下幾點。一方面,要加強立法,完善的相關(guān)政策法規(guī)才能解決在生產(chǎn)過程中的諸多問題。也對許多重要問題的解決提供模范的解決方式。另一方面,在建立農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的同時,對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建也必不可少。因此國家必須要運用高科技手段融合互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生態(tài)的自主監(jiān)控,為了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出自己的努力。我國的生態(tài)環(huán)境在形勢趨于變好的今天仍然存在很大的問題,因此對環(huán)境監(jiān)控方面仍然不可松懈,對大氣環(huán)境,對河流污染以及草木覆蓋程度的監(jiān)控形勢都比較嚴峻。經(jīng)分析研究后發(fā)現(xiàn),地面監(jiān)測站與遙感技術(shù)的結(jié)合是組成我國環(huán)境監(jiān)控的主要手段。在前期衛(wèi)星不曾覆蓋的地點進行人口測量,在無線傳感技術(shù)發(fā)展的同時開展了無數(shù)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測站點。星星之火可以燎原,在星星點點的檢測站的建設(shè)下,我國的環(huán)境檢測形成了一個巨大的網(wǎng)絡(luò),這些系統(tǒng)依靠傳感器以及無線通信技術(shù),是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的強大后備軍。
2.3農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細管理建立農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的前提是實現(xiàn)對精細農(nóng)業(yè)的管理。只有將農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)與高新技術(shù)發(fā)展結(jié)合到一起,才能最大限度地為農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來幫助。在集成了信息技術(shù)以及GPS技術(shù)以后,農(nóng)作物的生產(chǎn)環(huán)節(jié)變得無限透明,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息的獲取,對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的管理以及突發(fā)事情的應(yīng)對決策都顯得十分智能。
3農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新
農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新主要表現(xiàn)在以下幾個方面:1)數(shù)據(jù)收集:在農(nóng)作物的生長過程中,對農(nóng)作物生長環(huán)境中的溫度、濕度、PH值、二氧化碳含量都實現(xiàn)了實時監(jiān)控。在上述所測數(shù)值出現(xiàn)超出常態(tài)的變化時,監(jiān)控者可以第一時間發(fā)現(xiàn),并且在物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上找到解決方案,并且對作物生長環(huán)境中的設(shè)備進行調(diào)控。2)視頻監(jiān)控:在物聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展的今天,用戶只要擁有一個手機或者電腦等等其他的移動設(shè)備,就可以實時關(guān)注自己所訂購的農(nóng)作物的生長情況,也可以根據(jù)監(jiān)控室內(nèi)的作物實際情況實施遠程想法的傳達。3)數(shù)據(jù)存儲:在物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控過程中所產(chǎn)生的農(nóng)作物的數(shù)據(jù)往往能反應(yīng)農(nóng)作物生長中的種種問題從而為以后農(nóng)作物的生長提供素材,在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中實現(xiàn)一個檔案的存放。4)數(shù)據(jù)研究:系統(tǒng)將會在收集到數(shù)據(jù)之后,第一時間實現(xiàn)報表的制作,讓用戶第一時間感受到農(nóng)作物的生長情況以及空間分布情況。5)遠程控制:由于物聯(lián)網(wǎng)的便利性以及可操作性,用戶可以在任何時間、任何地點進行農(nóng)作物的監(jiān)控以及對溫度、濕度的操控。6)錯誤報警:系統(tǒng)將會給用戶權(quán)限設(shè)定一些警戒線,超出警戒線,物聯(lián)網(wǎng)將會第一時間通知用戶,讓用戶能接觸到農(nóng)作生長的每一個環(huán)節(jié)以達到自己的理想生長情況。
4推動農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)進程的建議和展望
我國幅員遼闊,并且由于農(nóng)作物生長范圍較大,因此建議物聯(lián)網(wǎng)建立專業(yè)的工程專項,在農(nóng)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢區(qū)域?qū)嵤┬滦娃r(nóng)業(yè)經(jīng)營主體的應(yīng)用需求,在已有試點區(qū)域的基礎(chǔ)上,擴大物聯(lián)網(wǎng)試點的范圍。與此同時,物聯(lián)網(wǎng)作為一個新興產(chǎn)業(yè),政府在一些措施以及政策的制定和實行上還不是非常的完善,而物聯(lián)網(wǎng)又具備高投入、高風險的特點,為了支持物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,政府應(yīng)該在稅收等方面對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進行減免、甚至補貼。并且根據(jù)種植作物的不同實現(xiàn)不同的補貼限額。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國的很多領(lǐng)域發(fā)展還不夠成熟,但是在大環(huán)境下,我們在政策的支持下或許能夠奮起直追,與歐美國家站在同一起跑線上。目前,在農(nóng)業(yè)育秧階段已經(jīng)實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的滲透,可以預(yù)見的是,在不久的將來,互諒網(wǎng)將會發(fā)展到農(nóng)作物生長的方方面面。由于手機、pad、電腦等等用品的普及,用戶的實時監(jiān)控也不再是夢想。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),結(jié)合政府設(shè)立的無數(shù)監(jiān)測站可全方位地掌控我國生態(tài)環(huán)境中的雨、水、干旱、大雪等等問題。為農(nóng)作物的生長提供及時的預(yù)警報告,為農(nóng)作物的及時保護提供了方案支持。而到了農(nóng)作物成熟階段,用戶可以直接在家里實現(xiàn)對收割機等大型農(nóng)業(yè)設(shè)備的監(jiān)控以及同GPS技術(shù)對它們的位置進行實時掌握,不僅如此,強大的物聯(lián)網(wǎng)還能實現(xiàn)用戶對實時路況的掌握以便于達到農(nóng)用設(shè)備資源的不浪費,為他們實現(xiàn)運行效率的最大化提供最大的幫助。與此同時,用戶還可以對收割機內(nèi)部的溫度進行控制。因此,物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的前途不可限量,幾乎方方面面都可以運用到物聯(lián)網(wǎng),而未來的農(nóng)業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下,也會更加的智能,這對我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展擁有者巨大的作用,對人工成本的降低將會是一筆巨大的財富。
作者:劉偉麗 單位:鄭州城市職業(yè)學院
通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在精細農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用研究,為我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的推廣應(yīng)用,提供可靠的方法和途徑。
1精細農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展必走之路
精細農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是由信息技術(shù)支持的根據(jù)空間變異來定位、定時、定量地實施一整套現(xiàn)代化農(nóng)事操作技術(shù)與管理的系統(tǒng),用戶只要將手機或手持終端按下鍵盤,就能查看到設(shè)施農(nóng)業(yè)實時的綜合生態(tài)信息。精細農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)智能化、精確化生產(chǎn)。
2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是精細農(nóng)業(yè)生產(chǎn)強大的技術(shù)支撐
物聯(lián)網(wǎng)4大技術(shù)的組成和應(yīng)用領(lǐng)域包括傳感網(wǎng)、M2M、RFID和兩化融合技術(shù)[1],物聯(lián)網(wǎng)兩化融合是指技術(shù)、產(chǎn)品、業(yè)務(wù)和產(chǎn)業(yè)衍生4個方面的融合[2]。在精細農(nóng)業(yè)中的兩化融合主要是信息技術(shù)、先進設(shè)備與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工、銷售等環(huán)節(jié)的融合,即農(nóng)業(yè)信息化和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的融合,其為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了新的機遇,有助于加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程[3]。
3物聯(lián)網(wǎng)精細農(nóng)業(yè)自控系統(tǒng)在精細農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)精細農(nóng)業(yè)自控系統(tǒng)以先進的無線傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、云平臺、大數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)為基礎(chǔ)[4],主要通過WIFI設(shè)備服務(wù)器與遠端天線矩陣通訊,再通過第三代光載無線交換機,將數(shù)據(jù)實時地送到遠程智能系統(tǒng),再發(fā)送給各級用戶,從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)智能化和精確化的精細作業(yè)生產(chǎn)。
3.1物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)測系統(tǒng)
3.1.1無線墑情監(jiān)測系統(tǒng)無線墑情監(jiān)測系統(tǒng)主要負責采集農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)環(huán)境信息(見表1),并將結(jié)果傳輸?shù)街行姆?wù)器,再將相應(yīng)的數(shù)據(jù)反饋給用戶,即墑情監(jiān)測數(shù)據(jù)、旱災(zāi)預(yù)警數(shù)據(jù)、走勢分析數(shù)據(jù)、報表分析數(shù)據(jù)、短信、信息及圖形預(yù)警信息。
3.1.2苗情監(jiān)測系統(tǒng)田間作物無線苗情監(jiān)測系統(tǒng),利用網(wǎng)絡(luò),定時采集作物、植物生長發(fā)育狀態(tài)進行田間物候的遠程連續(xù)定位攝像,并將圖片自動上傳到遠程物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控服務(wù)平臺,實現(xiàn)植保監(jiān)測人員的遠程物候觀測。
3.1.3蟲情監(jiān)測系統(tǒng)蟲情監(jiān)測系統(tǒng)通過搭建在田間的智能蟲情監(jiān)測設(shè)備,能進行無公害誘捕殺蟲,綠色環(huán)保;同時利用無線網(wǎng)路,定時進行遠程診斷,采取相應(yīng)防治措施,控制蟲害。
3.1.4災(zāi)情監(jiān)測系統(tǒng)用戶通過視頻系統(tǒng)可以清晰直觀地查看種植區(qū)作物的生長及病蟲害情況,并對突發(fā)性異常事件的過程進行及時監(jiān)視和記憶,提供及時高效的指揮和調(diào)度,進行有效地防災(zāi)控災(zāi)。
3.2物聯(lián)網(wǎng)智能傳輸系統(tǒng)智能傳輸系統(tǒng)是屬于傳輸層層面的連接,其將物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)測系統(tǒng)的感知層數(shù)據(jù),發(fā)射到就近天線矩陣轉(zhuǎn)換為光信號。
3.3物聯(lián)網(wǎng)智能灌溉系統(tǒng)智能灌溉系統(tǒng)將這些環(huán)境參數(shù)進行實時監(jiān)測采集,通過控制中心控制施肥罐、施水罐,實現(xiàn)節(jié)水灌溉,同時減少化肥使用,降低生產(chǎn)、人工成本。
3.4物聯(lián)網(wǎng)智能預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)在智能預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)中設(shè)置農(nóng)作物環(huán)境參數(shù)危害發(fā)生程度的安全值域,當監(jiān)測到的數(shù)據(jù)超出安全范圍時,報警系統(tǒng)啟動,管理平臺上的參數(shù)將會顯現(xiàn)紅色字樣,并將危害狀況通知用戶。
3.5物聯(lián)網(wǎng)智能專家系統(tǒng)該系統(tǒng)將農(nóng)業(yè)專家信息及聯(lián)系方式全部集中到一起,用戶可聯(lián)線或以短信、QQ和微信的方式咨詢專家各種病蟲害防治難題,亦可將自己的防控經(jīng)驗分享到系統(tǒng)中。
3.6物聯(lián)網(wǎng)智能信息管理應(yīng)用平臺該管理應(yīng)用平臺利用WEB服務(wù)器及PC終端應(yīng)用層專業(yè)控制軟件,用戶可在本地數(shù)據(jù)庫調(diào)用現(xiàn)場實時視頻錄像。
4小結(jié)
廣大農(nóng)業(yè)用戶將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在精細農(nóng)業(yè)各個環(huán)節(jié)的廣泛應(yīng)用,實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展。
作者:鄧希海 單位:達州職業(yè)技術(shù)學院
我國作為一個以農(nóng)業(yè)發(fā)展的大國,提高農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量非常重要,但目前我國農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量還很低,同時在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中消耗的各種資源量卻非常大,因此,傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)技術(shù)已經(jīng)不能夠支撐當前我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展,嚴重阻礙我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展速度。針對目前這一情況,隨著信息化和科學技術(shù)的不斷提升,將當今新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中,能夠使得農(nóng)業(yè)智能化,進一步提高農(nóng)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量,同時還可以節(jié)省大量的人力和物力。
1農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概述
1.1農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的定義農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是由傳感器、監(jiān)控設(shè)備和移動終端等設(shè)備組成,通過遠程控制將農(nóng)田里的環(huán)境信息和農(nóng)作物信息傳遞給農(nóng)民,農(nóng)民可以足不出戶掌握農(nóng)田里的各種信息。其中,傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、光傳感器和PH值傳感器等等,可以檢測出農(nóng)田環(huán)境的溫度、濕度、光照強度、CO2濃度、PH值等信息參數(shù),再通過儀表儀器顯示出來,保證農(nóng)作物有一個良好的生長環(huán)境。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將傳統(tǒng)以人為中心的農(nóng)業(yè)管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽恐悄芑O(shè)備和軟件為中心的生產(chǎn)管理模式。
1.2農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)相對應(yīng),它也分為三個層次,分別是信息感知層、信息傳輸層和信息應(yīng)用層。1)信息感知層,主要功能是利用各種傳感器收集環(huán)境和土壤信息,并通過短距離傳輸技術(shù)傳輸收集到的數(shù)據(jù),它作為三層架構(gòu)的最底層,是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ),農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的短距離傳輸技術(shù)有RFID技術(shù)、Wi-Fi、藍牙和有線傳輸技術(shù)將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)關(guān)。2)信息傳輸層,主要功能是處理和傳輸信息感知層中傳感器收集到的數(shù)據(jù)信息,并融合和擴展現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò),適合遠距離傳輸數(shù)據(jù),能夠?qū)崿F(xiàn)更加高效、更加安全的互聯(lián)功能。3)信息應(yīng)用層,主要功能是對感知層收集的數(shù)據(jù)信息進行融合、處理和分析,并通過各種終端設(shè)備與農(nóng)戶之間進行交互,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化和自動化。
2物聯(lián)網(wǎng)在智能農(nóng)業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)
2.1Wi-Fi技術(shù)Wi-Fi眾所周知,現(xiàn)在人人離不開它,它是一種短距離無線通信技術(shù),室內(nèi)的輻射范圍在100米左右,室外可以達到200米左右,顧名思義就是在較小的范圍或區(qū)域內(nèi)提供的無線傳輸通信技術(shù),是WirelessFidelity的縮寫,是以太網(wǎng)無線技術(shù)的擴展,使用開放的2.4GHZ微波頻段,理論上的最高速率是11Mb/s,遠遠超過了普通家庭使用的有線寬帶,是當今使用最廣泛的一種短距離無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。
2.2RFID技術(shù)RFID(RadioFrequencyIdentification)技術(shù)是一種無線射頻識別通信技術(shù),可以通過無線電訊號識別特定目標并對數(shù)據(jù)進行讀寫,而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或者光學接觸。射頻段是指讀寫器通過天線發(fā)送、接收并識讀的標簽信號頻率的范圍,讀寫器的頻率和射頻標簽的頻率必須相同才能夠工作。RFID系統(tǒng)通常包括電子標簽、閱讀器和天線。其工作流程是:閱讀器通過天線發(fā)送特定頻率的射頻信號,當電子標簽進入此信號磁場時產(chǎn)生感應(yīng)電流同時被激活,這時芯片中存儲的數(shù)據(jù)會被發(fā)送,天線再將接收到的載波信號傳送給閱讀器,閱讀器對信號進行解析并將數(shù)據(jù)傳到后臺進行處理,完成對數(shù)據(jù)的控制。RFID的頻段有四個,分別時低頻、高頻、超高頻和微波,目前后三種主要應(yīng)用在現(xiàn)實生活中。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中通常使用國家免申請的433MHz頻段進行近距離直線傳輸,其常用在物聯(lián)網(wǎng)關(guān)與無線采集控制節(jié)點中。
3物聯(lián)網(wǎng)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
3.1農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)總體設(shè)計本章節(jié)圍繞農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的三層體系架構(gòu)介紹物聯(lián)網(wǎng)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用,重點對環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、視頻監(jiān)控、終端設(shè)備顯示信息等模塊進行介紹。主要實現(xiàn)的功能是:通過設(shè)置各種傳感器實時采集農(nóng)田中的溫度、濕度和CO2濃度等參數(shù)信息,并通過RFID技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將采集到的信息傳輸至物聯(lián)網(wǎng)關(guān),物聯(lián)網(wǎng)對數(shù)據(jù)進行存儲和分析,然后通過終端設(shè)備顯示給用戶(農(nóng)戶)。1)信息感知層,在該層設(shè)置各種環(huán)境傳感器(溫度傳感器、濕度傳感器、CO2濃度傳感器)、射頻發(fā)射端和接收端、無線采集模塊、攝像頭、DAAU(物聯(lián)網(wǎng)關(guān)),達到采集數(shù)據(jù)、分析、轉(zhuǎn)發(fā)的功能。2)傳輸層,是整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的中間層,起到傳輸數(shù)據(jù)的作用,在傳輸過程中經(jīng)過不同架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)完成通信,使用RFID無線通信網(wǎng)等技術(shù),完成對監(jiān)控視頻和檢測數(shù)據(jù)的可靠傳輸。3)應(yīng)用層,在該層放置數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及Web服務(wù)器,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對采集到的數(shù)據(jù)進行存儲,分析。Web服務(wù)器為移動終端設(shè)備提供查詢歷史數(shù)據(jù)、實時查看、視頻監(jiān)控等功能。
3.2關(guān)鍵模塊設(shè)計1)傳感器的數(shù)據(jù)采集不同的傳感器通過RFID網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)的采集,本文主要使用溫度傳感器、濕度傳感器和CO2濃度傳感器,傳感器的放置位置對其獲取到的數(shù)據(jù)有一定的影響,因此,為了使得到的數(shù)據(jù)有效,一般傳感器放置在距離地面三分之一處,位置過高或過低,都會引起采集到數(shù)據(jù)的不精確,采用RFID無線射頻技術(shù)避免了有線網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)田中設(shè)置的不方便。2)物聯(lián)網(wǎng)管(DAAU)的設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)關(guān)(DataAnalysisAcquisitionUnit)簡稱DAAU,在本設(shè)計中,它通過無線網(wǎng)絡(luò),與各種傳感器、攝像頭連接,并與DAAU服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交互,DAAU服務(wù)器對DAAU發(fā)來的數(shù)據(jù)(通過TCP_Socket)進行解析和接收,將偵聽到的有效信息存儲到數(shù)據(jù)庫中。3)Web服務(wù)器的設(shè)計Web服務(wù)器是運行在服務(wù)器上的一套Web應(yīng)用程序。用戶通過登錄Web站點進行訪問,對終端數(shù)據(jù)進行實時顯示、查詢和分析等操作。對于Web服務(wù)器的部署,首先需要添加IIS6.0配置文件,將用VisualStudio2008開發(fā)工具開發(fā)的程序安裝在Web服務(wù)器端,將用戶的業(yè)務(wù)處理集中到Web服務(wù)器端,從而減少用戶終端處理數(shù)據(jù)的壓力。
4結(jié)束語
本文通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)中,解決了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)管理模式的諸多局限性,同時引入移動終端設(shè)備,使農(nóng)戶隨時隨地都可以查看和控制農(nóng)田的生長情況,充分體現(xiàn)出智能農(nóng)業(yè)在引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后的自動化化和遠程化。
作者:申玉宏 單位:呼倫貝爾學院物理與電子信息學院
一、物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)示范園經(jīng)營中存在的問題
鎮(zhèn)江現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展和規(guī)模經(jīng)營發(fā)展較快,大量較大規(guī)模的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)建設(shè)加快,但從調(diào)查情況看,這些農(nóng)業(yè)示范園對如何更好利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)去經(jīng)營企業(yè)沒有思考太多,還存在很多問題。(1)農(nóng)業(yè)示范園區(qū)對物聯(lián)網(wǎng)認識不足。目前,鎮(zhèn)江市的農(nóng)民文化水平普遍偏低,受自身文化知識水平的局限,比較習慣于傳統(tǒng)經(jīng)驗式的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營方式,對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的感性、理性認識較差,不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等現(xiàn)代高科技數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用。這也從根本上限制了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)上的大面積推廣使用,也與我們發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的要求有很大的差距。(2)農(nóng)業(yè)示范園區(qū)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施較差。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用需要有較好的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施,尤其是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能控制系統(tǒng)需要配備技術(shù)含量較高的控制設(shè)備,而鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)示范園區(qū)現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施裝備較差。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)季節(jié)性強,在應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)時不僅需要對其基礎(chǔ)設(shè)施進行改造,還需要投入資金,設(shè)施改造不僅對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)計劃有影響,且在一定程度上影響著鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)示范園區(qū)應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的積極性。(3)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身不夠完善。現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身也存在一些應(yīng)用的問題,一是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中智能感知系統(tǒng)的成本相對較高;二是農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系的功耗較高;三是物聯(lián)網(wǎng)感知節(jié)點上數(shù)據(jù)高效傳輸存在局限性,需要提高節(jié)點數(shù)據(jù)高效傳輸與管理能力,以解決其協(xié)作感知、高效采集、處理等問題。(4)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的各結(jié)點間信息不通暢。由于我國農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈起步比較晚,我國農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈總體信息化水平比較低,供應(yīng)鏈結(jié)點間質(zhì)量安全管理信息缺乏共享。如農(nóng)業(yè)企業(yè)面對市場組織生產(chǎn)時,由于市場信息傳遞緩慢或者是信息割裂不能共享,導致盲目生產(chǎn),造成銷售市場價格波動大,不利于農(nóng)產(chǎn)品的供求均衡。這些現(xiàn)狀所造成的信息化問題成為農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈質(zhì)量安全管理發(fā)展產(chǎn)巨大阻礙。(5)農(nóng)業(yè)經(jīng)營效益低下。由于歷史和傳統(tǒng)原因,農(nóng)產(chǎn)品相對于工業(yè)產(chǎn)品來說經(jīng)營效益要低得多,鎮(zhèn)江市也不例外。雖然近年來鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)依靠農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展和政府的重視,特色農(nóng)業(yè)和高效農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速,使農(nóng)業(yè)效益有了較大的提高,但與現(xiàn)代高科技的工業(yè)相比,效益還是有很大的差距,這不僅影響了工商資本投入農(nóng)業(yè)的積極性,也影響了農(nóng)民應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等相對投入較高的現(xiàn)代數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)的積極性。
二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在優(yōu)化鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)示范園經(jīng)營中應(yīng)用的研究
通過上述分析,我們認為有必要促使這些農(nóng)業(yè)示范園用新的眼光審視傳統(tǒng)的經(jīng)營方式,利用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),使其更動態(tài)地管理農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售,滿足消費者的需求。
1、利用物聯(lián)網(wǎng)敏捷控制農(nóng)業(yè)示范園供應(yīng)鏈為了給農(nóng)產(chǎn)品整個供應(yīng)鏈的各環(huán)節(jié)提供有關(guān)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地、運輸、倉儲、加工、裝卸、配送和銷售等方面的實時、全面及詳實的電子化信息,可利用RFID技術(shù)和EPC標準進行信息采集、傳輸和處理(如圖1所示)。物聯(lián)網(wǎng)將改進企業(yè)網(wǎng)絡(luò)營銷的供應(yīng)鏈,即對產(chǎn)品的制造、倉儲、配送等流通環(huán)節(jié)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化展現(xiàn),讓園區(qū)和消費者隨時隨地了解商品的情況,加強產(chǎn)品監(jiān)管,消除客戶疑慮。
2、利用物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新農(nóng)業(yè)示范園營銷工作、探索智能農(nóng)業(yè)經(jīng)營新業(yè)態(tài)結(jié)合虛擬數(shù)字技術(shù)、遠程視頻實景傳播技術(shù)等,構(gòu)建基于電子商務(wù)技術(shù)、淘寶商業(yè)模式的農(nóng)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)超市。以面向不同消費群體的市場化需求為導向,生產(chǎn)無公害農(nóng)產(chǎn)品、綠色食品、有機農(nóng)產(chǎn)品,實現(xiàn)訂單式生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化采購、物流式配送,形成以技術(shù)流、產(chǎn)品流、信息流為主要調(diào)控手段,以高效益、高產(chǎn)出為重要特征的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)經(jīng)營業(yè)態(tài)。
3、利用物聯(lián)網(wǎng)提升農(nóng)業(yè)示范園自身信譽度和品牌知名度目前,很多消費者對所購買的農(nóng)產(chǎn)品采取“零容忍”的態(tài)度,而信譽對于企業(yè)的生死存亡至關(guān)重要。企業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)的無縫接入技術(shù),可以隨時隨地的獲得各種豐富的網(wǎng)絡(luò)資源,并且由于信息傳遞速度和傳播量的成倍增長,口碑推廣的深度和廣度也不斷提高,從而幫助企業(yè)推銷自己的產(chǎn)品和企業(yè)文化,提高自身信譽度和品牌知名度。
4、利用物聯(lián)網(wǎng)挖掘高價值客戶、開發(fā)新產(chǎn)品RFID閱讀器或者手持機能夠嚴格監(jiān)控輸入數(shù)據(jù)的合法性,保證了操作過程中數(shù)據(jù)的完整性和一致性,使得進入總數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)清潔有效,企業(yè)對這些干凈的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分類處理,可以清楚了解客戶的喜好和購買習慣,從而挖掘高價值客戶,建立優(yōu)勢客戶資源庫。同時,企業(yè)能夠利用物聯(lián)網(wǎng)進行范圍更廣的在線調(diào)查,提高在線調(diào)查的交互性,根據(jù)所調(diào)查的客戶需求信息不斷對產(chǎn)品更新?lián)Q代,開發(fā)出滿足客戶的完美體驗的新產(chǎn)品。
5、利用物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展特色智能農(nóng)業(yè)觀光旅游農(nóng)業(yè)示范園可應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程與農(nóng)業(yè)觀光、旅游、休閑、科普等有機結(jié)合起來,吸引市民到園區(qū)與村民共同開展參與式農(nóng)業(yè)生產(chǎn),訂制農(nóng)產(chǎn)品,體驗生產(chǎn)勞動,監(jiān)控農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)全過程,實現(xiàn)城市與鄉(xiāng)村融合、農(nóng)民與市民互動、生產(chǎn)與消費聯(lián)結(jié),推動形成新型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)營業(yè)態(tài),從根本上實現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營方式的轉(zhuǎn)變。規(guī)劃實施基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)參與式觀光旅游產(chǎn)業(yè)示范區(qū),以生態(tài)休閑、科普教育、認養(yǎng)訂購、農(nóng)耕文化等為特色服務(wù)產(chǎn)品,構(gòu)建生產(chǎn)者、消費者、觀光客三位一體的新型產(chǎn)業(yè)鏈。
三、政策建議
結(jié)合鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)示范園物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用較少的現(xiàn)狀看,農(nóng)業(yè)示范園要想實現(xiàn)以上經(jīng)營方式的轉(zhuǎn)變,需要鎮(zhèn)江市從政策層面,在不同的領(lǐng)域、地域、區(qū)域等發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),加快推進鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)示范園的轉(zhuǎn)型升級和現(xiàn)代化建設(shè)步伐。具體要做好以下五個方面。
1、加強宣傳,積極引導為了推動農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在鎮(zhèn)江市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中推廣應(yīng)用,促進鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,必須提高廣大干部群眾和農(nóng)業(yè)從業(yè)人員對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的認識。一是充分利用輿論宣傳工具,大力宣傳農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點、優(yōu)勢,促使他們轉(zhuǎn)變觀念,提高對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用必要性的認識。二是大力普及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)知識,利用農(nóng)民素質(zhì)培訓平臺等多種途經(jīng)開辦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的知識講座、技術(shù)培訓,讓廣大農(nóng)業(yè)從業(yè)人員掌握好物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)知識和使用管理的基本技能,達到使他們懂技術(shù)、善應(yīng)用、會管理的目的,為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在鎮(zhèn)江市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的推廣應(yīng)用打好基礎(chǔ)。
2、加強扶持,促進發(fā)展根據(jù)鎮(zhèn)江市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施差、效益不高等現(xiàn)狀,為提高廣大農(nóng)民應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的積極性,政府應(yīng)當針對不同的情況出臺相應(yīng)的扶持政策,以推動全市物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中應(yīng)用,真正達到農(nóng)業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。一是加大財政資金投入,對農(nóng)業(yè)園區(qū)為使用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而進行的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)或改造而增加的投入給予一定比例的政策補助。二提供招商引資優(yōu)惠待遇,以吸引更多的社會工商資本向農(nóng)業(yè)投資,建設(shè)高水平的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)。三是人才培養(yǎng),要造就新一代有知識的新型農(nóng)民,政府要出臺扶持政策,吸引廣大有技術(shù)的知識青年投身農(nóng)業(yè),提高農(nóng)民知識水平,從根本上改變農(nóng)民文化水平低下的局面,促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技實際推廣應(yīng)用。
3、加強示范,拓展領(lǐng)域政府在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園區(qū)規(guī)劃建設(shè)時,要通過與高校、科研院所等深層次的協(xié)作,建設(shè)一批農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的科技示范園區(qū),積極引進使用一些先進適用、功能配套的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備,充分展示農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)功能,讓廣大的農(nóng)民開闊眼界,發(fā)揮好園區(qū)的新技術(shù)輻射作用,促進數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)的科技成果轉(zhuǎn)化,帶動其技術(shù)推廣應(yīng)用,并積極探索農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用模式,真正促進鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)的數(shù)字化、精準化和智能化發(fā)展。
4、科學規(guī)劃,合理布局根據(jù)鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)的自然資源條件和社會經(jīng)濟發(fā)展水平,立足實際,結(jié)合現(xiàn)有現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)設(shè)施和農(nóng)業(yè)布局,科學規(guī)劃出全市數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用推廣體系,合理布局,針對不同區(qū)域、不同產(chǎn)業(yè)和重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)等,建設(shè)好一批農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字農(nóng)業(yè)示范園區(qū),并進行分類指導、重點突破。適當建立一些基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集高效生產(chǎn)、休閑觀光為一體的智能農(nóng)業(yè)示范示范園區(qū),推動農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實際應(yīng)用。
5、加強研發(fā),強化保障為了加快農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣應(yīng)用,有必要采取技術(shù)手段研發(fā)低成本農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和裝備。根據(jù)鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)特點,積極組建鎮(zhèn)江數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)科技創(chuàng)新團隊,與江蘇大學、江蘇農(nóng)林科技學院等科研院所合作,利用它們的技術(shù)優(yōu)勢,進行重點突破,開發(fā)一些適合鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際的低成本的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和裝備,從而達到減少運行成本,降低農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范和推廣應(yīng)用的門檻,推動農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用。
四、結(jié)語
鎮(zhèn)江市應(yīng)緊緊抓住機遇,大力推動農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在鎮(zhèn)江市的應(yīng)用,只有采取相應(yīng)的惠農(nóng)政策和技術(shù)措施,抓住農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的有利時機,對農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展和現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)推進進行科學合理布局,培養(yǎng)高素質(zhì)的新一代知識農(nóng)民,發(fā)揮農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和裝備優(yōu)勢,才能推動鎮(zhèn)江市由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)鎮(zhèn)江現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化、精準化和智能化。
作者:鄭翠 田明 單位:江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院
1現(xiàn)代科學技術(shù)實施的前提條件
生長環(huán)境的好壞決定著農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量,植物的健康成長更是與其環(huán)境息息相關(guān)。除此之外,自然因素對植物的生長有著決定性的作用,最主要的則表現(xiàn)在:光線的強度及陽光照射時間的長短、土壤環(huán)境、二氧化碳濃度、水分的控制等等,這些都共同決定了植物的生長狀況?,F(xiàn)代科學技術(shù)還可以在一定程度上改變植物的生長環(huán)境,通過改變其土壤中的養(yǎng)分及空氣中二氧化碳的濃度,來對植物的正常生長環(huán)境進行合理的控制,通過這種方法可以在某種程度上提高果實的結(jié)果率,再利用現(xiàn)代化生物技術(shù)等來提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量,從而為企業(yè)迎來更好的發(fā)展。
2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實施方案
2.1傳感器單元物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)想要獲得更好的應(yīng)用效果,在傳感器方面,需要做到對癥有效。
2.1.1氣體溫度傳感器在國外的先進國家這種傳感器技術(shù)已相對純熟。我國主要采用瑞士公司推出的單片數(shù)字溫濕度傳感器,來對空氣溫度進行傳感探究。這種高端傳感產(chǎn)品具有可靠性和穩(wěn)定性等特點,可以在一定程度上大幅降低了獲取數(shù)據(jù)的難度,并有效增強了其抗干擾能力,做到低能耗、高靈敏、高性價比等特點。在實際的農(nóng)業(yè)栽培培養(yǎng)技術(shù)中,可以利用這種氣體溫濕度傳感器來更加準確的獲取環(huán)境信息,并為以后的農(nóng)作物生長提供相應(yīng)的材料資源。
2.1.2土壤水分溫度傳感器該傳感器主要利用時域反射原理進行設(shè)計,并通過將其埋藏在土壤的方法,更好地檢測土壤中水分的分布情況。土壤水分溫度傳感器可以與采集器結(jié)合使用,利用這2種現(xiàn)代科技可以對土壤中各種理化性狀、氣溫變化及人為水分管理進行合理化監(jiān)測。除此之外,這種傳感器可適用于各種土壤環(huán)境,并對其土壤水分情況進行精確的判斷,并將數(shù)據(jù)及時上傳到數(shù)據(jù)庫中,以便人們對其合理控制。
2.1.3光照傳感器這種傳感器的主要特點在于,其體型較小、使用時間長、密封性好、精準性高、可控效果好,可以更好地抵御因自然環(huán)境造成的干擾,從而對現(xiàn)代溫室環(huán)境進行合理監(jiān)測。
2.2數(shù)據(jù)采集單元
2.2.1無線傳感器采集器通過傳輸數(shù)據(jù)的方式將采集器所采集到的信息及時傳送到管理系統(tǒng)當中,使人們可以在第一時間對農(nóng)作物生長情況做出準確的監(jiān)測及處理。采集器主要包括數(shù)據(jù)采集和傳輸2方面,其特點則表現(xiàn)在安裝簡便、使用成本低等。對采集器的電路本身而言,其主要包括信息處理電路、復位電路、A/D/D/A轉(zhuǎn)換器、晶振電路、顯示電路等等。
2.2.2多通道無線數(shù)據(jù)采集器這種多通道數(shù)據(jù)采集器可以采集多種信號,而信號則主要表現(xiàn)在物理模擬信號和數(shù)字信號2種。通過這種采集方式可以有效解決傳統(tǒng)的人力、物力和資源等問題,除此之外,還具有防水、防曬、安全采集、防雷擊等優(yōu)點。物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)可以實現(xiàn)在數(shù)據(jù)上的多種顯示技術(shù),在數(shù)據(jù)采集、打印、存儲等方面更是具有突出的特點。
3結(jié)論
我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)想要有效擺脫自然環(huán)境干擾,最主要的就是用科技的力量對其進行創(chuàng)新改革。本文主要針對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)來對農(nóng)作物生長進行有效監(jiān)控,并通過采集到的數(shù)據(jù)來對農(nóng)作物的生長環(huán)境進行整改,從而對我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展起到促進的作用。
作者:張宇單位:東北農(nóng)業(yè)大學
1農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與意義
1.1推進農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用的規(guī)模不斷擴大建德市農(nóng)村范圍大,農(nóng)民數(shù)量多,廣大農(nóng)民仍以農(nóng)業(yè)收入維持民生,只有農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟有了大的發(fā)展,市域經(jīng)濟才能繁榮。實踐證明,加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程是發(fā)展農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的根本途徑,而以農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的農(nóng)業(yè)信息化又是建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要抓手和有生力量。建德農(nóng)業(yè)目前仍處于從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的過渡期,農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等設(shè)施智能技術(shù)的推廣應(yīng)用雖相對程度較低,但應(yīng)用前景廣闊,潛力巨大。近年來,該市致力于發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù),加快實施智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)工程。如加大對智能大棚、光溫水控制系統(tǒng)、遠程監(jiān)控、作物數(shù)字化設(shè)計等應(yīng)用的扶持,推廣應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等設(shè)施智能技術(shù),因地制宜地建設(shè)一批智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地和項目。經(jīng)調(diào)查,建德市有85家農(nóng)業(yè)企業(yè)、農(nóng)民專業(yè)合作社建有萬村聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站,232個行政村實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)全覆蓋。廣大農(nóng)民對信息的需求不僅局限在種植、養(yǎng)殖等技術(shù)方面,農(nóng)村政策、農(nóng)村文化、農(nóng)村就業(yè)等信息同樣受到極大關(guān)注,農(nóng)民對農(nóng)業(yè)信息化的最后一公里建設(shè)和進村入戶有著極大的熱情,農(nóng)業(yè)信息化的農(nóng)村市場依然很大。雖然像智能大棚、光溫水控制系統(tǒng)、遠程監(jiān)控、作物數(shù)字化設(shè)計等農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣和應(yīng)用成本相對較高,但帶來的效益與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)相比要高得多。所以有越來越多的農(nóng)業(yè)企業(yè)、農(nóng)民專業(yè)合作社、農(nóng)業(yè)種養(yǎng)大戶等迫切需要采用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等先進信息技術(shù),加快實現(xiàn)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的夢想。
1.2推進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的效益不斷彰顯目前為止,建德市已在欽堂、航頭、楊村橋、三都、蓮花、下涯、乾潭等鄉(xiāng)鎮(zhèn)建立農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范基地7個,總投資350余萬元,帶來直接經(jīng)濟效益1200余萬元,間接效益3000余萬元,且成功創(chuàng)建具有典型信息化輻射力和影響力的杭州市級以上農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)5家,如浙江秋梅食品有限公司、杭州艾利斯玫瑰科技有限公司、杭州江南春堂生物科技有限公司等。浙江瑞德農(nóng)業(yè)科技有限公司在其智慧農(nóng)業(yè)示范園集約化育苗中心安裝視頻設(shè)備,為當?shù)毓喜朔N業(yè)發(fā)展培育種苗;建德市三都西紅花專業(yè)合作社以園區(qū)西紅花研發(fā)中心的種質(zhì)資源庫、室內(nèi)育種基地、標準化栽培示范基地為依托,運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的信息采集和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),建設(shè)完備的生產(chǎn)信息采集監(jiān)控設(shè)施;杭州九仙生物科技有限公司在鐵皮石斛示范基地建設(shè)智能網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控管理設(shè)施,包括保溫降溫設(shè)施、灌溉設(shè)施、基礎(chǔ)配套附屬設(shè)施等;建德市紅群農(nóng)業(yè)科技有限公司新建3000m3立體草莓物聯(lián)網(wǎng)信息與自動化系統(tǒng);楊村橋草莓智慧園建成電腦智能灌溉、施肥、控溫、控濕及遠程自控管理系統(tǒng);杭州國茂生態(tài)農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限公司在養(yǎng)豬場安裝應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng),使配種監(jiān)控、分娩監(jiān)控、員工監(jiān)控、防盜監(jiān)控、電子商務(wù)等更為高效;建德市建坤農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司在其糧食生產(chǎn)功能區(qū)熟練應(yīng)用“智慧農(nóng)業(yè)”技術(shù)。上述案例的共性在于,大多數(shù)有自營基地的農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)“足不出戶、遠程控制的高效高產(chǎn)、集中管理的理想”,極大地提高了企業(yè)的產(chǎn)業(yè)化水平,提升了企業(yè)的經(jīng)濟效益。
2當前技術(shù)應(yīng)用中存在的主要問題
近年來,建德市在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等設(shè)施智能技術(shù)應(yīng)用上雖取得一定成績,但在推廣應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)升級、產(chǎn)品開發(fā)、體系機制等方面仍存在亟待解決的問題。
2.1投入成本高,應(yīng)用不廣泛建德地處山區(qū),生產(chǎn)條件可控性差,農(nóng)業(yè)整體比較效益低,各產(chǎn)業(yè)以小農(nóng)戶分散經(jīng)營為主,且農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一次性投入大、回報周期長,很多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備因價格偏高很難大面積推廣。據(jù)了解,一套物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,因其核心傳感器的不同,價格從1萬元到幾十萬元不等。如果不是從事規(guī)模經(jīng)營或者高效種養(yǎng)殖業(yè),普通種植大田的農(nóng)民是無力承擔的。建德市財政薄弱,盡管近年來政策上對設(shè)施農(nóng)業(yè)基地、農(nóng)產(chǎn)品加工技改、農(nóng)產(chǎn)品流通等扶持力度不斷加大,但畢竟額度有限,只能是傾向性的鼓勵支持。因而該市的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用仍不夠廣泛,其應(yīng)用主體多為一些經(jīng)濟實力較為雄厚的農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)、農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社,大部分農(nóng)戶仍采用傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù),澆水、施肥、打藥等仍憑經(jīng)驗、靠感覺。
2.2重視程度低,發(fā)展不平衡目前,建德農(nóng)業(yè)的基本面還是以村戶為主要單位的分散經(jīng)營式小農(nóng)經(jīng)濟,不適合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的大規(guī)模推廣,個體農(nóng)戶要部署諸如土壤養(yǎng)分檢測和配方施肥的應(yīng)用只能自購設(shè)備,這樣單體使用的方式成本高、風險大,且效益不明顯。而真正農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用應(yīng)該是面向大面積的室外田地,而非大棚。室外大田缺乏統(tǒng)一的大面積的規(guī)劃和管理,這是阻礙農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用大范圍推廣的根本問題??傮w而言,政府、產(chǎn)業(yè)化主體、廣大農(nóng)民等對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和推廣均表現(xiàn)出重視態(tài)度和程度上的不足,政府重點著力于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的布局調(diào)整和農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)的做強做大;產(chǎn)業(yè)化主體重點著力于如何統(tǒng)籌運用好政府政策資源,擴規(guī)模、強實力、打品牌;廣大農(nóng)民依然擺脫不了傳統(tǒng)經(jīng)營管理的模式,與農(nóng)業(yè)企業(yè)、農(nóng)民專業(yè)合作社的利益聯(lián)結(jié)機制尚不緊密,實際增收致富的難度沒有根本性轉(zhuǎn)變。
2.3成熟產(chǎn)品少,體系不健全隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展,現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)體系為農(nóng)民提供的服務(wù)還不夠全面,為農(nóng)業(yè)企業(yè)、農(nóng)民專業(yè)合作社提供的科技驅(qū)動和品牌創(chuàng)建也不夠完整。且當前的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備主要產(chǎn)自高校院所的實驗室,概念性產(chǎn)品多,實際產(chǎn)業(yè)化率不高,而實驗室理論研究與農(nóng)業(yè)實際應(yīng)用差異較大。所以農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實際應(yīng)用的一些設(shè)備性能遠低于應(yīng)用預(yù)期,應(yīng)用環(huán)境也不及預(yù)期的優(yōu)越。如土壤養(yǎng)分傳感器、葉表面分析儀等技術(shù)都不夠成熟,一些國內(nèi)產(chǎn)品在應(yīng)用過程中甚至會經(jīng)常出現(xiàn)故障,這都造成農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用上的普及難和推廣難。此外,產(chǎn)業(yè)體系也不夠健全,如農(nóng)業(yè)企業(yè)、農(nóng)民專業(yè)合作社在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用上各自為政,應(yīng)用標準不一、公益服務(wù)較少、服務(wù)功能較弱等問題均阻礙著整個信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
3有效推進技術(shù)應(yīng)用的對策與建議
黨的十八大提出“工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展”的戰(zhàn)略部署,而“四化同步”的難點正是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化這塊短板。建德市近年來的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進程證明,推進農(nóng)業(yè)信息化是推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵,推進農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)是推進農(nóng)業(yè)信息化的重要手段。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與推廣,有利于促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式由經(jīng)驗型、定性化向知識型、定量化以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理方式由粗放式向精細化的轉(zhuǎn)變,使農(nóng)業(yè)資源的利用率和勞動生產(chǎn)率大幅提高。
3.1進一步加強政策支持要加快制定和完善新一輪信息支農(nóng)政策意見,重點關(guān)注和大力扶持農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范基地、智慧農(nóng)業(yè)示范園區(qū)、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營主體電商平臺等項目建設(shè),加快引進和培育涉農(nóng)科技、信息、文創(chuàng)等類型產(chǎn)業(yè),全方位推動建德市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。在強化政府統(tǒng)籌的同時,要從鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)塊、產(chǎn)業(yè)龍頭、生產(chǎn)經(jīng)營等多個層面,全面推進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的滲透,充分調(diào)動電信運營商、IT企業(yè)、農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)、農(nóng)民專業(yè)合作社、高??蒲性核雀鞣搅α?,搭建起一張真正有助于建德現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的高端農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。
3.2進一步加大資金投入進一步完善財政資金引導機制,通過財政補助、貸款貼息、以獎代補、先建后補等方式,鼓勵引導各產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營主體主動加大投入,以改善自身的生產(chǎn)條件,避免農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)成為作秀工程和政績工程,給企業(yè)、農(nóng)戶等造成不良影響。要進一步落實好農(nóng)業(yè)企業(yè)、農(nóng)民專業(yè)合作社、種養(yǎng)大戶等產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營主體開展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用項目的資金自籌,積極協(xié)助、爭取各級各類財政對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的開發(fā)性投入,也可廣泛吸引信貸及其他社會資金投入農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,共同創(chuàng)業(yè)興業(yè)。
3.3進一步加快示范推廣加強農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的前提條件,通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,推進和完善農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),進而改善整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理環(huán)境,是實現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展目標的捷徑。為此,要有規(guī)劃地按照“突出重點、示范帶動、集中資金、規(guī)模開發(fā)”的原則,充分利用好建德市多年來積累的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化項目建設(shè)優(yōu)勢,發(fā)揮好該市近百家有著豐富產(chǎn)業(yè)化、信息化、品牌化經(jīng)營經(jīng)驗的市級農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)、規(guī)范化農(nóng)民專業(yè)合作社隊伍的作用,結(jié)合工程措施和農(nóng)業(yè)措施、物資裝備和信息裝備,推廣示范區(qū)經(jīng)驗,進一步提高農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合應(yīng)用水平,提高現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的綜合生產(chǎn)能力。
作者:徐群英李有香余紅偉單位:建德市農(nóng)業(yè)局產(chǎn)業(yè)信息科
1在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測管理及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的精細化管理方面
利用傳感器感知技術(shù)、信息融合傳輸技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的自動監(jiān)測及智能化控制和科學化管理,提高資源利用率和勞動生產(chǎn)率。近年來天津市大力發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè),針對新形勢重點在設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面進行了研究,先后承擔了“天津市重大科技合作項目———設(shè)施農(nóng)業(yè)信息技術(shù)集成與應(yīng)用”及“天津市科技支撐重點項目———天津地區(qū)溫室生態(tài)系統(tǒng)健康及關(guān)鍵技術(shù)研究”?!霸O(shè)施農(nóng)業(yè)信息技術(shù)集成與應(yīng)用”項目是該站與中國農(nóng)業(yè)大學合作,以本地區(qū)的設(shè)施溫室及保護地為推廣對象,通過引進基于人工智能技術(shù)的“設(shè)施農(nóng)業(yè)病蟲害輔助鑒定多媒體專家系統(tǒng)”,基于傳感器、單片機、專家系統(tǒng)和手機通訊模塊的“溫室生態(tài)健康智能監(jiān)控系統(tǒng)”和基于多媒體和Web技術(shù)的“設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息遠程網(wǎng)絡(luò)咨詢系統(tǒng)”。結(jié)合天津市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際,擴充了數(shù)據(jù)庫并進行了網(wǎng)絡(luò)化開發(fā)。建立了作物病蟲害、氣象信息、土壤信息、品種信息等資源的農(nóng)業(yè)技術(shù)綜合服務(wù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。引進的基于傳感器、單片機、專家系統(tǒng)和手機通訊模塊的“溫室生態(tài)健康智能監(jiān)控系統(tǒng)”結(jié)合當?shù)厣a(chǎn)條件和需求進行了多項改造,在全市武清區(qū)多個蔬菜生產(chǎn)基地進行應(yīng)用。
同時建立了基于多媒體和Web技術(shù)的“天津地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息遠程網(wǎng)絡(luò)咨詢系統(tǒng)”。“天津地區(qū)溫室生態(tài)系統(tǒng)健康及關(guān)鍵技術(shù)研究”項目是以全市四類主要設(shè)施為研究對象,利用自主研發(fā)的基于GPRS的環(huán)境數(shù)據(jù)自動采集技術(shù)和微小昆蟲自動計數(shù)、植物葉面分析系統(tǒng)等病蟲害智能監(jiān)測信息物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集的數(shù)據(jù),結(jié)合市場信息、作物種類及品種選擇、茬口安排、農(nóng)藝措施等進行分析,建立天津地區(qū)四類設(shè)施的“生態(tài)經(jīng)濟優(yōu)化”和“生態(tài)系統(tǒng)綜合癥”兩個層面的溫室生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系;研究溫室典型病蟲害和一些新發(fā)生病蟲害的發(fā)生規(guī)律和流行動態(tài),構(gòu)建模型,據(jù)此確定健康的溫室生態(tài)系統(tǒng)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的綜合管理配套措施。
在承擔物聯(lián)網(wǎng)科技項目的同時,還開發(fā)了設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)平臺。該平臺可綜合展示全部聯(lián)網(wǎng)基地內(nèi)信息化建設(shè)效果。通過監(jiān)控中心可將土壤信息感知設(shè)備、空氣環(huán)境監(jiān)測感知設(shè)備、外部氣象感知設(shè)備、視頻信息感知設(shè)備等各種傳感設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一存儲、處理和挖掘,由中央控制軟件進行智能決策,形成有效指令,通過聲、光、電報警指導管理人員或者直接控制執(zhí)行機構(gòu)的方式調(diào)節(jié)設(shè)施內(nèi)的小氣候環(huán)境,為作物生長提供適宜的生長環(huán)境。同時,可通過4G/GPRS/WIFI等傳輸技術(shù)實現(xiàn)上述信息的遠程共享,為遠程管理和科學研究提供服務(wù)平臺。平臺在天津市西青區(qū)大寺鎮(zhèn)青凝候綠色農(nóng)業(yè)示范園、張家窩鎮(zhèn)花卉生產(chǎn)基地以及東麗區(qū)濱海華明農(nóng)業(yè)公司建立了應(yīng)用示范基地。
2在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源和農(nóng)產(chǎn)品物流方面
通過對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、流通、銷售過程的全程信息感知、傳輸、融合和處理,利用條形碼技術(shù)和射頻識別技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品信息的采集跟蹤,實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品“從農(nóng)田到餐桌”的全程追溯,為農(nóng)產(chǎn)品安全保駕護航。近年來天津市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站同天津市農(nóng)業(yè)信息中心在東麗一起執(zhí)行了市經(jīng)信委項目“基于RFID技術(shù)無公害蔬菜質(zhì)量安全監(jiān)測系統(tǒng)”以及市農(nóng)委“數(shù)字智能精準技術(shù)在天津設(shè)施農(nóng)業(yè)中的示范應(yīng)用”項目。系統(tǒng)以溯源中心數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),以網(wǎng)站、觸摸屏、手機短信和電話為手段,實現(xiàn)不同條件下的產(chǎn)品溯源。消費者可通過不同平臺,掃描或輸入產(chǎn)品追溯碼,了解產(chǎn)品供應(yīng)鏈各階段信息??捎行Ъ訌娹r(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全控制,建立以“市場準入”和以“產(chǎn)地準出”相配套的監(jiān)管體系,實現(xiàn)質(zhì)量安全管理關(guān)口前移、源頭控制,從而對農(nóng)產(chǎn)品從產(chǎn)地到加工經(jīng)營企業(yè)直至消費者整個流程實施有效監(jiān)管和追溯,做到安全事件防患于未然,保證無公害農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全,讓市民擁有消費者知情權(quán),真正吃上“放心菜”,同時也提高了設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平,增加農(nóng)民收益。
3建設(shè)天津市基層農(nóng)技推廣體系信息服務(wù)平臺
依托天津市農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化與推廣項目“基層農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣體系信息服務(wù)平臺開發(fā)與推廣”和國家鄉(xiāng)鎮(zhèn)推廣體系建設(shè)項目開發(fā)了天津市基層農(nóng)技推廣體系信息服務(wù)平臺。該平臺以提高農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)水平為目的,以地理信息系統(tǒng)、遙感、專家系統(tǒng)和網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心,整合天津市耕地、土壤、氣候、栽培、植保、水等農(nóng)業(yè)資源,利用現(xiàn)有的研究基礎(chǔ),開發(fā)集成了智能專家系統(tǒng)、智能施肥系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品市場價格系統(tǒng)、專家視頻會診系統(tǒng)、政務(wù)公開系統(tǒng)與推廣體系信息管理系統(tǒng),應(yīng)用于WEB網(wǎng)絡(luò)、觸摸屏終端和手機終端,構(gòu)建了“市—縣—鄉(xiāng)—村—戶”五級農(nóng)技信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。觸摸屏終端隨電視、筆記本電腦、數(shù)碼相機、投影儀等信息化設(shè)備在全市116個農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)實現(xiàn)了全覆蓋;研制的基于Android系統(tǒng)的“農(nóng)技通”手機,通過與中國聯(lián)通簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議框架,組建了“1862288天津農(nóng)技集團V網(wǎng)”,200名基層農(nóng)技人員和骨干科技示范戶成為首批集團用戶。項目實現(xiàn)了基層農(nóng)技推廣體系信息服務(wù)全覆蓋。
“十二五”時期,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被譽為全球一個新的經(jīng)濟增長點,國家和政府都非常重視物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在各省啟動的“十二五”規(guī)劃中,有23個省份將物聯(lián)網(wǎng)作為重要發(fā)展目標。日前,農(nóng)業(yè)部啟動農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗工程,并出臺了《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗工程工作方案》,選擇天津、上海、安徽三省市率先開展試點試驗工作,要求要切實促進工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的同步發(fā)展,充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。下一步將繼續(xù)以農(nóng)村信息化綜合管理和服務(wù)需要出發(fā),對全市設(shè)施農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)情況進行剖析,以設(shè)施蔬菜和主要糧食作物為推廣對象,根據(jù)需求,集成3S、物聯(lián)網(wǎng)及云計算等信息技術(shù),繼續(xù)研究開發(fā)包括資源管理、技術(shù)服務(wù)、農(nóng)產(chǎn)品流通、設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)等的應(yīng)用系統(tǒng),以“天津市基層農(nóng)技推廣信息服務(wù)平臺”、“三電一刊”、“12316”“三農(nóng)”熱線等多種信息服務(wù)模式和手段為抓手服務(wù)于產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后各個環(huán)節(jié),擴大農(nóng)業(yè)信息服務(wù)覆蓋面,全面提升全市農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化水平。
作者:鄧永卓單位:天津市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站
摘 要:隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,農(nóng)業(yè)成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的至關(guān)重要的領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,農(nóng)作物生產(chǎn)的影響因素也十分的繁雜。因此,物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用難度是很大,并且物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)具有很明顯的集成性的特征。本文對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展做出了簡要的闡述,并且對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過程中的應(yīng)用進行了分析??偨Y(jié)了物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)、信息傳輸、信息處理等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用,并針對當前應(yīng)用現(xiàn)狀提出相關(guān)應(yīng)用過程中的問題。
關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng); 傳感器;射頻識別;信息處理
隨著經(jīng)濟的發(fā)展及計算機技術(shù)的應(yīng)用擴展,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從傳統(tǒng)的人工種植,發(fā)展到現(xiàn)在的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代化設(shè)施智能農(nóng)業(yè)。現(xiàn)代化的物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)是市場化、集約化、智能化、國際化的必然農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)形態(tài)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)賦予了生命的氣息和人類的智慧。
物聯(lián)網(wǎng)是一種由多種信息技術(shù)融合而成的新型技術(shù)體系,繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的第3次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)融合了射頻識別技術(shù)、無線傳感技術(shù)、全球定位等技術(shù),將物與物進行互聯(lián)、相關(guān)信息的交換、監(jiān)控、管理,并通過定位系統(tǒng)智能識別和追溯。因此,物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用,加強了人類與農(nóng)業(yè)的信息溝通,在動態(tài)的生產(chǎn)過程中,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有更加精細的認知、管理并控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各要素,加強人類對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的調(diào)控及突發(fā)事件的處理。我國是農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)與農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量具有十分重要的地位,因此對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的研究也十分重視,因此,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新興的技術(shù),在多個領(lǐng)域的應(yīng)用都取得了良好的成果。因此對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用進一步推進了農(nóng)業(yè)的發(fā)展,并且已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)信息領(lǐng)域發(fā)展的重要手段。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用,減少了勞動力,提升了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量,使得農(nóng)業(yè)從傳統(tǒng)的人工種植,轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝А⑾冗M的現(xiàn)代化種植方式,提升了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是個復雜、難度極大的領(lǐng)域,生產(chǎn)過程中的各種因素都可能影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量及質(zhì)量。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究的一個非常重要的部分,從種植業(yè)、到養(yǎng)殖業(yè)等都受到了世界的關(guān)注,對其研究也日益深入。本文結(jié)合當今農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)在關(guān)鍵環(huán)節(jié)的應(yīng)用做出了闡述。
1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題
1.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的廣泛應(yīng)用,在互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字技術(shù)以及傳感技術(shù)的發(fā)展帶動下,新工藝的傳感器不斷涌現(xiàn)。逐漸向嵌入式、智能化、集成化且微型化發(fā)展。目前,在傳感器技術(shù)和制造工藝方面,美、日、德處于國際領(lǐng)先地位[1]。農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展,專業(yè)化程度越來越高。農(nóng)業(yè)傳感器的生產(chǎn)包含了土壤傳感器、氣象傳感器、水體傳感器、植物傳感器等,隨著人們對土壤重金屬含量的關(guān)注,隨之產(chǎn)生了土壤重金屬檢測傳感器。各種精準的傳感器的生產(chǎn),越來越符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的復雜環(huán)境,各種檢測的傳感器,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集提供了強大的支持。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了無線自組織數(shù)據(jù)傳輸,與RS485總線結(jié)合,是無線和有線數(shù)據(jù)傳輸有效融合,保證數(shù)據(jù)的遠程傳輸?shù)谋憬菪?,穩(wěn)定性。在智能控制方面,物聯(lián)網(wǎng)的核心控制芯片研發(fā)取得了優(yōu)異的進展。核心芯片融合了無線傳感、控制、通信及數(shù)據(jù)處理等能力。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實時檢測方面,20世紀70年代,國外開始對農(nóng)作物生長監(jiān)測進行研究并取得一定的成果,特別是歐美發(fā)達國家,如美國、荷蘭等實現(xiàn)了機械化。歐美等國家利用衛(wèi)星對大田種植進行精準作業(yè)、監(jiān)測及水肥等智能監(jiān)測,同時也建立了完善的生產(chǎn)過程。美國的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用最為領(lǐng)先。大農(nóng)場的構(gòu)建采用了精準的農(nóng)業(yè)模式,可以實現(xiàn)自動的雜草識別、精準施肥,大型的精準噴灌等。美國有15%以上的農(nóng)戶在農(nóng)業(yè)設(shè)備上安裝GPS系統(tǒng),實現(xiàn)精準的定位。信息技術(shù)的發(fā)展推動著發(fā)達國家對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的健全和完善,在監(jiān)測和智能管理的基礎(chǔ)上,融合了人工智能技術(shù),提升了傳感器采集來的數(shù)據(jù)的利用,通過人工智能技術(shù)實現(xiàn)預(yù)測等功能,將農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、在監(jiān)測和控制的基礎(chǔ)上結(jié)合了專家系統(tǒng),有助于種植者的種植經(jīng)驗的提升和作物的精準管理。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,在很大程度上推動了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
1.2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中存在的問題
我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和技術(shù)處于初級階段,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,由于大田等開放式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的復雜性,因此在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用過程中,仍然存在一些問題。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的信息感知技術(shù)仍有待提高。在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用過程中,信息感知技術(shù)是智慧農(nóng)業(yè)中非常重要的組成部分。在傳感器的種類上有待增加。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,農(nóng)作物在種植、生長等過程中受到各種因素影響,現(xiàn)今比較成熟的傳感器主要有光照、溫濕度、pH值等傳感器,而對于作物的生理生態(tài)信息、植株形態(tài)等的傳感技術(shù)還不夠完善[2]。在傳感技術(shù)方面,傳感器設(shè)備種類不夠全面,不能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求,精準度還有待提高。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全方面也待提升,在完善傳感設(shè)備、感知技術(shù)的同時,注重網(wǎng)絡(luò)安全的管理。在信息處理方面,大量數(shù)據(jù)的采集和管理及分析也成為日后專家系統(tǒng)完善的依據(jù),加強大數(shù)據(jù)的分析和算法應(yīng)用,依據(jù)采集數(shù)據(jù)的內(nèi)部聯(lián)系的分析,推出做在生長過程中各種因素的關(guān)聯(lián)性,為提前預(yù)測做準備。
2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用
2.1 傳感器技術(shù)
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的參數(shù)很多。包括土壤溫濕度、空氣溫濕度、土壤酸堿度及作物生長的相關(guān)參數(shù),而這些參數(shù)的采集均由傳感器采集。傳感器作為農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集的最直接的部件,是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。隨著傳感技術(shù)的研究和發(fā)展,傳感器的發(fā)展逐漸向微型化、集成化發(fā)展。目前,生物傳感器、微電傳感器、物性型傳感器應(yīng)用最為廣泛[3]。其中,物性型傳感器主要是自身的材料敏感度的物理變化實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)變。而生物傳感器是利用生物自身,將其作為敏感元件,根據(jù)其對外界的反應(yīng)來傳遞信息;微機電傳感器是新一代的研發(fā)技術(shù),低成本、高可靠性、低功耗,同時傳感器體積小,便于安放。各種傳感器的應(yīng)用有效的監(jiān)測作物生長的相關(guān)參數(shù)。
2.2 信息傳輸技術(shù)
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,生產(chǎn)過程的相關(guān)因素的監(jiān)測是物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)至關(guān)重要的部分。國外的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的感知監(jiān)測技術(shù)相對比較成熟,國內(nèi)還在發(fā)展階段。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過程中,數(shù)據(jù)的傳輸是至關(guān)重要的一部分。而無線傳感網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)中感知的消息傳輸?shù)闹匾侄?。在物?lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)組建過程中是由有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)組成的。而無線網(wǎng)絡(luò)是無線網(wǎng)絡(luò)檢測區(qū)較為靈活,便于管理的網(wǎng)絡(luò)。在復雜的種植生產(chǎn)環(huán)境過程中,有線的網(wǎng)絡(luò)不便于管理和布線。無線的傳感網(wǎng)絡(luò)可以在監(jiān)測區(qū)域布置大量的傳感節(jié)點,進行多跳式自組織成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的系統(tǒng)可以由無線網(wǎng)關(guān)、傳感節(jié)點和監(jiān)測中心3部分構(gòu)成。作物生產(chǎn)需要監(jiān)測的參數(shù)通過傳感器節(jié)點進行采集和傳輸。例如土壤溫濕度、空氣溫濕度及酸堿度等。
2.3 信息處理技術(shù)
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控的過程中將會采集大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù),且數(shù)據(jù)具有實時、動態(tài)、海量等特點。信息處理技術(shù)就是負責將采集的數(shù)據(jù)進行收集和分析處理。利用數(shù)據(jù)挖掘等方式發(fā)覺數(shù)據(jù)內(nèi)在的練習,進而發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)間新的影響關(guān)系等。為后續(xù)的專家系統(tǒng)及用戶的后續(xù)操作提供基礎(chǔ)支持。信息的處理技術(shù)一般采用人工智能技術(shù),對獲得的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)的處理和分析。目前粗糙集、卡爾曼濾波[4]、動態(tài)貝葉斯等智能算法能夠挖掘數(shù)據(jù)間的練習,并進行預(yù)測分析。對于海量的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的存儲、計算和相關(guān)處理工作,云計算技術(shù)能夠有效的解決。同時大量涌現(xiàn)的云服務(wù)平臺能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)海量信息的存儲及搜索、分析等服務(wù)。
2.4 射頻識別技術(shù)
射頻識別技術(shù)(RFID)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。是物聯(lián)網(wǎng)感知個體的主要技術(shù)。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)全球的農(nóng)產(chǎn)品定位和信息跟蹤。射頻識別技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全及監(jiān)測過程中起著至關(guān)重要的作用。能都對農(nóng)作物進行農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地、加工、物流等進行全面的跟蹤定位。射頻識別系統(tǒng)的組成有3部分:電子標簽、讀寫器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[5]。隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,射頻識別技術(shù)仍有許多地方需要改進和提升。例如識別的精準度、成本及面臨的信息安全等。
3 展望
物聯(lián)網(wǎng)融合了多項的信息技術(shù),本身就具有一定的復雜性。物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用,不僅包含了自身的復雜技術(shù),同時結(jié)合了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中復雜的影響因素。未來農(nóng)業(yè)中傳感技術(shù)、定位技術(shù)、信息通信技術(shù)及云計算等將會貫穿整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程,逐漸實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化和智能化。但是,在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的過程中,應(yīng)關(guān)注農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全,在完善農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上,更加要重視農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的安全,加強安全的網(wǎng)絡(luò)管理。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新的變革,不僅有助于提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)量,同時也能夠有效的提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量,減少勞動力的付出,提高農(nóng)民的收入。真正的實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化和智能化。