时间：2022-04-23 09:29:16
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摘要：近年来，我国农业正处在从传统生产模式向现代化生产模式的进程之中，农业需要用现代化设备来装备，利用现代技术水平进行武装，物联网技术的快速发展就为智能农业的发展提供了良好的技术职称。本文主要针对物联网技术在智能农业中的应用进行分析。
关键词：物联网技术；智能农业；应用
随着社会的飞速发展和科技水平的不断提高，信息化产业在继计算机、互联网以及移动通信后出现了第三次改革的浪潮----物联网技术。物联网技术从字面意思理解为两个物体相互连接的互联网，就是将任意的两个物体通过物联网技术连接在一起，以达到传递信息的目的。智能农业的物联网技术就是指在现代农业中，通过物联网技术中的各种传感器构成传感器网络系统，通过这个系统对农作物科学监测、科学种植、科学管理，农户足不出户的就可以对农田进行管理，这样既可以解放劳动力，又利于提高农作物的产量，推动农业现代化的发展。
一、物联网技术在智能农业中发展现状
随着物联网技术的不断深入发展，一些发达国家已经在农业的生产、流通领域和养殖业方面逐步推广这项技术。智能农业的物联网技术主要包括信息感知、信息传输、信息应用三个结构层面。信息感知技术就是通过把各种传感器的节点相互连接来获取农田的基本数据，及时掌握农田的信息变化。信息传输技术就是通过各种方式利用传感器接收信息，或者通过通信协议信息，使接收信息的范围进一步扩大。信息应用技术就是把获取的数据进行整理汇总，归纳出科学管理方法，用于指导农田管理。
二、物联网技术在智能农业中的应用
随着中国经济近30年来的快速发展，农业生产资源紧缺和农业对资源消耗过大的问题对农业发展的制约愈发明显。农业物联网将先进的传感、通信和数据处理等物联网技术应用于农业领域，构建智能农业系统，是解决农业发展滞后问题的有效方法。
1.在农业资源利用方面的应用。近年来，随着物联网技术的发展，我国充分利用GPS定位技术对土壤含水量、土壤温度、光照进行采集，对农作物施肥、病虫害的防治、农田管理以及农业环境污染状态进行监测以获取更准确的信息。通过这些信息的分析，可以归纳总结出解决方法，用于指导农业生产管理。
2.在农业生态环境方面的应用。我国在重视农业发展的同时，也非常注重对农业生态环境的保护。我国在建立了农业环境网络监测系统，对各地的农业生态环境进行全天候的监测，并建立了对大气和水环境的监测系统，实时监测一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等有害气体和水温、水质等参数。
3.在农业生产管理方面的应用。我国把农业管理经验与高新技术紧密相结合，以实现农业生产精细化管理。我国在水产养殖方面已经建立了智能环境监测系统，能实时动态的监测水产品生长情况，及时发现问题，快速找到解决方法。同时我国设施农业方面也取得进展，研制出了合理分配农机资源的调度系统，尤其在秋收时期，能合理调度各地区的农机具，使农机具得到最大限度的利用。
4.在农产品安全溯源方面的应用。随着人们生活水平和质量的提高，人们对食品安全的关注度越来越高。为了保证人们能吃上放心的食品，国家建立了农产品安全溯源系统。这个系统主要是通过条码、IC卡等技术，对农产品从源头开始直到到消费者手中都进行全程监测，消费者可以随时随地的查看农产品每个流程的基本情况。
三、物联网技术在智能农业中的发展趋势
现在物联网技术只是应用在农作物的育秧方面，即通过电脑对田间设备实行远程控制，及时了解田间的温度、湿度、光照等数据，当出现警戒值时，自动调控设备进行智能调节。在不久的将来，我们还可以通过更精密的传感器和更严密的控制系统，对各个阶段获得的数据进行科学分析，以期得到更好的结果。未来几年，在农作物的灌溉阶段，我们可以利用物联网技术，并结合水库的水位、天气和农田干旱情况，进行合理灌溉。在农作物的收割阶段，可以利用农机资源的调度系统，及时掌握农机具的工作情况和具体位置，对农机具进行合理调度和实时监控，以实现农机具工作效率最大化。在农作物运输阶段，利用车辆的定位系统，及时了解车辆的行进路线和运行状态，通过实时画面和传回的数据了解车厢内的情况，及时调整车厢的温度，并安装防盗系统。在农作物的存储阶段，通过全球眼或电脑进行远程控制，及时了解粮库内温湿度的变化情况，并通过自动调节系统以达到室内温湿度的平衡，为把粮食安全送到消费者手中保驾护航。在农产品加工阶段，继续加大对食品溯源系统的开发力度，使其广泛应用到对绿色食品的加工检测上，用于乳制品生产的追溯源头上，用于出口农产品的生产及贸易上。当然，未来物联网技术在智能农业发展中的应用还很多，还会朝着更加智能化、现代化的方向发展。
四、结语
物联网技术属于一种新型的技术，属于智能技术的核心，也是新型网络技术的典型使用，但是，就现阶段我国的实际情况来看，物联网技术还未形成系统的技术体系。本文从实用性角度出发，针对物联网技术在我国农业中的应用进行了深入的分析，结果显示，物联网技术在农业中有着巨大的应用前景，相信在不久的将来，物联网技术定可以成为辅助我国农业技术水平发展的核心技术。
作者：段灵鑫 单位：湖南省长沙市南雅中学
［提要］目前，农业信息化已成为各国发展农业的重要战略，且均有自己国家的特色。中国作为农业大国，加紧进行农业信息化建设显得尤为重要。而在农业信息化中，物联网技术是最重要、最突出的内容。本文以农业信息化为背景，主要介绍国内外农业信息化发展情况以及物联网技术应用情况，还归纳总结国内学者关于影响物联网技术采纳的因素的研究。
关键词：农业信息化；物联网；应用
一、国外文献综述
（一）发达国家农业信息化发展情况1、美、法两国不同的农业信息化服务模式。美国实现集约化的农业信息化生产方式，依托的是高度发达的农业信息服务体系，主要体现在：“政府投入型”为主的投入模式，包括重点投资基础设施而不是农作物和提供低息贷款；“政府主导型”的组织模式，包括政府主导的农业信息化组织结构和完善的法律规章制度体系；现代信息技术的信息传播方式，包括网络媒体、电话服务和图书馆查询。法国作为欧盟最大的农业生产国，与美国相比，虽然起点比较低但是发展速度快，这得益于其成功的农业信息化服务体系：一是“政府型+商业型”的投入模式，这种双方面的资源投入扩大了资金来源，相关企业通过这种方式进行投资获益，也鼓励了他们继续投资；二是“多方合作型”的组织模式，法国服务主体众多，包括各级农业部门、农业事业联盟、农产品加工业协会、农商会等，他们在服务内容、对象、规模上各自有所侧重，形成互补；三是“传统+现代”的信息传播服务模式，除了网络媒体、电话、图书馆之外，主要还有会议、广播、报纸、刊物、传真等形式，呈现出分散、直接、多渠道的特征；四是不断完善的法律法规等制度保障体系。2、美、德先进的农业信息化技术体系。美国在物联网技术和信息化其他技术集成的基础上形成了成熟的精准农业，主要应用的技术有农业数据库系统、遥感技术、地理信息系统。同时，先进的农业信息网络技术使得近20%的农场主选择网上交易，农业电子商务占总电子商务的8%，在所有行业中排行第五。德国在农业信息采集、存储、处理决策和控制方面均运用了物联网技术和其他信息化技术，并注重技术之间的集成，以保环境促发展为目的。
（二）物联网技术应用情况。MichaelChui、MarkusLofflerandRogerRoberts（2010）认为可以通过物联网技术加强对员工行为的感知，以此来改善公司管理。同时，运用物联网的传感器驱动的决策分析，将物联网技术应用于石油和天然气行业，可以降低开发成本。RFID技术应用于零售业可以改善供应链管理、缩短零售周期、提高供应链可见度、提高企业知名度和未来盈利能力。未来在零售行业中RFID技术有望取代条形码技术，因为它不需要操作人员的视线关注并能够提供更多功能，提高了处理速度和效率。而专业技术的缺乏、不确定性和复杂性也是RFID技术带来的风险。
二、国内文献综述
（一）我国农业信息化发展情况。在农业信息化服务体系方面，我国采用的是“政府主导型”投入模式，主要包括：属于无偿放款的拨款方式；使资金得到高效、有偿使用的贷款方式；补贴、补助和贴息方式。组织模式是以国家农业部门为主导，其他涉农部门为辅。信息传播模式在传统方式的基础上，不断投入使用先进的农业信息传播方式，比如“三电合一”“、百万农民上网工程”“、农报110”等。在农业信息化技术体系方面，我国农业信息采集、传输、存储、处理决策方面的技术得到深化，借鉴国外先进经验，探索了一系列适合我国农业信息化发展的项目，使相关技术落地生根；一些集成化技术已应用于精准农业。广东省发展农业信息化在区位、资源、政策、经济上占有得天独厚的优势，已经初步建立了比较健全的省、市（地）、县（市、区）和乡镇四级农业信息网络体系。河北省也已初步建立了全省性、区域性和特色农业网站三大类网站，并在“十二五”期间全力推进全省农业信息化“114工程”，进一步完善农业信息化体系。
（二）物联网技术应用于农业方面的研究。物联网技术的感知、传输技术已成功应用于大田种植、设施园艺以及农产品物流等方面。传感器可以感知采集目标检测区内的空气温湿度、土壤温湿度、二氧化碳浓度、光照强度等，为精准农业、温室种植环境监控提供了有效的解决方案。中国移动依托土壤墒情和作物用水规律研发出智能化滴灌控制系统，解决了新疆石河子垦区农业灌溉用水利用率低的问题。利用二维条码和RFID技术可以建立农产品质量安全追溯系统。中国电信建立智能农业仓储管理与溯源平台，提升了企业食品安全意识和消费者信任感。北京派得伟公司参与了科技部“农业物联网测控系统”重大项目，实现了农业传感感知、传输通讯和分析处理功能。农户可以通过移动客户端查看数据进行相关操作，在此基础上还可以农产品供求信息，通过音视频互动方式与农业专家进行线上交流，为作物病害进行远程诊断。
（三）物联网技术在生活方面的应用情况1、交通领域。利用物联网技术建立公交无线视频监控平台，通过安装GPS定位系统和车载监控系统实现对车辆的实时监控和调度。另外，物联网技术还可以控制车辆行驶状态、在高速公路上不停车使用ETC收费，等等。2、房地产领域。通过互联网等通讯技术将传感器安置于地产开发涉及到的人员和物体、机器及各种终端设备，将小区医院、幼儿园、停车场等公共场所、设施的信息上传、汇总，实现人与物、物与物的互通，达到远程控制和智能化管理。3、医疗领域。未来的小区以及家庭内部将建立起与医疗机构的互通互诊的健康检查系统，使医生通过网络就可以对在社区内的患者进行简单的诊治。浙江大学附属一院何前锋提出了简约数字医疗物联网，认为医疗物联网是以医生、病人、药品、医疗器械为代表的“物”，同基于一定标准的工作流程的“网”之间信息的交互。4、物流领域。物联网技术改变了物流信息的采集方式，改变了从生产、运输、仓储到销售各环节的物品流动监控、动态协调的管理水平，极大地提高了物流效率。通过物联网技术可以建立集物流配载、电子商务、资金质押、信息跟踪、仓储管理、安保警备、海关安检等功能为一体的综合的物流信息服务平台。
（四）物联网发展仍存在的问题1、信息集成技术落后，信息共享渠道不通畅。使用物联网技术产生的大量数据，用目前的存储方法保存会占用很大的硬盘空间，存储成本也比较高。同时，由于部分乡村通讯手段非常落后，很容易形成“信息孤岛”问题，信息难以实现共享、流通困难。相关产业、相似流程的信息不能共享，缺少借鉴、重复作业增加了成本，提高了失败率。2、商业模式待完善，相对成本较高。目前，我国农业物联网商业模式有三种：政府支持的示范性项目、物联网企业做的示范性推广项目、国有大型农业物联网项目。在这三种模式下，不论由谁提供资金，都存在着相对成本高、产业链成员参与不主动的问题。所以，构建稳定共赢、规模化、有利可图的物联网商业模式是推广物联网技术非常重要的部分。相对成本较高：一是人力成本较低；二是采纳物联网技术的成本较高。用整套的物联网技术来代替人工劳动力，投入必然会增加，尤其是在农业生产中，这一点成为阻碍物联网技术推广的重要因素。3、开放性不足，规模化应用少。目前，我国物联网技术应用主要局限在小规模、企业内部，大规模的、企业之间的甚至是跨境的应用并没有非常成功的案例。4、技术标准不一致。物联网技术作为新兴技术，在初期推广的过程中，信息采集、传输、人机互交接口的技术标准不一致，各个标准组织比较分散，缺乏统一协调，导致上下游企业之间不能进行有效的合作。对于厂商而言，缺乏统一的技术标准参照，不能进行大规模生产，进而影响终端产品的稳定性和成本。5、相关法律法规仍有待健全。工信部虽在2011年提出《物联网“十二五”发展规划》，就我国2011～2015年物联网发展的主要任务、保障措施等给出了明确的指示，但针对各省市具体环境、现实背景的更细化的政策文件仍有待完善。各级政府也缺少比较详细的物联网发展规划，使得物联网技术推广大多只是纸上谈兵。
（五）影响物联网发展的因素研究。总结众多专家学者的观点，基于Tornatzky和Fleischer提出的技术组织环境（TOE）分析框架分析物联网发展的影响因素。1、技术本身特性（T）。主要包括技术的复杂性、兼容性、感知效益和成本等。首先，物联网技术的复杂性与接触物联网技术的一线人员本身的素质、能力挂钩。在各行业（尤其是农业）中推广物联网技术，实地操作人员对该技术的理解程度、熟练程度直接影响到推广成效。若技术太过复杂，会增加了人员操作的难度、降低操作人员的信心，导致抵触心理的产生；其次，物联网技术的兼容性决定了推广的规模。兼容性好的技术可以快速、有效地与原有企业、其他上下游企业业务流程契合；最后，感知效益和成本是物联网技术推广的决定性因素。带有明显营利性质的企业最看重的因素：一是应用物联网技术是否减少了人力成本、提高了运行效率；二是增加硬件设施成本以及相关维护成本是否不大于原先的人力成本。2、所处组织特征（O）。就是指企业规模、高层支持、技术知识、供应链企业间相互信任等方面。规模较大的企业，在面对新技术的推广、实验时有足够的资金支持，包括购买硬件设备和聘请专业人员等；承担新技术实验失败风险的能力也比小规模的企业要大些。高层决策人员对物联网技术的关注和支持程度，相关人力、物流、财力的支出程度，也影响着物联网技术是否会被采纳。供应链企业之间较好的利益分配机制和风险分担机制，对采纳物联网技术有正向促进作用；而众企业若想共同推进新技术的采纳，就需要相互之间的信任和协作。3、周围环境因素（E）。主要包括竞争压力和政府支持。竞争压力一方面是由于同业企业采纳物联网技术，激烈的竞争导致企业不得不采纳以跟上行业的整体步伐；另一方面是合作企业要求而应用物联网技术。另外，政府方面在出台一系列政策支持物联网技术发展和推广的基础上，还需拨出专项资金来帮助更多的企业进行物联网改革。政府政策的倾斜往往是具有超越一切其他因素的影响力的。
作者：宋晶晶 周明明 王俊芹 单位：河北农业大学经济贸易学院
1物联网技术的概述
“物联网”这一概念，最早是在2005年的世界信息峰会上被提出的，在当时的峰会报告中明确指出了物联网的时代将要来临。物联网是在互联网、计算机技术与移动通信得到快速发展之后的新型的信息产业发展，也是信息产业在未来的主要发展方向及产业调整、更新的核心发展动力。物联网目前还没有比较明确的标准化体系结构，一般来说，物联网主要的体系结构包括了感知结构、网络结构及应用结构。感知结构主要是通过RFID技术以及物联网整体结构中的传感器、网络技术等，来对相应的物品进行感知，在感知基础上进行物品识别分析，之后再进行资源共享。网络结构是物联网整体结构中的基础结构，具有比较重要的意义与价值，感知结构采集到的物品信息都要被传输到网络结构中，网络结构再利用互联网技术对这些信息进行相应的计算分析。应用结构是物联网整体结构中的输出部分，主要是对信息进行最终决策，并且实现人物交互或物物交互。
2物联网技术在现代农业信息化中的主要应用
目前，随着我国相关技术的不断革新与深化发展，物联网技术在我国的各领域中都得到了较为广泛的普及与应用。我国目前正在大力推广农业信息化的建设工作，物联网技术在现代农业信息化中的主要应用就体现在以下几个方面。
2.1农业环境的监控
物联网技术在现代农业信息化中的应用，首先就体现在对农业环境的监控方面。农业生产想要获得最终成功，保证农产品的整体质量，就需要种植人员和农业部门对农业环境进行实时监控，以此掌握农业环境中的不断变化的信息，为农业生产的现代化种植提供相应的科学依据。但是，传统的农业环境监控工作，一般都是靠人力监控来进行，不仅需要耗费较多的人力资源，监控效果的准确性也经常得不到保证。应用新型的物联网技术对农业生产环境中的天气状况、作物土壤状况等进行实时监控，不仅可以保证监控工作顺利进行，还能实现对农业生产的预警功能。应用物联网技术对现代农业信息化中的农业生产环境进行监控的时候，主要是利用了物联网技术体系中的智能化程度较高的传感器。这种传感器可以在任何时间对农业生产中的环境信息进行相应的采集，并且将所采集到的数据进行传输，工作人员通过对数据进行相应的分析就可以知道当前农业生产环境的具体情况，并提出针对性较强的农业生产建议。
在利用物联网技术对农业环境中的天气因素及水资源因素进行监控的过程中，工作人员可以与当地的气象部门进行合作，将物联网技术与气象部门的信息技术进行实时结合，第一时间掌握农业生产环境中的天气情况。在监控农业生产环境中的水资源因素时，由于物联网技术与气象部门的预报技术进行了紧密结合，因此，农业生产环境中的降雨量、降水总量、具体的水位变化情况、农业生产用水的水质问题等都可以被物联网技术进行实时接收与传递。这样一来，工作人员就可以及时掌握农业生产环境中的水资源因素，做好相应的抗旱及防汛工作。某地的农业生产部门在现代农业信息化工作中应用物联网技术对农业生产环境中的环境参数进行了实时的监控与分析。该地农业部门的工作人员利用物联网技术中的传感器来监控当地农业生产中的具体温度、光照时间、土壤成分与湿度、土壤的肥沃程度等。工作人员通过分析传感器收集的数据就能实时掌握具体的环境参数，并及时指导种植人员对农作物生产环境进行改善，及时排查病虫害等，保证了当地现代农业信息化工作的顺利进行。
2.2远程诊断
我国很多农村地区的农业生产工作，存在比较分散、病虫害多发、农作物生长诊断困难等主要问题。这样一来，农业部门就可以利用物联网技术来对农作物进行远程诊断。目前，我国的寿光蔬菜基地已经在使用这种比较先进的物联网诊断终端，来实现对农作物的远程诊断与分析工作。寿光蔬菜基地应用的这种物联网诊断终端，内部主要包括了智能传感器、传输网络、专家诊断平台等部分。该终端设备的前端主要利用传感器来采集相应的音频与视频，以此保证专家可以通过分析数据来进行相应的对讲，与此同时，专家可以通过该物联网终端对种植户进行远程指导，帮助他们进行农业生产。寿光蔬菜基地应用的这种物联网远程诊断终端，不仅提高了农业诊断工作的效率，也保证了农业生产的整体效果，获得了较好的经济效益。
2.3保障农产品安全
当前，我国农产品安全事故频发，给人们造成了严重的心理负担，也不利于现代农业信息化工作的持续推进。在这样的情况下，农业生产部门可以利用物联网技术来保障农产品的安全，加强农产品从种植生产到最终销售的一系列监管工作。这样，就可以保证农产品的流通过程处在严密的监督之下，将食品安全事故发生概率降到最低。目前，我国已经在猪肉等农产品中开始利用物联网技术实行食品安全监管工作。一些地区的农业部门在农贸市场配备了带有传感、追踪等物联网技术的溯源系统，消费者购买农产品后会得到有溯源码的凭条，并且根据凭条上的溯源码来追查农产品的产地、质量、检疫情况等，有效保证了农产品的安全。
3结论
我国的农业发展，必须要走现代农业信息化道路，将传统农业与新型的信息化技术进行紧密结合，这样才能保证农业的基础地位，保证农业经济的持续繁荣。基于这样的发展背景，在现代农业信息化中应用物联网技术就具有较强的现实意义。物联网技术在农业信息化中的应用主要体现在智能监控分析、远程诊断等方面，相关部门要采取行之有效的措施保证物联网技术在农业信息化中的合理应用，以此带动农业经济的整体建设发展。
作者：陈雷 单位：长春建筑学院电气信息学院
农业生产受自然因素的影响较大,而这些因素具有较大的不确定性,因此随着经济与科技的发展,农业生产对信息化技术的依赖程度越来越高,人们力求通过技术手段及时获取自然环境的信息,提高农业生产活动的科学性与有效性。物联网技术具有综合性与智能性,其系统的建设能够满足农业生产与发展的实际需求,这一技术在农业信息化建设中的应用有着重要的现实意义。
1农业信息化建设的内容
农业信息化对整个社会的信息化发展有着重要的推动作用,目前农业生产中已经逐渐应用到了遥感、网络共享、信息处理、通讯、RFID等技术,农业信息化建设能够促使农业生产、加工到销售的各个环节紧密的联系在一起,从而促进农业经济的繁荣发展。农业信息化建设的内容主要包括以下几个方面。
1.1资源环境信息化
资源环境信息化的提出主要是因为农业生产对自然环境的依赖度较大,气候、湿度、温度、光照、温差、降水、土壤等因素都对农业生产的实际情况有极大的影响,因此为了促进农业的健康发展,应当根据当地的实际情况建立农业资源信息库,为农业生产提供给必要的关于资源与环境的信息。除了静态的信息展示外,还应当有动态化的信息收集,保证农民能够获得实时有效的信息,从而提高农业生产的科学性与有效性。
1.2生产管理信息化
在现代化发展的过程中,农产品生产与加工的目的主要是为了投入市场进行销售,在这个过程中如果没有合理的规划与管理,那么就很容易导致生产、销售等环节相互之间的脱节,最终阻碍农业经济的进一步发展。因此在农业发展的过程中应当对生产以及经营的过程予以全面的信息化管理,对农作物种植、农田管理、畜牧养殖、环境监测等过程予以统一的规范化监督,促进农业生产水平的提升,实现对农业成本的节约以及对农业经济效益的提升,最终实现农业的可持续性发展。
1.3经济发展信息化
经济发展上的信息化是指农户、农村企业等各单位实现网络的全面覆盖,促进信息的共享与交流,通过通信设备,普通农户以及农业生产企业都能够获得关于交通、环境、资源、经济建设等多方面的实时消息,同时通过网络平台,农户等还可以了解到政府最近的农业政策与农业信息,从而对自身的农业生产经营活动作出相应的调整,保证生产经营行为与国家的建设发展方向具有一致性。另外,信息化的网络通信平台还能够加强农村与外界的沟通,这在一定程度上有利于吸引外部企业对农业生产建设进行投资。
1.4科技教育信息化
科技教育方面的信息化发展有利于为农业生产培养具有高素质的人才,人才是推动农业发展的主要动力,因此需对人才的培养予以高度关注,教育的信息化发展能够使农民接触到先进的技术,从而提高农业生产的科技化水平。科技的信息化是指利用以网络为依托的信息技术手段,将先进的农业技术整合至网络平台,使农民或从事农业生产的相关人员能够在网络上学习到先进的农业技术并进行信息交流,从而推动农业科研的发展与建设。
2物联网技术的发展现状
2.1物联网技术概况
物联网属于一种“有限网络”,管理、控制等操作都针对特定的对象展开,它能利用网络、识别器与传感技术将不同的管理对象连接到一起,从而对对象进行决策、识别、感知、态势判断等方面的控制与管理,其操作具有综合性与智能化的特征。物联网中蕴含着大量的信息数据,因此对信息处理技术、网络技术以及通讯技术的要求与需求均相对较高。物联网技术可谓是信息产业发展的第三次浪潮,这一技术的发展不仅能够推动进行的经济投资产生,还能够使经济运行的效率得到提升,因此其效应具有双重性。物联网技术可实现人与物、人与人以及物与物之间交互联系,它以互联网技术为基础并对互联网技术进行了有效的延伸。物联网技术不是一种全新的技术手段,而是对具有先进性的计算机技术的整合,针对不同领域的需求,技术的应用会做相应的调整。
2.2物联网技术对农业信息化的影响
随着物联网技术的进一步发展,农业领域在信息化建设的过程中也开始应用这一技术手段,而农业具有一定的复杂性,影响因素较多,经营较为分散且生产流程较长,利用物联网技术能够对农业的发展情况进行整合,促进绿色农业、高效农业的发展。在物联网技术的基础之上,农业信息化建设主要表现在农产品的身份标识编码上,农产品自产生起就被赋予了唯一的、区别于其它产品的标识编码,其信息资料可通过RFID技术进行采集与储存,如果某一环节需要对产品予以数据分析,那么可通过对产品ID的分析或者对代码的解析来获得相关的信息资料,通过这种方式可以有效的对物品做出识别与判断,同时可以对产品进行全程的跟踪与管理。具体的以物联网为基础的农业信息化结构如图2所示。
3物联网技术在农业信息化建设中的应用情况
3.1农业节水灌溉
生产过程中对物联网技术应用最为突出的环节当属节水灌溉环节,我国水资源分布不均,整体上呈现出匮乏的状态,为了满足农业生产的需求,研究人员应当通过先进的技术手段创新灌溉方式,使灌溉既能够满足农业生产的需求,又能够实现水资源节约的目的。在物联网技术的支持下,农业灌溉可以应用具有自动化特征的控制系统进行操作,整个系统包括四个环节,第一是信息采集,研究人员首先应当对水资源的情况进行了解,因此需采集相关的信息资料;第二是分析加工,利用这一系统能够对采集到的信息进行分析,剔除无效信息,并对有效信息进行整合;第三是指导实践,整合后的信息能够为灌溉工作的展开提供有效的指导,使农业生产人员能够确定灌溉量与灌溉方法;第四是信息反馈,物联网系统平台能够对灌溉进度与效果进行有效的反馈,用户也可以在这一平台上对灌溉信息进行查询。山西省应县的水资源就严重匮乏,为满足农业灌溉的需求,相关人员利用物联网技术建设了完善的灌溉控制系统,该系统能够满足制定用水计划、管理水费、记录灌溉进度、上传灌溉信息等用户需求,这一系统由总控室、集中控制室、电气控制柜以及水泵组成,相关信息可通过RFID技术获得,数据的传输、水泵的控制都可以通过物联网技术完成,人力、物力、财力等方面的投入均相对较少,这一系统的使用使农业现代化与信息化的水平有了较大程度的提升。
3.2产品安全监管
随着生活水平的提升,人们对食品质量与安全问题的关注度越来越高,尤其是毒豆芽、毒奶粉等问题被曝光后,消费者希望食品生产环节能够更加的科学化与规范化,此时相关部门也相应的加强了食品安全质量监管的力度。在农业生产方面,物联网技术的发展为农业产品生产提供了新的监管途径,即可以利用RFID技术对产品从生产到销售的过程予以全面的管理与监控,美国最先将这一技术应用于农业生产,为了避免患有疯牛病的牛流入市场,研究人员将RFID身份识别编码从牛耳处植入,RFID系统中详细记录着每头具有编码的牛的资料信息,包括年龄、饲养情况、体重、患病史以及宰杀情况等。我国对这一技术的应用始于2009年,为了保证猪肉的质量,研究人员推出了“金卡猪”,即利用RFID技术为猪贴上对应的“电子身份证”,从而实现对猪从饲养、防疫、加工,到流通与销售的整个过程的监控。这一监控过程的完成主要依赖于EPC标准以及RFID技术。
3.3农畜产品流通
农产品流通的过程主要包括四个环节,第一是在产地的处理,第二是装载运输,第三是在批发市场的销售,第四是在零售市场的销售,为了保证农畜产品不脱离监管的范围,物联网技术发挥了巨大的作用,物联网技术具有联网、识别以及追溯的功能,因此在整个流通的过程中相关人员都能够对农畜产品的去向予以全面的监控。产品信息采集的过程不会耗费过多的时间,因此不会影响农畜产品的销售过程,同时物联网技术能够使农畜产品供应链共享与集成的水平得到有效的提升。在物联网技术的支持下,农产品流通过程可以形成一条信息链,无论是生产环节还是产品供应环节,相关人员都需要先对产品的信息进行采集并上传至对应的数据库,保证信息更新的及时性与信息存储的有效性。为了保证数据信息的安全性,数据库会设置密码,只有在供应链上的各个环节上才能够对密码进行共享。
3.4质量安全追溯
物联网技术在提高农业产品质量与安全中的作用较为显著,质量安全追溯的过程中,物联网技术形成了高水平的技术体系,该体系由信息采集、传输、查询这三个层次组成。首先,是采集信息的过程,以蔬菜生产为例,生产人员会将生产基地划分为不同的地块,然后对各地块做编码处理,并为之匹配相应的IC卡,生产过程中的每项产品都会被赋予对应的电子标签,播种后每次施肥、浇水、除草的过程都需要通过终端记录到IC卡中,通过终端进行操作能够简化数据采集与存储的过程,避免投入过多的人力与财力,且数据收集的准确性将会得到较大的提升。其次是传输信息的过程,在生产基地,信息的收集通过终端与IC卡完成,IC卡相当于信息存储的中介,而信息传输最终的目的地应当是当地的农业数据库,因此应当定期对IC卡中的数据信息进行处理,即利用RFID技术将其通过计算机设备与网络传输到物联网信息数据库平台。最后是查询信息的过程,在农产品投入市场时间,相关人员可将物联网上存储的追溯码进行转换并生成标有追溯码的标签,并将这一标签准确的粘贴到产品外包装上,消费者可以通过物联网平台对产品信息进行查询。
3.5农业信息共享
农业信息共享能够加强农业生产企业与农民之间的交流,从而激发新的思想与新技术,可建立市级、县级、乡级等多层次的信息平台,这样既能保证农业政策与信息的上传下达,还能够保证政府对民意的深入了解,上下层通力合作共同推动农业生产的进一步发展。例如广西省玉林市就利用物联网技术打造了特色的农业信息服务体系,实现四级信息网联动,即在市级设立农业信息中心,在县级设立农业服务平台,在乡级或镇级设置农业信息站,在村内设置信息员,这种服务体系的设置充分考虑了各级单位的实际情况,层级清晰,职责明确。具体来说,网络信息平台由各农业企业的网站以及特色的农业网站组成,各网站根据自身的定位与需求设置了不同的板块,例如玉林市博白县的竹芒编企业的门户网站上就设置了声讯服务、网络销售等众多模块,同时为了满足对外销售的需求,网站还有专门的英文版。
3.6精准农业发展
精准农业是农业精细化发展的目标之一,在信息化的发展过程中,相关人员可对农业生产过程予以定时、定量、定位以及空间变异管理。通过网络技术、通信技术、定位技术、遥感技术等先进的信息化技术,农业生产者可以对农产品生产环境与条件予以综合性的分析,如气候、温度、湿度、土壤等,并根据分析的结果制定合理的生产方案,对温度、湿度等指标的制定都可以是定量的,总的来说,通过利用物联网技术,农业可以实现精准化发展,农业生产者能够科学的设定生产目标、对生产中的问题进行定位诊断、对生产方案进行优化,并可利用先进的技术手段对农业发展予以科学、规范的管理，使农业生产不仅能够取得较高的经济效益,还能够获得环境效益,实现经济与环境的共赢。3S技术是精准农业在发展的过程中应用最多的技术手段,3S技术包括遥感技术、地理信息系统以及全球定位系统。具体来说,在农业生产过程中,物联网技术可以标识出相关物体,然后感知物体的基本情况,通过对决策终端、显示设备、计算机以及智能接口的连接实现信息资源的双向反馈,最终保证对农业生产过程的管控。
人与物以及物与物之间的交互沟通的实现依赖于终端设备以及通信技术。生态环境是农业生产的重要组成部分,这一生态体系具有复杂性与开放性,种苗等农产品原料、农田与畜牧场等培养场地、气候条件、灌溉条件、人为因素等都是农业生态环境的重要组成部分,为了对这些可控或不可控的因素进行最大限度的监管与调整,物联网技术利用3S技术对生产环境与生产过程予以实时的监测,并对相关的信息进行收集与传输。通过实时的监测,物联网技术能够实现科学生产、灾害预防等目的。无锡市一农业生态园就应用了3S技术,某阴雨天养殖户史先生在距离生态园六十多公里的位置对园内蟹池中的供氧机进行远程操控,避免螃蟹发生缺氧的现象,使天气对农业生产的影响降低。该农业生态园内设有物联网监控中心,通过计算机屏幕生产人员就能够对鱼池、蟹池的实际情况予以监测,并可以通过手机或者鼠标操作对供氧机的开闭进行调控,这种智能化水产养殖系统的应用与物联网技术的发展密不可分。
作者：吴旭 单位：江苏第二师范学院数信学院
0引言
一直以来，依靠农药化肥的大量投入是我国的农作物高产量的主要途径。在传统种植中，化肥和水资源没有被有效充分利用而随地弃置，导致了大量养分损失并造成环境污染。目前，传统生产模式仍然是我国农业生产的主要方式，传统耕种只能凭经验施肥灌溉，不仅浪费大量的人力物力，也对环境保护与水土保持构成严重威胁，影响了农业的可持续性发展。物联网技术的兴起，给智慧农业的发展带来了新的动力，“物联网智慧农业”应运而生。它通过实时、动态的农作物种植环境信息采集，实现快速、多维、多尺度的实时监测，并在种植专家知识系统基础上实现作物种植的智能灌溉、智能施肥与智能喷药等自动控制。近年来，为了提高人们的生活水平丰富食物品种，温室大棚种植起到了很大的作用。在农作物种植环境中，对作物的种植有很大影响的环境因素主要有温度、湿度、光照度、CO2浓度、PH值等，依靠传统的人工控制方式要做到科学合理种植是十分困难的［1－5］。目前，在国内实现上述环境因素自动监控的系统还不多，国外具有多功能的大型连栋温室控制系统价格偏贵，不适合国情。根据当前我国的现实情况，经过科学分析和设计，利用物联网技术和宽带网络的技术优势，设计完成了一套集智能监测、智能决策和实时控制于一体的智慧农业大棚信息化系统［3－5］。
1系统总体设计
智慧大棚系统可以实现大棚中大气、土壤环境的实时监测以及大棚内人员出入和农作物生长状态的全天候监控，并实现依据监测信息自动灌溉和告警提示，经Mesh宽带网络互联，实现大范围农业大棚群的监测与管理。从系统逻辑层面上，整个系统可以分成三个层：感知层，也就是前端感知信息的实时获取，通过多达七种以上的传感器，对大棚大气与土壤环境实时监测；传输层，实时将各种感知得到的信息和监视视频信息通过Mesh高速网络可靠上传到数据处理中心；应用层，对上传的各种数据进行处理并存贮，一是根据大气与土壤感知信息来控制水泵起动灌溉，二是对包括视频信息在内的多种信息进行综合处理，生成各种报告，依据设定阀值发出实时告警提示［6－10］。系统分层结构如图1。整个系统主要由大棚环境感知子系统、视频实时监控子系统、无线宽带传输网络子系统、数据中心四大子系统构成。大棚环境感知子系统采用新型传感器，可以监测大气的温湿度、CO2含量、CO含量以及光照强度；同时可以监测土壤的温湿度、PH等环境参数［10－13］。视频实时监控子系统采用无线高清视频监控技术实现区域全天候监控。智慧大棚系统采用了全新的物联网技术，数据的传输采用无线自主网。每个智慧大棚作为一个系统实施子单元，所有从大棚来的信息通过自主建网的无线Mesh宽带网络上传到数据处理中心，集中由数据中心处理显示与反馈控制。另外，也可以利用Mesh网络节点上WiFi模块扩展，实现大棚内移动终端实时访问数据中心信息并具有一定的控制能力。全系统整体架构如图2所示。
2系统实现方法与手段
2．1大棚内无线传感网络设计
大棚环境感知子系统主要实时监测大棚内的两类环境指标：棚内大气环境和棚内土壤环境。通过在大棚内实现一个无线传感网络来完成。无线传感网是基于ZigBee协议的一种自组织无线网络技术，具有近距离、低功耗、低传输速率、低成本的特点。整个网络由感知节点外加协调器节点组成，所有感知节点的感知数据经多跳传输，最终汇聚到协调器节点向上传输，它能支持较多感知节点并且无线传输，比较适合大棚环境下的实时监测［10］。感知节点（协调器）一般由传感器模块、控制模块、通信模块和电源模块组成。节点的控制与通信模块采用TI公司的MSP430F1611超低功耗MCU和CC2530通信MCU来实现。MSP430F1611是一个16位处理器，特点是低功耗、工作模式转换快，具备强大的外设接口能力，16位定时器、多个ADC转换器，一个或者两个通用同步／异步串行通讯接口（USART）、I2C、DMA。CC2530是一款兼容IEEE802．15．4标准的SOC芯片，支持专有的IEEE802．15．4以及ZigBee、ZigBeePRO和ZigBeeRF4CE标准。中心工作频率为2．4GHz，它提供了101dB的链路质量，具有四种供电模式，接收器灵敏度高，抗干扰性能强。MSP430F1611与CC2530无线模块之间通过SPI接口进行通信，MSP430F1611单片机的P3．0、P3．1、P3．2、P3．3脚和CC2530的SSN、MISO、MOSI、SCK脚相连，实现主从式SPI通信，达到双向交换数据通信的目的。对于协调器节点来说，没有传感器模块，增加一个与上位机通信的模块，可采用串行或RJ45接口通信等多种方式实现。节点硬件结构如图3所示。棚内大气环境的监测项为：空气温湿度、CO2、CO、光照度。只有合适的光照、适量CO2、合理的温湿度配合才能科学的、有效的、高产的种植出大棚农作物。同时在大棚农业的种植中，大量的CO气体达到一定浓度时会对棚室蔬菜产生影响，易使作物受到伤害，过量的CO还危及到大棚内的人身安全，因此对CO的实时监测是十分必要的。棚内土壤环境的监测项为：土壤温湿度、土壤PH。大棚内土壤的温湿度是判断土壤肥力的一个重要指标，土壤的温湿度影响着土壤的氮化速度，土壤氮化程度就直接影响了土壤的肥力［11］。土壤酸碱度对土壤肥力、植物生长以及养分的有效性影响很大，在农业生产中应该注意土壤的酸碱度，积极采取措施，加以调节。感知节点的信息采集依赖于各种类型的传感器，智慧大棚内的传感器种类多达七种以上，包括空气温湿度、CO2、CO、光照度、土壤温湿度、土壤PH等。另外，为了实现自动灌溉功能，大棚内需要增加若干个智能水泵控制节点来实现对水泵的控制，基本功能与感知节点类同，只是增加了两路工业级继电器开关控制模块代替传感器模块，用于响应室内大气和土壤监测数据的变化，控制水泵工作，为土壤加湿降温。无线传感网络软件主要由二部分组成：终端节点控制程序和协调器控制程序。终端节点搜索并加入网络，接收协调器发来的数据帧，执行读取传感器值或控制设备。终端节点通过控制继电器，控制水泵开关［9］。终端节点工作流程如图4所示。协调节点循环等待接收Mesh节点的初始化命令，并将网络状态反馈给Mesh节点。初始化完成后，若有终端节点申请加入网络，建立连接。协调节点接收Mesh节点的控制设备命令并转发给相应的终端节点，同时接收终端节点采集的数据转发给Mesh节点［9］。
2．2无线宽带网络传输子系统设计
无线Mesh网络融合了WIFI技术和自组网技术，具备分布式多跳功能，最大传输速率达到54Mbps，最大跳数为5，能迅速实现无线覆盖，实现高性能高速无线自组织网络，传输距离、移动速度、抗干扰、穿透能力以及无线网络安全等方面的性能好，满足复杂或对网络安全要求高的环境下开展无线数据传输、无线视频图象监控、IP视频会议、IP音视频电话、无线定位、无线数控等业务，广泛应用于较大范围覆盖、高安全性的无线网络接入。系统主要由无线Mesh设备、蓄电池、太阳能供电系统三大部分组成。高速Mesh节点是构成高速无线自组织骨干网络的主要节点，用于将多个分离的局域网网络（LAN）连接在一起或将业务数据回传到有线网络，配置AP模块同时用于WiFi无线终端的接入。智慧大棚各类传感器获得的信息汇聚到协调器节点，协调器与Mesh网络节点通信，Mesh网络每个节点接收和传输无线感知网络和视频监控系统采集的数据和图像信息，将数据实时传输到数据中心，并到显示终端。相反，数据中心有关控制与配置信息同样也要通过Mesh网络发送到无线传感网的各终端节点，达到对各节点的控制和管理。结合软件功能，Mesh节点自组网的通信覆盖直径可按需调控。Mesh网络安装快捷，并且不需要大规模基站建设，不要求精细的规划和位置选择即可获得可靠的通讯。简单地移动某个网络节点或者增加一个节点就可以立即完善一个信号较弱或无信号的区域，具有较好的网络覆盖灵活性，非常适合偏远地区大范围农业大棚的集群管理。
2．3视频监控子系统设计
智慧大棚视频监控利用无线智能摄像头、智能视频数据分析处理技术和智能终端信息系统实现大棚无缝隙、不间断的视频监控和事件监测、报警，摄像头具有高清晰度的图像采集和转换，22倍光学变焦，360度水平连续旋转，90度垂直旋转，256个预制巡航点和8条巡航线路，IP66级室外防护能力，TVS3000V室外防雷、防浪涌，30度～65度室外工作温度支持用户分级管理，完全满足大棚室内外环境的安全使用。视频监控依托于Mesh无线高速骨干网，通过无线方式接入，大大减少了部署的困难，增加了灵活性，视频实时智能分析极大提高视频监控的时效性和可靠性，减轻人工监视的负担，减小存储资源消耗，提高历史数据查询效率。传统的视频监控通常采用一人监视多路视频的方式，监控人员负担很大，并且容易忽略一些正在发生的事件，而错过了最佳处理时机。未经处理的视频原始数据中有大量无用片段，对原始数据进行存储也导致了严重的存储空间浪费和加大了事后历史视频查阅的困难。
2．4数据处理子系统设计
数据处理子系统是智慧大棚应用的信息处理中心，由硬件和软件二部分组成。硬件部分包括数据库服务器（包含认证与远程服务等）、视频应用服务器（含硬盘录像设备等）和一些信息交换设备；软件部分就是应用系统程序。整个数据中心应用程序由系统配置管理模块、感知数据存贮与处理模块、监控视频存贮与处理模块、报表处理模块和信息远程服务模块组成［10－13］。应用软件模块结构如图5所示。系统应用软件以VisualStudio2005为开发环境，采用C＃语言编写而成，数据库采用了MSSQLServer作为应用平台，整个架构以B／S和C／S相结合为原则。系统配置与管理模块实现全系统的用户信息和权限等管理，设置与大棚感知信息处理、视频监控和Mesh网络相关的各类参数，完成系统正常工作准备［14］；感知数据存贮和处理模块实现感知数据的接收、实时存贮和随机检索调用处理，按设定条件发送控制信息启动水泵工作、告警提示，实时显示各种感知信息处理图表，联机对存贮数据进行智能分析并提供决策信息。监控视频存贮与处理模块实现监控视频的实时录存和调用回放，控制摄像头云台，做到有选择性实时切换监控，并具备一定的视频智能分析处理；报表处理模块主要完成各类报表的生成、汇总与打印。信息远程服务模块实现移动终端的访问，使得系统用户通过多种手段实现随时随地获取监测、监控数据和信息。使得授权用户通过手机、平板、笔记本等普通智能设备在大棚内、办公室、家中就能访问到实时监测监控信息，方便了管理人员日常工作。
3智慧大棚实际部署应用
以某地智慧农业园区为例说明具体应用。把一亩大小（约20m×30m）面积的大棚为实际部署环境，以一个大棚按约10m×10m的大小分割成6个区域。每个区域随机部署一套大棚环境感知节点：CO2节点、CO节点、空气温湿度节点、光照度节点、土壤温湿度节点、土壤PH节点，另加一个自动灌溉控制节点。这样整套终端节点一共是42个。一个大棚配置两套套视频监控系统、一个sink节点、两个Mesh节点。一个大棚配置一个数据服务器：一个数据中心套件、两台移动设备终端。在大棚内部一共有36个环境感知节点、6个控制节点和一个sink节点。36个环境感知节点在科学的配置下，实时采集大棚中的环境参数，然后通过无线自组网技术，43个节点自组织组成一个无线传感网络，最终把全部的感知数据汇聚到sink节点，sink节点和Mesh节点相连，把所有的感知数据通过Mesh高速骨干网传输到数据中心。另外，数据中心也能通过网络控制水泵起动供水；视频监控单元也与Mesh节点相连，把所有的监测数据通过Mesh网络传输到数据中心。数据中心通过相应数据处理、挖掘后，最终展示出来。大棚环境感知节点统一安装在大棚的金属骨架或木质骨架上，按大棚的搭建方式不同，如图6所示。在有垂直固定架的大棚中，只需把感知节点固定在固定架上。在没有垂直固定架的大棚中，需配置相应高度的金属固定架，并分散在每个区域中作为感知节点的安装支架，感知节点的安装高度统一高于所有植物，以防大棚灌溉时淋湿感知节点。土壤类感知节点，安装部署方式同上，但每个土壤类感知节点所配传感器都需放入土中，以监测土壤温湿度、PH等参数。灌溉控制节点视情分区布设，达到相对均匀供水。节点的供电方式可以采用灵活多样方式，如2～4干电池供电、高能蓄电池供电、市电供电和太阳能供电等方式。视频监控套件统一部署在大棚入口处和大棚的最内部（大棚入口的正对面），采用可旋转式无线高清摄像机，既可以实时关注大棚中植物的生长情况，又可以全天候监管大棚的运作以及人员的出入。一台Mesh节点部署在大棚外，另一台Mesh部署在数据中心监控室，两台Mesh的距离尽可能保持在1km以内且无明显的遮挡物，这样能保证高速、稳定的通信要求。数据中心安装一套数据中心服务器，并配有全套的数据展示软件平台。设备单元部署优先采用市电供电的方式，在无市电的情况下，采用大容量蓄电池和太阳能供电相结合的供电方式。整套系统在一个大棚实际安装试用，试验结果表明该系统具有对大棚内大气和土壤环境参数实时检测的能力，实现了信息反馈控制水泵灌溉和信息告警提示，完成了对植物生长和大棚安全的监控。系统具有较强的扩展性，使用效果良好，完全能满足农业大棚群的日常管理，整体提高大棚种植的生态环境和经济效益。图7和图8为实际使用时的显示效果。
4结束语
本文针对农业大棚智能化进行了研究和应用，解决了传统大棚种植依靠经验生产存在的问题。利用物联网中的无线传感网、无线宽带网和视频监控等多项技术，实现了对农业大棚内大气和土壤中多种植物生长相关因素的实时检测，使得种植管理人员能及时掌握大棚种植环境的变化并作出相应调整，做到农业种植科学化［14－16］。本系统具有较好的扩展性，根据大棚种植环境检测需要，可对感知节点和控制节点进行扩充，增加检测和控制种类。由于使用了自组织Mesh宽带网络作为传输信道，可实现大范围农业大棚群的管理智能化。
作者：张新 陈兰生 赵俊 单位：绍兴职业技术学院 绍兴迅极网络技术开发有限公司
在传统农业中，灌溉、施肥、喷药，农民全凭经验和感觉。而如今，在智慧农业中，农作物浇水、施肥、打药时间，农作物的空气温度、空气湿度、酸碱度、光照、二氧化碳浓度、土壤水分，做到按需供给，一系列作物在不同生长周期的问题，都有信息化、智能化监控系统实时定量“精确”把关。智能农业、精准农业发展，智能感知芯片、移动嵌入式系统、无线通信技术等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽，作用显著，具体表现为：在监控农作物灌溉情况、土壤空气变更、畜禽的环境状况以及大面积的地表检测，收集温度、湿度、风力、大气、降雨量，有关土地的湿度、氮浓缩量、土壤污染和土壤pH值等方面实现科学监测、科学种植，帮助农民抗灾、减灾[1]。在智慧农业中，可运用物联网的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光照传感器、CO2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。采用物联网，特别是无线传感器网络来获得作物生长的最佳条件，可以为智慧农业提供科学依据，达到增产增收、改善品质、调节生长周期及提高经济效益的目的。
1智慧农业
1.1智慧农业特点
基于物联网技术的智慧农业是当今世界农业发展的新潮流，传统农业的模式已远不能适应农业可持续发展的需要，农产品质量问题、农业资源不足、普遍浪费、环境污染、产品种类需求多样化等诸多问题使农业发展陷入恶性循环，而智慧农业为现代农业发展提供了一条光明之路。智慧农业与传统农业相比最大的特点是以高新技术和科学管理换取对资源的最大节约，它是由信息技术支持的根据空间时间，定位、定时、定量地实施一整套现代化农业操作与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的土壤性状、空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度等调节对作物的投入，即一方面查清田地内部的土壤性状与生产力，另一方面确定农作物的生产目标，调动土壤生产力，以最少或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源取得经济效益和环境效益双丰收。
1.2智慧农业系统架构
物联网智慧农业平台系统由前端数据采集系统、无线传输系统、远程监控系统、数据处理系统和专家系统组成[3]。前端数据采集系统主要负责农业环境中光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。无线传输系统主要将前端传感器采集到的数据，通过无线传感器网络传送到后台服务器上。远程监控系统通过在现场布置摄像头等监控设备，实时采集视频信号，通过电脑或3G手机即可随时随地观察现场情况、查看现场温湿度等参数和进行远程控制调节。数据处理系统负责对采集的数据进行存储和处理，为用户提供分析和决策依据。专家系统根据智慧农业领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，帮助进行决策，以解决农业生产活动中遇到的各类复杂问题。
2物联网在智慧农业中的应用
物联网技术是新生事物，是多学科技术的集成。随着世界各国对物联网行业的前景看好和企业的大力投入，物联网产业正飞速的发展，并渗透进每一个行业领域。可以预见的是，越来越多的行业领域以及科技、应用会和物联网产生交叉融合，传统农业向智慧农业方向的转变也已经成为了大势所趋。
2.1物联网定义
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，英文名称叫“TheInternetofThings”，顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。包含两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。目前公认的物联网定义是通过智能传感器、射频识别（RFID）、激光扫描仪、全球定位系统（GPS）、遥感等信息传感设备及系统和其他基于物-物通信模式(M2M)的短距无线自组织网络，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种巨大智能网络[5]。物联网被公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的信息产业第三次浪潮。物联网的基本特征可概括为全面感知、可靠传送和智能处理[6]。它是以感知为前提，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，其原理和实质是在物体上植入各种微型芯片，用这些传感器获取物理世界的各种信息，再通过无线传感器网络、互联网、移动通信网等交互传递，从而实现对世界的感知。
2.2物联网架构
物联网架构可分为以下三层：感知层、传输层和应用层。
2.2.1感知层
采用各种传感器，如土壤温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳浓度传感器、风向传感器、风速传感器、雨量传感器等来获取作物的各类信息。其中的一项关键技术是射频自动识别，射频识别（RadioFre-quencyIdentification，RFID）技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享[7]。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。
2.2.2传输层
传输层由各种网络，包括互联网、无线传感器网络、移动通信网和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的信息。其中无线传感器网络是农业领域应用较广泛的一种网络。无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)，是由监测区域内随机分布的大量种类繁多的微型传感器组成，它们通过无线通信方式迅速自行组网，对网络覆盖区域中被感知对象的动态信息进行采集、计算和处理[8]。由于可以对特定的区域进行大面积监控，单个节点成本低，使得传感器网络非常适合于农业领域的信息采集工作[9]。
2.2.3应用层
应用层是物联网和用户的接口，与行业需求相结合，实现物联网的智能应用。例如在农作物大棚或园区，利用无线传感器网络获取作物实时生长环境中的温湿度、光照强度等信息，收集每个节点的数据并进行存储和管理，实现整个监测区域的信息动态显示，并根据各类信息进行自动灌溉、施肥、喷药、调温控光等操作，对异常信息进行自动报警。
2.3物联网在智慧农业中的应用案例
对土壤水分及其变化的监测是生态、农业和水土保持等研究中的一项基础工作[10]。蔡镔等[11]针对棉花茎杆直径变化的测量参数，结合Zigbee无线传感器网络技术设计了棉花精准灌溉监控系统。该系统由无线监控网络和远程数据中心2个部分组成，给出了系统总体架构，设计开发了无线传感器网络节点，并给出了软件流程。该系统使人们随时获得棉花作物精确的需水信息，并实现精准灌溉。由于采用了无线数据传输方式，该系统解决了有线通信方式存在的难以扩展、难以升级等问题，具有低功耗、低成本、扩展灵活等优点。赵玉成等[12]针对我国农业生产活动的特点，提出在农田土壤肥力监测领域应用无线传感器网络的方案和思路，实现把无线传感器网络技术与土壤肥力监测相结合，达到提高土壤肥力的目标。将无线传感器网络应用于土壤肥力监测，可实时、动态地测定土壤中养分和肥料的含量，从而有效地指导施肥，使肥料得到更高效的利用。在农业生产活动中，农田土壤肥力信息的监测、采集与处理是不可或缺的重要环节，将无线传感器网络技术应用在土壤肥力监测，分布在农田土壤中的大量传感器节点通过无线通讯网络与汇聚节点进行信息交换，能很大程度地提高土壤肥力监测的实时性、可靠性，且实施成本较低廉，性价比高，维护简单，节点的扩展也非常容易，提高了农田作业中土壤肥力信息采集、监测的自动化程度。滕红丽等[13]提出了一种基于ZigBee无线传感网络的作物环境监测系统的设计，该系统在ZigBee协议和CC2530芯片基础上，通过对系统软硬件设计，实现了作物环境的温度、湿度、光照度、CO2浓度等参数的实时监测，为作物产量提高提供了有效保证。在农业温室环境下，温室环境测控系统可对温室内外环境进行自动检测、显示；可按不同作物的要求进行多因子综合调节与控制；还能对温室内各环境因子的数据长期存储，满足科研和生产的需要，为智能农业专家系统的开发积累丰富的资料数据。将无线传感器网络技术应用在温室环境测控系统，极大地提高了系统的实时性、可靠性，且系统开发成本较低廉，性价比高，维护简单，节点的扩展也非常容易，提高了温室环境下农作物种植环境信息采集、监测和控制的自动化程度[14]。朱伟兴等[15]基于物联网技术开发了保育舍环境可视化调控系统，采用Zigbee无线技术将舍内各保育床及周围设备组成无线网络系统，系统依据分布于各保育床内的传感器获得的环境参数，精确调节各保育床内的小气候环境。通过WIFI无线技术将服务器与IN-TERNET无缝连接，使用户端延伸并扩展到猪舍及室内设备，实现环境与设备之间，环境与人之间进行信息交换。该系统性能稳定，信息无线采集、环境自动调控及远程可视化调控均达到实际需求，适合保育猪舍环境智能化精准管理，可应用于自动化、智能化的牲畜养殖中。王文山等[16]以物联网技术为基础，研究了果园环境信息监测系统总体结构，将系统分为数据采集模块、数据传输模块和数据管理模块三部分，研究了数据传输模块，实现了无线组网和数据的远距离传输，在山东栖霞果园的实际应用效果良好。顿文涛等[17]针对国内的食品安全问题，对构建食品安全物联网体系进行了研究，设计了一种食品安全物联网管理体系，主要由四个方面组成，分别为食品生产、食品流通、食品监管及食品追溯。利用物联网技术收集食品产业链数据、构建食品安全物联网体系，对食品从源头到餐桌的各个环节进行追踪监管，能有效加强食品安全。在农业资源利用方面，随着物联网技术的不断发展，北美一些发达国家通过卫星监测来收集国家土地利用信息，然后再对所采集的信息进行一系列的分析处理，最终实现了大范围内的农业统筹规划管理。近年来，我国运用GIS、传感器和GPS定位相结合的技术，通过WSN与无线通信实现了对农业资源的规划管理。为了更加准确地获取农田状态信息，在作物施肥、病虫害监测和防治、土壤养分监测等农田信息采集、管理，以及农业环境变化和农业污染监测等方面都使用了GPS定位技术[18]。
3结束语
智慧农业取代传统农业是农业现代化发展的必然，更是符合我国国情的选择。智慧农业可以促进农业生产方式的转变，实现各类农业资源的高效利用和改善环境的目标，同时可最大限度地提高农业生产力，是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。
作者:顿文涛 单位:河南农业大学
一、物联网技术在农业信息化上的应用
我国农业正处于传统农业向现代农业的转型期，网络信息化技术将发挥独特而重要的作用，在现代信息技术大力发展的背景下，现代农业是与信息化同步的农业，要实现农业现代化，必须积极利用现代信息技术的发展成果，物联网是发展现代农业的重要支撑，在农业信息化上的应用越加广泛。当前发展重点是朝着微小型、可靠型、节能型、环境适应性、低成本、智能化方向发展。物联网在现代农业中应用范围主要体现在3个方面：一是生产过程管理方面。通过智能传感器实现环境信息的实时采集，通过智能分析系统或数据挖掘技术，给予智能决策。例如，监测天气和联网气象部门数据，做到天气提前预报与预防工作；联网水利部门数据，为服务于防汛抗旱工作，及时监测雨量、水质、水量相关信息，协助农田灌溉。在灌溉系统中，通过感应土壤、空气中的水分和湿度，并在设定条件下与接收器通信，控制灌溉系统的阀门，有效实现智能化灌溉。二是农产品质量安全管理方面。我国农产品质量安全事故频发，其中很重要的一个原因就是从生产到流通至销售环节缺乏监管，加大农产品监管力度，将农产品的安全隐患降至最低，而物联网技术的充分运用，必定能发挥重要作用。运用追朔系统综合应用农产品电子标签及条码自动识别技术，信息自动采集与传输技术，云计算，建立供应链跟踪与追朔体系，将其用于个体标识，结合无线传感网络，手持设备，以及终端数据库，以便跟踪相应产品的生产、加工、批发、物流、零售等各个环节，实现数据的有效追踪和业务共享。三是生态环境管理方面。运用无线传感器智能网络，建立精准控制系统，进行农作物田间生态环境控制，根据参数的变化，检测收集土壤温度湿度、大气气压、作物生长状况等数据，从而适时调控灌溉系统、保温保湿系统，确保最好的生长环境，以提高产量，保证质量。
二、现阶段存在的主要问题
（一）统一的标准体系相对滞后
当前，各个企业、行业都根据自己的特长定制标准，各自为阵，且物联网发展过程中，传感、传输、应用各个层面的技术层出不穷，应用接口不规范。专用网之间，无法实现联网，不能形成规模经济，不能形成整合的商业模式，更不能降低研发成本。同时，正处于初创阶段的物联网技术标准，无论是在国际上还是国内，尚未形成一整套技术体系，缺乏协作和跨国合作。
（二）物联网技术有欠成熟
RFID技术和传感技术作为物联网的技术核心，尚未全面进入产业化。而如今国内的RFID技术仍旧以低频为主，高频RFID刚进入产业化初期，传感器、RFID、仪器仪表、控制软件、嵌入式软件等80%以上依赖进口、海量数据处理、云计算基础架构、中间就件等缺乏核心技术，全系统集成能力和整体解决方案有待进一步完善。
（三）国内物联网产业链完善度
上与国际相比，具有较大的差距虽然目前国内三大移动运营商以及中兴华为这类系统设备商均已是世界一流水平，但物联网的产业化必须需要芯片商、传感器设备商、系统解决方案厂商、移动运营商等上下游厂商的通力协作，所以我国要发展物联网，在体制上需要加强广电、电信、交通、水利、农业等各行业主管部门的合作，共同推动信息化、智能化系统建设，打破行业、地区、部门之间的壁垒，促进资源共享，加强体质优化改革。
（四）物联网应用在设施农业上
需要考虑前期投入和利益分配的问题前期大量的资金投入，依靠农民自筹资金的困难相对较大，政府应当出台合理的政策，利用各级政府财政资金的杠杆作用，带动资金的投入，吸引企业投资或政府担保贷款，以解决前期投入问题。尤其是在实验室项目实施过程中存在一些困难，资源不足、地形及自然环境复杂，传感器及线管设备成本费用较高。一般情况下，农产品价格较低，设备及器件费用高，这就使得电子标签等设备不能应用到单个产品上，严重阻碍了农业产业生产中的大面积推广。
（五）信息安全面临的长期挑战
除了要面对移动通信网络的传统安全问题之外，还存在其他的特殊安全问题。由于物联网是由大量的机器设备构成，缺少人对设备的有效控制，并且数量庞大，设备集群等特点，会面临物联网设备、感知节点本地安全问题，传输信息安全问题，以及核心网络传输问题。
三、展望
物联网技术在农业信息化发展中的应用，可谓是任重而道远，是挑战，也是机遇。农业物联网作为国家物联网发展战略的重要部分，要结合中国农业特点和国情，尽早谋划未来，凝练发展重点，实现核心技术的突破创新。展望未来，国家和政府已经提出了发展物联网“感知中国”的宏伟战略目标，同时也为构建农业物联网“感知农业”指明方向。随着物联网技术的日渐成熟以及在现代农业上的有效应用，相信其在农业化道路上将越走越宽广。
作者：黄红 闫晓荣 单位：河南省农业信息中心
1.农业物联网应用现状
物联网技术为农业的现代化建设提供了强大的技术支撑，并为农业信息化应用提供了无限的发展空间，目前主要应用如下。
（1）畜牧业和设施规模养殖业生产（畜禽、水产）。通过物联网智能感知、无线传感、智能分析开展繁殖育种和疫病自动监测、环境状况监控、智能饲料投喂、远程分析诊断等工作，实现智能饲养管理，提高产品产量和品质。目前这些应用尚很局限，大都集中在智能畜禽和水产品监测方面，在智能决策分析和农产品安全溯源等方面显得应用不足［2］。
（2）农业环境监控和智能分析决策。通过物联网技术对天气、水资源、土壤状况实时监测和灾害防治。利用智能传感器实现环境信息的实时采集，通过智能物联网技术实时报送采集数据，通过智能分析系统或数据挖掘技术，给予智能决策，现阶段主应用范围有限［3］。①监测天气和水资源等，同气象部门数据联网，提前天气预报和预防。例如监测水资源，可对雨量、水量、水位、水质等信息实时采集和报送，服务于防汛抗旱等方面，同时有助于农田灌区和泵站自动化控制，提升水利行业的自动化管理水平。②监控农业生产环境参数，如温度、气压、光照强度、有毒气体浓度、空气湿度、土壤湿度、土壤酸碱度、土壤养分等，为农作物大田生产和温室精准调控提供科学依据，帮助生产者分析植株生长状况和环境适宜度，检查病虫害，以便迅速优化农作物生长环境［4］。
（3）食品安全等监控管理。农产品质量安全追溯的信息化建设需要物联网技术支撑，这些工作正处于起步阶段。追溯系统综合应用农产品电子标签及条码自动标识技术、信息自动采集与传输技术、云计算或云服务应用集成技术，可对农产品进行质量安全查询和质量追溯监管，使消费者通过终端和互联网实时查询到农产品从农田到餐桌整个过程的信息，包括农产品的种源（包括户主、生产基地等）、环境质量、生产操作过程、用料用药、物流运输、生产加工过程、销售渠道等情况［5］。
2.现阶段主要问题和发展建议
（1）自主技术不足，统一标准的制定滞后，产业链规模尚未形成。国内物联网涉及的先进感知、传输、控制技术的自主性和创新性不足，包括底层芯片和无线传感等核心技术等。且行业各自为阵，应用接口不规范，尚无统一的标准可依据。①亟需加快制定统一的国内行业技术标准和业务应用规范，并能将自主产权技术纳入国际标准。目前，我国物联网编码标识尚未统一，存在跨地域、跨行业、跨平台互通困难，应加快物联网编码标识标准体系框架建设及相应的国家标准的制定，提出适合我国物联网业务开展和应用的统一编码方案、注册管理办法及标准化的承载、标识和解析方法。②加强物联网自主核心技术产业的建设。拿传感器来说，要求低成本、环境适应性强、可靠性高、功耗底、安全性好、具有移动便携性和固定分布性等特点，能方便实现分散采集和集聚传递等功能，这些基础产业工作需要多个行业共同发展和支撑［6］。③持续推进物联网基础技术和前沿技术的研究工作，开展诸如基于信息和知识支持及数据挖掘为基础的农业产业链各环节的智能决策技术和方法的研究以及新感知、新接入技术的预研等。
（2）农业物联网示范基地不多，示范效果不突出。应用的不足仍是物联网产业化所面临的瓶颈，在政府政策和财政支持下，应加快制造与服务产业的互动，搭建示范平台，以农业农村信息化试验区、农业农村信息化先导区、农业农村信息化推进区、农业农村信息化攻坚区为基础，做好物联网农业化应用的示范效果。让企业在构建信息化物联网络的同时，找到农业物联网产业发展的新模式，既能起到物联网产业应用示范效果，又能使企业和农户获得收益，进一步拓展业务范围和应用。
（3）信息安全体系建设不完善。现阶段网络和信息安全保障不够，须加强信息安全保障，实现可管、可控、可信的物联网安全体系架构。①健全网络与信息安全法律法规，完善农业信息安全体系和认证认可体系标准，实施信息安全等级保护、风险评估等制度。②提升农业物联网各环节的综合信息安全保障能力，实现物联网信息的全流程安全设计，包括认证和加密等。推进农业信息安全保密基础设施建设，加强信息网络监测和管控能力建设，确保农业基础信息网络和重点农业信息系统安全。
（4）农产品质量安全追溯信息化建设和应急机制亟待完善。在农业及相关行业（包括食品安全等）的大应急预警架构下，应加快建立相关的风险评估和安全评测，构建有效的管理、预警和应急机制，推进农产品质量安全追溯信息化建设。目前国内农产品相关信息在生产、加工、存储、流通、消费、追溯、问责等环节之间不能有效贯通，主因是政府部门职能分工不同，系统独立，标准不一，造成数据不能互通。应整合各部门力量，以点带面，统一标准，打通接口，做到基于物联网电子标签和电子编码为基础的信息数据能安全共享和统一管理，实现农产品和食品信息在供应链不同主体之间的无缝衔接。可选择农产品和食品流通领域中信息化基础好、产业链完整的“三品一标”（即无公害农产品、绿色食品、有机食品、农产品地理标志）获证企业或农民专业合作社，集成应用电子标签、条码、传感技术、无线通信网络和IP互联网络等，实现农产品和食品质量跟踪、溯源和可视化管理，对农产品从田头到餐桌、从生产到销售全过程实行智能监控。
3.结论和展望
如今农业信息化领域正面临着由传统的无线传感器网络WSN向物联网IOT飞跃发展的新阶段，虽然物联网的发展道路还很长，但应不断加大自主核心技术和标准的研究和投入，整合跨区域、跨行业、跨平台的资源，尽早出台和完善相关技术和业务应用标准。在产学研一体化道路上，始终以应用为龙头，鼓励创新业务和应用模式，从制造业到服务业形成闭环，使参与者从技术和业务的应用中受益，促进物联网技术在农业领域得到更深入、更广泛地应用和发展。
作者：蒋宏斌 阙祥明 翟丹妮 单位：中兴通讯南京研发中心 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司 南京邮电大学经济与管理学院
摘要：
在国家“四化同步”发展战略的背景下，积极推进农业物联网的应用发展，对促进农业信息化和农业现代化的融合具有重大意义。物联网技术也被很多地运用到农业的众多领域。而农业邻域也是多物联网技术需求最迫切、难度最大的领域之一本文将从农业物联网的概念、物联网在农业中的应用现状、智能农业系统主要功能这几个方面对物联网技术在农业领域的作用进行剖析，从而对农业物联网的发展提出建议以及展望。只有加强农业物联网技术集成平台建设，加强农业物联网产品设备检测才能进一步优化和改善政策环境，为我国农业物联网可持续大展提供参考。
关键词：
农业；物联网；智能农业
1物联网的概念
“物联网”翻译成英文是“TheInternetofThings”由此可见，“物联网”的重点就是物品与物品之间的交流，物联网是继互联网以及计算机发展之后的第三次大规模的科技发展的时刻。在运用现代物联网技术的基础上，在红外线探测技术的帮助下对农作物的发展情况进行实时监测以及实时采集被测农作物的信息，这些信息将在短时间内被集合完毕发送给检测者。这种正在建设中的新型的物联网技术，能够实现物理世界、计算机世界以及人类社会这三个世界的联通以及发展，对物联网技术的普及具有战略意义。而同时也给人们的生活提供了便利。物联网的重中之重是对信息的采集，在经济飞速发展的今天，信息对于经济的发展具有决定性的作用。互联网技术高速发展，人与人之间交流往往更多地依赖互联网。而物联网的出现也印证了这一点，经济的飞速发展带动了人们各种方面的需要飞速增长。而相较于互联网来说，物联网的优势就是能够将触手伸到互联网所不能企及的方方面面。在互联网上，人们往往只能感受到一个非常平面的形象，但是运用了物联网之后，人与人之间将可以全方面的感知对方，这种感知不再是单一平面的，而是立体以及三维的。由此可见，物联网的产生将会为整个社会经济结构带来一次较大的改革。而物联网也将为互联网的进一步发展提供可供选择的方向。总而言之，物联网就是通过现有的先进技术并将其运用到物品的传递以及监控过程中，将物品的任何细节都与互联网连接起来，进行信息的第一手传达。以便于实现物品的交换和传递。智能化的物品传达也能实现迅速的定位以及跟踪。物联网的快速发展也将为我国的科学发展提供一个新的平台，让世界的目光都注意到我国科技的进步。而我国作为一个农业大国，在农业高速发展的今天，对物联网的需求则更为明显。物联网的发展也将给我国农业结构带来调整，为传统农业的升级起到了巨大的推动作用。
2物联网在农业中的应用现状
在关注我国物联网发展的同时我们也要将目光注视到欧美各国的物联网发展，欧洲的物联网被分为很多个层次，且在物联网的发展过程中，农业以及养殖业的物联网发展最为重要。为了使得农业发展过程中，农作物的发展情况被第一时间获知，作物的生长形式、水土状态以及是否有虫害，这些在物联网发展中都是需要解决的细微的问题。在信息传输层中，传感器获取各类数据的功能被放大，信息应用系统将会制定科学的管理模式以及定时定量的肥料施加都体现了对生产过程的严格控制。这些年来，为了适应社会经济结构的变化，欧美一些国家率先开展了农业领域的更新以及变革，实现了物联网在农业领域的大范围使用，形成了一批良好的产业化应用模式，推动了相关新型产业的大规模发展。农业物联网的发展也促进了其他物品在物联网的发展，为物联网的全方位发展奠定了基础。而我国作为一个农业大国，在农业物联网的发展方面具有较大的需求，为了保证农作物在传递过程中的实时消息反馈，物联网将会渗透到物品的传输、检验等多个环节，实现成本的节省以及农作物收获之后的高效流通，在农作物物联网这个方面还有很多功能正在探索过程中。
2.1农业资源利用在农业资源探测以及监控方面，我国可以利用卫星对土地的实时信息进行探测并将探测效果传递给各级监测系统，实现信息的整合以及分析，经过层层监控和分析之后，将会最大限度的农业范围的统筹与规划。对农作物的事实情况的把握也将会十分清晰而明了。与此同时，为了方便农作物的采集，实现农业资源信息的及时反馈，GPS定位系统也将会运用到农作物的定位之中来。只有这样才能实现农业资源的不浪费。目前，在农业资源整合、农业资源的探测、土壤成分的检测以及害虫的防疫当中都使用了GPS技术，GPS技术也就是定位技术利用卫星，对大面积的农作物能起到很好的检测作用。为了使得有机农作物的生长更加健康也有利于农作物整体的把握，而且从国外引进的新型技术也可以对农田里的各种情况都能制定出一套完美的应对政策，对突发情况进行监控并且及时反馈到监控者那里。特别是如今的农业发展已经进行到一个精细农业的状态，对由于环境变化引起的农作物的变化都需要有效的应对。在检测区域中构建基础网络和安装传感器，用于采集水温、PH值、电解质等等多种参数，及时的水况反应能够将水环境参数上传至检测中心并进行分析。
2.2农业生态环境监控农业生态环境监控是保证农作物安全以及生态安全的重要基础，为了对农业生态的环境进行全方位的监控，还需要做到以下几点。一方面，要加强立法，完善的相关政策法规才能解决在生产过程中的诸多问题。也对许多重要问题的解决提供模范的解决方式。另一方面，在建立农业物联网的同时，对农业生态环境监测网络的构建也必不可少。因此国家必须要运用高科技手段融合互联网实现对农业生态的自主监控，为了农业的可持续发展做出自己的努力。我国的生态环境在形势趋于变好的今天仍然存在很大的问题，因此对环境监控方面仍然不可松懈，对大气环境，对河流污染以及草木覆盖程度的监控形势都比较严峻。经分析研究后发现，地面监测站与遥感技术的结合是组成我国环境监控的主要手段。在前期卫星不曾覆盖的地点进行人口测量，在无线传感技术发展的同时开展了无数的网络监测站点。星星之火可以燎原，在星星点点的检测站的建设下，我国的环境检测形成了一个巨大的网络，这些系统依靠传感器以及无线通信技术，是我国农业发展的强大后备军。
2.3农业生产精细管理建立农业物联网的前提是实现对精细农业的管理。只有将农业的生产环节与高新技术发展结合到一起，才能最大限度地为农业的发展带来帮助。在集成了信息技术以及GPS技术以后，农作物的生产环节变得无限透明，对农业生产信息的获取，对生产环节的管理以及突发事情的应对决策都显得十分智能。
3农业物联网的技术创新
农业物联网的技术创新主要表现在以下几个方面：1）数据收集：在农作物的生长过程中，对农作物生长环境中的温度、湿度、PH值、二氧化碳含量都实现了实时监控。在上述所测数值出现超出常态的变化时，监控者可以第一时间发现，并且在物联网络上找到解决方案，并且对作物生长环境中的设备进行调控。2）视频监控：在物联网迅猛发展的今天，用户只要拥有一个手机或者电脑等等其他的移动设备，就可以实时关注自己所订购的农作物的生长情况，也可以根据监控室内的作物实际情况实施远程想法的传达。3）数据存储：在物联网监控过程中所产生的农作物的数据往往能反应农作物生长中的种种问题从而为以后农作物的生长提供素材，在农业物联网中实现一个档案的存放。4）数据研究：系统将会在收集到数据之后，第一时间实现报表的制作，让用户第一时间感受到农作物的生长情况以及空间分布情况。5）远程控制：由于物联网的便利性以及可操作性，用户可以在任何时间、任何地点进行农作物的监控以及对温度、湿度的操控。6）错误报警：系统将会给用户权限设定一些警戒线，超出警戒线，物联网将会第一时间通知用户，让用户能接触到农作生长的每一个环节以达到自己的理想生长情况。
4推动农业物联网进程的建议和展望
我国幅员辽阔，并且由于农作物生长范围较大，因此建议物联网建立专业的工程专项，在农业发展优势区域实施新型农业经营主体的应用需求，在已有试点区域的基础上，扩大物联网试点的范围。与此同时，物联网作为一个新兴产业，政府在一些措施以及政策的制定和实行上还不是非常的完善，而物联网又具备高投入、高风险的特点，为了支持物联网的发展，政府应该在税收等方面对物联网发展进行减免、甚至补贴。并且根据种植作物的不同实现不同的补贴限额。物联网技术在我国的很多领域发展还不够成熟，但是在大环境下，我们在政策的支持下或许能够奋起直追，与欧美国家站在同一起跑线上。目前，在农业育秧阶段已经实现了物联网的渗透，可以预见的是，在不久的将来，互谅网将会发展到农作物生长的方方面面。由于手机、pad、电脑等等用品的普及，用户的实时监控也不再是梦想。利用物联网技术，结合政府设立的无数监测站可全方位地掌控我国生态环境中的雨、水、干旱、大雪等等问题。为农作物的生长提供及时的预警报告，为农作物的及时保护提供了方案支持。而到了农作物成熟阶段，用户可以直接在家里实现对收割机等大型农业设备的监控以及同GPS技术对它们的位置进行实时掌握，不仅如此，强大的物联网还能实现用户对实时路况的掌握以便于达到农用设备资源的不浪费，为他们实现运行效率的最大化提供最大的帮助。与此同时，用户还可以对收割机内部的温度进行控制。因此，物联网在农业发展中的前途不可限量，几乎方方面面都可以运用到物联网，而未来的农业在物联网技术的支持下，也会更加的智能，这对我国农业的发展拥有者巨大的作用，对人工成本的降低将会是一笔巨大的财富。
作者：刘伟丽 单位：郑州城市职业学院
通过物联网技术在精细农业生产中的应用研究，为我国物联网技术在农业产业链的各个关键环节的推广应用，提供可靠的方法和途径。
1精细农业生产是现代农业发展必走之路
精细农业生产是由信息技术支持的根据空间变异来定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，用户只要将手机或手持终端按下键盘，就能查看到设施农业实时的综合生态信息。精细农业生产实现了农业智能化、精确化生产。
2物联网技术是精细农业生产强大的技术支撑
物联网4大技术的组成和应用领域包括传感网、M2M、RFID和两化融合技术[1]，物联网两化融合是指技术、产品、业务和产业衍生4个方面的融合[2]。在精细农业中的两化融合主要是信息技术、先进设备与农业生产、加工、销售等环节的融合，即农业信息化和农业产业化的融合，其为传统农业的发展提供了新的机遇，有助于加快农业现代化进程[3]。
3物联网精细农业自控系统在精细农业生产中的应用
物联网精细农业自控系统以先进的无线传感器、物联网、云平台、大数据及互联网等信息技术为基础[4]，主要通过WIFI设备服务器与远端天线矩阵通讯，再通过第三代光载无线交换机，将数据实时地送到远程智能系统，再发送给各级用户，从而实现农业智能化和精确化的精细作业生产。
3.1物联网智能监测系统
3.1.1无线墒情监测系统无线墒情监测系统主要负责采集农业种植生产环境信息（见表1），并将结果传输到中心服务器，再将相应的数据反馈给用户，即墒情监测数据、旱灾预警数据、走势分析数据、报表分析数据、短信、信息及图形预警信息。
3.1.2苗情监测系统田间作物无线苗情监测系统，利用网络，定时采集作物、植物生长发育状态进行田间物候的远程连续定位摄像，并将图片自动上传到远程物联网监控服务平台，实现植保监测人员的远程物候观测。
3.1.3虫情监测系统虫情监测系统通过搭建在田间的智能虫情监测设备，能进行无公害诱捕杀虫，绿色环保；同时利用无线网路，定时进行远程诊断，采取相应防治措施，控制虫害。
3.1.4灾情监测系统用户通过视频系统可以清晰直观地查看种植区作物的生长及病虫害情况，并对突发性异常事件的过程进行及时监视和记忆，提供及时高效的指挥和调度，进行有效地防灾控灾。
3.2物联网智能传输系统智能传输系统是属于传输层层面的连接，其将物联网智能监测系统的感知层数据，发射到就近天线矩阵转换为光信号。
3.3物联网智能灌溉系统智能灌溉系统将这些环境参数进行实时监测采集，通过控制中心控制施肥罐、施水罐，实现节水灌溉，同时减少化肥使用，降低生产、人工成本。
3.4物联网智能预警预报系统在智能预警预报系统中设置农作物环境参数危害发生程度的安全值域，当监测到的数据超出安全范围时，报警系统启动，管理平台上的参数将会显现红色字样，并将危害状况通知用户。
3.5物联网智能专家系统该系统将农业专家信息及联系方式全部集中到一起，用户可联线或以短信、QQ和微信的方式咨询专家各种病虫害防治难题，亦可将自己的防控经验分享到系统中。
3.6物联网智能信息管理应用平台该管理应用平台利用WEB服务器及PC终端应用层专业控制软件，用户可在本地数据库调用现场实时视频录像。
4小结
广大农业用户将物联网技术在精细农业各个环节的广泛应用，实现了农业的优质、高产、低耗和环保的可持续发展。
作者：邓希海 单位：达州职业技术学院
我国作为一个以农业发展的大国，提高农业的产量非常重要，但目前我国农业的产量还很低，同时在农业生产过程中消耗的各种资源量却非常大，因此，传统的农业技术已经不能够支撑当前我国农业的发展，严重阻碍我国农业的发展速度。针对目前这一情况，随着信息化和科学技术的不断提升，将当今新兴的物联网技术应用到我国农业发展中，能够使得农业智能化，进一步提高农产品的数量和质量，同时还可以节省大量的人力和物力。
1农业物联网的概述
1．1农业物联网的定义农业物联网是由传感器、监控设备和移动终端等设备组成，通过远程控制将农田里的环境信息和农作物信息传递给农民，农民可以足不出户掌握农田里的各种信息。其中，传感器包括温度传感器、湿度传感器、光传感器和PH值传感器等等，可以检测出农田环境的温度、湿度、光照强度、CO2浓度、PH值等信息参数，再通过仪表仪器显示出来，保证农作物有一个良好的生长环境。农业物联网将传统以人为中心的农业管理模式转变为依靠智能化设备和软件为中心的生产管理模式。
1．2农业物联网的体系结构农业物联网的体系结构与物联网的体系结构相对应，它也分为三个层次，分别是信息感知层、信息传输层和信息应用层。1）信息感知层，主要功能是利用各种传感器收集环境和土壤信息，并通过短距离传输技术传输收集到的数据，它作为三层架构的最底层，是农业物联网应用的基础，农业物联网中的短距离传输技术有RFID技术、Wi-Fi、蓝牙和有线传输技术将数据传送到网关。2）信息传输层，主要功能是处理和传输信息感知层中传感器收集到的数据信息，并融合和扩展现有网络，适合远距离传输数据，能够实现更加高效、更加安全的互联功能。3）信息应用层，主要功能是对感知层收集的数据信息进行融合、处理和分析，并通过各种终端设备与农户之间进行交互，实现农业生产的智能化和自动化。
2物联网在智能农业中的关键技术
2．1Wi-Fi技术Wi-Fi众所周知，现在人人离不开它，它是一种短距离无线通信技术，室内的辐射范围在100米左右，室外可以达到200米左右，顾名思义就是在较小的范围或区域内提供的无线传输通信技术，是WirelessFidelity的缩写，是以太网无线技术的扩展，使用开放的2.4GHZ微波频段，理论上的最高速率是11Mb/s，远远超过了普通家庭使用的有线宽带，是当今使用最广泛的一种短距离无线网络传输技术。
2．2RFID技术RFID（RadioFrequencyIdentification）技术是一种无线射频识别通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并对数据进行读写，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。射频段是指读写器通过天线发送、接收并识读的标签信号频率的范围，读写器的频率和射频标签的频率必须相同才能够工作。RFID系统通常包括电子标签、阅读器和天线。其工作流程是：阅读器通过天线发送特定频率的射频信号，当电子标签进入此信号磁场时产生感应电流同时被激活，这时芯片中存储的数据会被发送，天线再将接收到的载波信号传送给阅读器，阅读器对信号进行解析并将数据传到后台进行处理，完成对数据的控制。RFID的频段有四个，分别时低频、高频、超高频和微波，目前后三种主要应用在现实生活中。农业物联网中通常使用国家免申请的433MHz频段进行近距离直线传输，其常用在物联网关与无线采集控制节点中。
3物联网在智能农业中的应用
3．1农业物联网总体设计本章节围绕农业物联网的三层体系架构介绍物联网在智能农业中的应用，重点对环境数据的采集、视频监控、终端设备显示信息等模块进行介绍。主要实现的功能是：通过设置各种传感器实时采集农田中的温度、湿度和CO2浓度等参数信息，并通过RFID技术和无线传感器网络将采集到的信息传输至物联网关，物联网对数据进行存储和分析，然后通过终端设备显示给用户（农户）。1）信息感知层，在该层设置各种环境传感器（温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器）、射频发射端和接收端、无线采集模块、摄像头、DAAU（物联网关）,达到采集数据、分析、转发的功能。2）传输层，是整个物联网系统的中间层，起到传输数据的作用，在传输过程中经过不同架构的网络完成通信，使用RFID无线通信网等技术，完成对监控视频和检测数据的可靠传输。3）应用层，在该层放置数据库服务器及Web服务器，数据库服务器对采集到的数据进行存储，分析。Web服务器为移动终端设备提供查询历史数据、实时查看、视频监控等功能。
3．2关键模块设计1）传感器的数据采集不同的传感器通过RFID网络进行数据的采集，本文主要使用温度传感器、湿度传感器和CO2浓度传感器，传感器的放置位置对其获取到的数据有一定的影响，因此，为了使得到的数据有效，一般传感器放置在距离地面三分之一处，位置过高或过低，都会引起采集到数据的不精确，采用RFID无线射频技术避免了有线网络在农田中设置的不方便。2）物联网管（DAAU）的设计物联网关（DataAnalysisAcquisitionUnit）简称DAAU，在本设计中，它通过无线网络，与各种传感器、摄像头连接，并与DAAU服务器进行数据交互，DAAU服务器对DAAU发来的数据（通过TCP_Socket）进行解析和接收，将侦听到的有效信息存储到数据库中。3）Web服务器的设计Web服务器是运行在服务器上的一套Web应用程序。用户通过登录Web站点进行访问，对终端数据进行实时显示、查询和分析等操作。对于Web服务器的部署，首先需要添加IIS6.0配置文件，将用VisualStudio2008开发工具开发的程序安装在Web服务器端，将用户的业务处理集中到Web服务器端，从而减少用户终端处理数据的压力。
4结束语
本文通过将物联网技术应用到农业中，解决了传统农业管理模式的诸多局限性，同时引入移动终端设备，使农户随时随地都可以查看和控制农田的生长情况，充分体现出智能农业在引入物联网技术后的自动化化和远程化。
作者：申玉宏 单位：呼伦贝尔学院物理与电子信息学院
一、物联网环境下镇江市农业示范园经营中存在的问题
镇江现代农业发展和规模经营发展较快，大量较大规模的现代农业园区建设加快，但从调查情况看，这些农业示范园对如何更好利用物联网技术去经营企业没有思考太多，还存在很多问题。（1）农业示范园区对物联网认识不足。目前，镇江市的农民文化水平普遍偏低，受自身文化知识水平的局限，比较习惯于传统经验式的农业生产经营方式，对现代农业物联网技术的感性、理性认识较差，不能适应农业物联网技术等现代高科技数字农业技术的应用。这也从根本上限制了农业物联网技术在现代农业上的大面积推广使用，也与我们发展智慧农业的要求有很大的差距。（2）农业示范园区农业基础设施较差。物联网技术在农业上的应用需要有较好的现代农业基础设施，尤其是基于物联网技术的智能控制系统需要配备技术含量较高的控制设备，而镇江市农业示范园区现有的农业基础设施装备较差。由于农业生产季节性强，在应用农业物联网技术时不仅需要对其基础设施进行改造，还需要投入资金，设施改造不仅对农业生产计划有影响，且在一定程度上影响着镇江市农业示范园区应用农业物联网技术的积极性。（3）物联网技术本身不够完善。现阶段农业物联网技术本身也存在一些应用的问题，一是农业物联网中智能感知系统的成本相对较高；二是农田无线传感器网络体系的功耗较高；三是物联网感知节点上数据高效传输存在局限性，需要提高节点数据高效传输与管理能力，以解决其协作感知、高效采集、处理等问题。（4）农产品供应链的各结点间信息不通畅。由于我国农产品供应链起步比较晚，我国农产品供应链总体信息化水平比较低，供应链结点间质量安全管理信息缺乏共享。如农业企业面对市场组织生产时，由于市场信息传递缓慢或者是信息割裂不能共享，导致盲目生产，造成销售市场价格波动大，不利于农产品的供求均衡。这些现状所造成的信息化问题成为农产品供应链质量安全管理发展产巨大阻碍。（5）农业经营效益低下。由于历史和传统原因，农产品相对于工业产品来说经营效益要低得多，镇江市也不例外。虽然近年来镇江市农业依靠农业科技的发展和政府的重视，特色农业和高效农业发展迅速，使农业效益有了较大的提高，但与现代高科技的工业相比，效益还是有很大的差距，这不仅影响了工商资本投入农业的积极性，也影响了农民应用农业物联网技术等相对投入较高的现代数字农业技术的积极性。
二、物联网技术在优化镇江农业示范园经营中应用的研究
通过上述分析，我们认为有必要促使这些农业示范园用新的眼光审视传统的经营方式，利用现代物联网技术，使其更动态地管理农产品的生产和销售，满足消费者的需求。
1、利用物联网敏捷控制农业示范园供应链为了给农产品整个供应链的各环节提供有关农产品产地、运输、仓储、加工、装卸、配送和销售等方面的实时、全面及详实的电子化信息，可利用RFID技术和EPC标准进行信息采集、传输和处理（如图1所示）。物联网将改进企业网络营销的供应链，即对产品的制造、仓储、配送等流通环节实现数据的可视化展现，让园区和消费者随时随地了解商品的情况，加强产品监管，消除客户疑虑。
2、利用物联网创新农业示范园营销工作、探索智能农业经营新业态结合虚拟数字技术、远程视频实景传播技术等，构建基于电子商务技术、淘宝商业模式的农产品网络超市。以面向不同消费群体的市场化需求为导向，生产无公害农产品、绿色食品、有机农产品，实现订单式生产、网络化采购、物流式配送，形成以技术流、产品流、信息流为主要调控手段，以高效益、高产出为重要特征的现代化农业经营业态。
3、利用物联网提升农业示范园自身信誉度和品牌知名度目前，很多消费者对所购买的农产品采取“零容忍”的态度，而信誉对于企业的生死存亡至关重要。企业利用物联网的无缝接入技术，可以随时随地的获得各种丰富的网络资源，并且由于信息传递速度和传播量的成倍增长，口碑推广的深度和广度也不断提高，从而帮助企业推销自己的产品和企业文化，提高自身信誉度和品牌知名度。
4、利用物联网挖掘高价值客户、开发新产品RFID阅读器或者手持机能够严格监控输入数据的合法性，保证了操作过程中数据的完整性和一致性，使得进入总数据库的数据清洁有效，企业对这些干净的数据进行数据分类处理，可以清楚了解客户的喜好和购买习惯，从而挖掘高价值客户，建立优势客户资源库。同时，企业能够利用物联网进行范围更广的在线调查，提高在线调查的交互性，根据所调查的客户需求信息不断对产品更新换代，开发出满足客户的完美体验的新产品。
5、利用物联网发展特色智能农业观光旅游农业示范园可应用物联网技术，把农业生产过程与农业观光、旅游、休闲、科普等有机结合起来，吸引市民到园区与村民共同开展参与式农业生产，订制农产品，体验生产劳动，监控农产品生产全过程，实现城市与乡村融合、农民与市民互动、生产与消费联结，推动形成新型农业产业经营业态，从根本上实现传统农业向现代农业生产、经营方式的转变。规划实施基于物联网技术的现代农业参与式观光旅游产业示范区，以生态休闲、科普教育、认养订购、农耕文化等为特色服务产品，构建生产者、消费者、观光客三位一体的新型产业链。
三、政策建议
结合镇江市农业示范园物联网技术应用较少的现状看，农业示范园要想实现以上经营方式的转变，需要镇江市从政策层面，在不同的领域、地域、区域等发展农业物联网技术，加快推进镇江市农业示范园的转型升级和现代化建设步伐。具体要做好以下五个方面。
1、加强宣传，积极引导为了推动农业物联网技术在镇江市现代农业中推广应用，促进镇江市农业可持续发展，必须提高广大干部群众和农业从业人员对农业物联网的认识。一是充分利用舆论宣传工具，大力宣传农业物联网技术特点、优势，促使他们转变观念，提高对农业物联网技术应用必要性的认识。二是大力普及农业物联网技术知识，利用农民素质培训平台等多种途经开办物联网技术的知识讲座、技术培训，让广大农业从业人员掌握好物联网技术的基础知识和使用管理的基本技能，达到使他们懂技术、善应用、会管理的目的，为农业物联网技术在镇江市现代农业的推广应用打好基础。
2、加强扶持，促进发展根据镇江市现代农业基础设施差、效益不高等现状，为提高广大农民应用农业物联网技术的积极性，政府应当针对不同的情况出台相应的扶持政策，以推动全市物联网技术在现代农业中应用，真正达到农业企业的转型升级。一是加大财政资金投入，对农业园区为使用农业物联网技术而进行的基础设施建设或改造而增加的投入给予一定比例的政策补助。二提供招商引资优惠待遇，以吸引更多的社会工商资本向农业投资，建设高水平的现代农业示范园区。三是人才培养，要造就新一代有知识的新型农民，政府要出台扶持政策，吸引广大有技术的知识青年投身农业，提高农民知识水平，从根本上改变农民文化水平低下的局面，促进现代农业科技实际推广应用。
3、加强示范，拓展领域政府在现代农业科技示范园区规划建设时，要通过与高校、科研院所等深层次的协作，建设一批农业物联网应用的科技示范园区，积极引进使用一些先进适用、功能配套的农业物联网等数字农业技术装备，充分展示农业物联网的技术功能，让广大的农民开阔眼界，发挥好园区的新技术辐射作用，促进数字农业技术的科技成果转化，带动其技术推广应用，并积极探索农业物联网等数字农业技术应用模式，真正促进镇江市农业的数字化、精准化和智能化发展。
4、科学规划，合理布局根据镇江市农业的自然资源条件和社会经济发展水平，立足实际，结合现有现代农业园区设施和农业布局，科学规划出全市数字农业技术应用推广体系，合理布局，针对不同区域、不同产业和重点发展产业等，建设好一批农业物联网等数字农业示范园区，并进行分类指导、重点突破。适当建立一些基于物联网技术的集高效生产、休闲观光为一体的智能农业示范示范园区，推动农业物联网技术的实际应用。
5、加强研发，强化保障为了加快农业物联网技术的推广应用，有必要采取技术手段研发低成本农业物联网技术和装备。根据镇江市农业特点，积极组建镇江数字农业技术科技创新团队，与江苏大学、江苏农林科技学院等科研院所合作，利用它们的技术优势，进行重点突破，开发一些适合镇江农业生产实际的低成本的农业物联网技术和装备，从而达到减少运行成本，降低农业物联网示范和推广应用的门槛，推动农业物联网技术的快速发展和应用。
四、结语
镇江市应紧紧抓住机遇，大力推动农业物联网在镇江市的应用，只有采取相应的惠农政策和技术措施，抓住农业物联网发展的有利时机，对农业信息化发展和现代化农业推进进行科学合理布局，培养高素质的新一代知识农民，发挥农业物联网的技术和装备优势，才能推动镇江市由传统农业向现代化农业的转变，实现镇江现代农业生产的数字化、精准化和智能化。
作者：郑翠 田明 单位：江苏农林职业技术学院
1现代科学技术实施的前提条件
生长环境的好坏决定着农产品的质量，植物的健康成长更是与其环境息息相关。除此之外，自然因素对植物的生长有着决定性的作用，最主要的则表现在：光线的强度及阳光照射时间的长短、土壤环境、二氧化碳浓度、水分的控制等等，这些都共同决定了植物的生长状况。现代科学技术还可以在一定程度上改变植物的生长环境，通过改变其土壤中的养分及空气中二氧化碳的浓度，来对植物的正常生长环境进行合理的控制，通过这种方法可以在某种程度上提高果实的结果率，再利用现代化生物技术等来提高农产品质量，从而为企业迎来更好的发展。
2物联网技术的实施方案
2.1传感器单元物联网技术农业专家系统想要获得更好的应用效果，在传感器方面，需要做到对症有效。
2.1.1气体温度传感器在国外的先进国家这种传感器技术已相对纯熟。我国主要采用瑞士公司推出的单片数字温湿度传感器，来对空气温度进行传感探究。这种高端传感产品具有可靠性和稳定性等特点，可以在一定程度上大幅降低了获取数据的难度，并有效增强了其抗干扰能力，做到低能耗、高灵敏、高性价比等特点。在实际的农业栽培培养技术中，可以利用这种气体温湿度传感器来更加准确的获取环境信息，并为以后的农作物生长提供相应的材料资源。
2.1.2土壤水分温度传感器该传感器主要利用时域反射原理进行设计，并通过将其埋藏在土壤的方法，更好地检测土壤中水分的分布情况。土壤水分温度传感器可以与采集器结合使用，利用这2种现代科技可以对土壤中各种理化性状、气温变化及人为水分管理进行合理化监测。除此之外，这种传感器可适用于各种土壤环境，并对其土壤水分情况进行精确的判断，并将数据及时上传到数据库中，以便人们对其合理控制。
2.1.3光照传感器这种传感器的主要特点在于，其体型较小、使用时间长、密封性好、精准性高、可控效果好，可以更好地抵御因自然环境造成的干扰，从而对现代温室环境进行合理监测。
2.2数据采集单元
2.2.1无线传感器采集器通过传输数据的方式将采集器所采集到的信息及时传送到管理系统当中，使人们可以在第一时间对农作物生长情况做出准确的监测及处理。采集器主要包括数据采集和传输2方面，其特点则表现在安装简便、使用成本低等。对采集器的电路本身而言，其主要包括信息处理电路、复位电路、A/D/D/A转换器、晶振电路、显示电路等等。
2.2.2多通道无线数据采集器这种多通道数据采集器可以采集多种信号，而信号则主要表现在物理模拟信号和数字信号2种。通过这种采集方式可以有效解决传统的人力、物力和资源等问题，除此之外，还具有防水、防晒、安全采集、防雷击等优点。物联网农业专家系统可以实现在数据上的多种显示技术，在数据采集、打印、存储等方面更是具有突出的特点。
3结论
我国农业生产想要有效摆脱自然环境干扰，最主要的就是用科技的力量对其进行创新改革。本文主要针对物联网技术农业专家系统来对农作物生长进行有效监控，并通过采集到的数据来对农作物的生长环境进行整改，从而对我国的农业发展起到促进的作用。
作者：张宇单位：东北农业大学
1农业物联网技术的应用现状与意义
1.1推进农业信息技术应用的规模不断扩大建德市农村范围大，农民数量多，广大农民仍以农业收入维持民生，只有农业和农村经济有了大的发展，市域经济才能繁荣。实践证明，加快农业现代化进程是发展农业和农村经济的根本途径，而以农业物联网技术为代表的农业信息化又是建设现代农业的重要抓手和有生力量。建德农业目前仍处于从传统农业向现代农业的过渡期，农业物联网等设施智能技术的推广应用虽相对程度较低，但应用前景广阔，潜力巨大。近年来，该市致力于发展现代农业信息技术，加快实施智慧农业建设工程。如加大对智能大棚、光温水控制系统、远程监控、作物数字化设计等应用的扶持，推广应用农业物联网等设施智能技术，因地制宜地建设一批智慧农业生产基地和项目。经调查，建德市有85家农业企业、农民专业合作社建有万村联网网站，232个行政村实现联网全覆盖。广大农民对信息的需求不仅局限在种植、养殖等技术方面，农村政策、农村文化、农村就业等信息同样受到极大关注，农民对农业信息化的最后一公里建设和进村入户有着极大的热情，农业信息化的农村市场依然很大。虽然像智能大棚、光温水控制系统、远程监控、作物数字化设计等农业物联网技术的推广和应用成本相对较高，但带来的效益与传统农业生产技术相比要高得多。所以有越来越多的农业企业、农民专业合作社、农业种养大户等迫切需要采用农业物联网等先进信息技术，加快实现发展现代农业的梦想。
1.2推进现代农业产业发展的效益不断彰显目前为止，建德市已在钦堂、航头、杨村桥、三都、莲花、下涯、乾潭等乡镇建立农业物联网示范基地7个，总投资350余万元，带来直接经济效益1200余万元，间接效益3000余万元，且成功创建具有典型信息化辐射力和影响力的杭州市级以上农业龙头企业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。浙江瑞德农业科技有限公司在其智慧农业示范园集约化育苗中心安装视频设备，为当地瓜菜种业发展培育种苗;建德市三都西红花专业合作社以园区西红花研发中心的种质资源库、室内育种基地、标准化栽培示范基地为依托，运用物联网技术的信息采集和数据分析系统，建设完备的生产信息采集监控设施;杭州九仙生物科技有限公司在铁皮石斛示范基地建设智能网络化监控管理设施，包括保温降温设施、灌溉设施、基础配套附属设施等;建德市红群农业科技有限公司新建3000m3立体草莓物联网信息与自动化系统;杨村桥草莓智慧园建成电脑智能灌溉、施肥、控温、控湿及远程自控管理系统;杭州国茂生态农业科技开发有限公司在养猪场安装应用视频监控系统，使配种监控、分娩监控、员工监控、防盗监控、电子商务等更为高效;建德市建坤农业开发有限公司在其粮食生产功能区熟练应用“智慧农业”技术。上述案例的共性在于，大多数有自营基地的农业龙头企业通过农业物联网技术的应用实现“足不出户、远程控制的高效高产、集中管理的理想”，极大地提高了企业的产业化水平，提升了企业的经济效益。
2当前技术应用中存在的主要问题
近年来，建德市在农业物联网等设施智能技术应用上虽取得一定成绩，但在推广应用、产业升级、产品开发、体系机制等方面仍存在亟待解决的问题。
2.1投入成本高，应用不广泛建德地处山区，生产条件可控性差，农业整体比较效益低，各产业以小农户分散经营为主，且农业物联网基础设施建设一次性投入大、回报周期长，很多物联网设备因价格偏高很难大面积推广。据了解，一套物联网设备，因其核心传感器的不同，价格从1万元到几十万元不等。如果不是从事规模经营或者高效种养殖业，普通种植大田的农民是无力承担的。建德市财政薄弱，尽管近年来政策上对设施农业基地、农产品加工技改、农产品流通等扶持力度不断加大，但毕竟额度有限，只能是倾向性的鼓励支持。因而该市的农业物联网技术应用仍不够广泛，其应用主体多为一些经济实力较为雄厚的农业龙头企业、农业专业合作社，大部分农户仍采用传统农业技术，浇水、施肥、打药等仍凭经验、靠感觉。
2.2重视程度低，发展不平衡目前，建德农业的基本面还是以村户为主要单位的分散经营式小农经济，不适合物联网应用的大规模推广，个体农户要部署诸如土壤养分检测和配方施肥的应用只能自购设备，这样单体使用的方式成本高、风险大，且效益不明显。而真正农业生产应用应该是面向大面积的室外田地，而非大棚。室外大田缺乏统一的大面积的规划和管理，这是阻碍农业物联网应用大范围推广的根本问题。总体而言，政府、产业化主体、广大农民等对农业物联网技术的应用和推广均表现出重视态度和程度上的不足，政府重点着力于农业产业的布局调整和农产品加工企业的做强做大;产业化主体重点着力于如何统筹运用好政府政策资源，扩规模、强实力、打品牌;广大农民依然摆脱不了传统经营管理的模式，与农业企业、农民专业合作社的利益联结机制尚不紧密，实际增收致富的难度没有根本性转变。
2.3成熟产品少，体系不健全随着农村经济的发展，现有的农业信息服务体系为农民提供的服务还不够全面，为农业企业、农民专业合作社提供的科技驱动和品牌创建也不够完整。且当前的农业物联网设备主要产自高校院所的实验室，概念性产品多，实际产业化率不高，而实验室理论研究与农业实际应用差异较大。所以农业物联网实际应用的一些设备性能远低于应用预期，应用环境也不及预期的优越。如土壤养分传感器、叶表面分析仪等技术都不够成熟，一些国内产品在应用过程中甚至会经常出现故障，这都造成农业物联网技术应用上的普及难和推广难。此外，产业体系也不够健全，如农业企业、农民专业合作社在物联网技术应用上各自为政，应用标准不一、公益服务较少、服务功能较弱等问题均阻碍着整个信息产业的发展。
3有效推进技术应用的对策与建议
党的十八大提出“工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展”的战略部署，而“四化同步”的难点正是农业现代化这块短板。建德市近年来的农业产业化进程证明，推进农业信息化是推进农业现代化的关键，推进农业物联网建设是推进农业信息化的重要手段。农业物联网技术的应用与推广，有利于促进农业生产方式由经验型、定性化向知识型、定量化以及农业生产管理方式由粗放式向精细化的转变，使农业资源的利用率和劳动生产率大幅提高。
3.1进一步加强政策支持要加快制定和完善新一轮信息支农政策意见，重点关注和大力扶持农业物联网示范基地、智慧农业示范园区、产业化经营主体电商平台等项目建设，加快引进和培育涉农科技、信息、文创等类型产业，全方位推动建德市农业产业的转型升级。在强化政府统筹的同时，要从乡镇区块、产业龙头、生产经营等多个层面，全面推进物联网技术在农业领域的渗透，充分调动电信运营商、IT企业、农业龙头企业、农民专业合作社、高校科研院所等各方力量，搭建起一张真正有助于建德现代农业发展的高端农业物联网。
3.2进一步加大资金投入进一步完善财政资金引导机制，通过财政补助、贷款贴息、以奖代补、先建后补等方式，鼓励引导各产业化经营主体主动加大投入，以改善自身的生产条件，避免农业物联网成为作秀工程和政绩工程，给企业、农户等造成不良影响。要进一步落实好农业企业、农民专业合作社、种养大户等产业化经营主体开展农业物联网技术应用项目的资金自筹，积极协助、争取各级各类财政对农业物联网技术应用的开发性投入，也可广泛吸引信贷及其他社会资金投入农业物联网技术应用领域，共同创业兴业。
3.3进一步加快示范推广加强农业基础设施建设是发展现代农业的前提条件，通过农业物联网技术的应用，推进和完善农业基础设施建设，进而改善整个农业生产管理环境，是实现现代农业发展目标的捷径。为此，要有规划地按照“突出重点、示范带动、集中资金、规模开发”的原则，充分利用好建德市多年来积累的农业产业化项目建设优势，发挥好该市近百家有着丰富产业化、信息化、品牌化经营经验的市级农业龙头企业、规范化农民专业合作社队伍的作用，结合工程措施和农业措施、物资装备和信息装备，推广示范区经验，进一步提高农业物联网技术的综合应用水平，提高现代农业的综合生产能力。
作者：徐群英李有香余红伟单位：建德市农业局产业信息科
1在农业生产环境监测管理及农业生产过程的精细化管理方面
利用传感器感知技术、信息融合传输技术和互联网技术，构建农业生态环境监测网络，实现对农业生产环境的自动监测及智能化控制和科学化管理，提高资源利用率和劳动生产率。近年来天津市大力发展设施农业，针对新形势重点在设施物联网应用方面进行了研究，先后承担了“天津市重大科技合作项目———设施农业信息技术集成与应用”及“天津市科技支撑重点项目———天津地区温室生态系统健康及关键技术研究”。“设施农业信息技术集成与应用”项目是该站与中国农业大学合作,以本地区的设施温室及保护地为推广对象,通过引进基于人工智能技术的“设施农业病虫害辅助鉴定多媒体专家系统”，基于传感器、单片机、专家系统和手机通讯模块的“温室生态健康智能监控系统”和基于多媒体和Web技术的“设施农业生产信息远程网络咨询系统”。结合天津市农业生产实际，扩充了数据库并进行了网络化开发。建立了作物病虫害、气象信息、土壤信息、品种信息等资源的农业技术综合服务数据库系统。引进的基于传感器、单片机、专家系统和手机通讯模块的“温室生态健康智能监控系统”结合当地生产条件和需求进行了多项改造，在全市武清区多个蔬菜生产基地进行应用。
同时建立了基于多媒体和Web技术的“天津地区设施农业生产信息远程网络咨询系统”。“天津地区温室生态系统健康及关键技术研究”项目是以全市四类主要设施为研究对象，利用自主研发的基于GPRS的环境数据自动采集技术和微小昆虫自动计数、植物叶面分析系统等病虫害智能监测信息物联网技术采集的数据，结合市场信息、作物种类及品种选择、茬口安排、农艺措施等进行分析，建立天津地区四类设施的“生态经济优化”和“生态系统综合症”两个层面的温室生态系统健康评价指标体系；研究温室典型病虫害和一些新发生病虫害的发生规律和流行动态，构建模型，据此确定健康的温室生态系统各个生产环节的综合管理配套措施。
在承担物联网科技项目的同时，还开发了设施农业综合服务平台。该平台可综合展示全部联网基地内信息化建设效果。通过监控中心可将土壤信息感知设备、空气环境监测感知设备、外部气象感知设备、视频信息感知设备等各种传感设备的基础数据进行统一存储、处理和挖掘，由中央控制软件进行智能决策，形成有效指令，通过声、光、电报警指导管理人员或者直接控制执行机构的方式调节设施内的小气候环境，为作物生长提供适宜的生长环境。同时，可通过4G/GPRS/WIFI等传输技术实现上述信息的远程共享，为远程管理和科学研究提供服务平台。平台在天津市西青区大寺镇青凝候绿色农业示范园、张家窝镇花卉生产基地以及东丽区滨海华明农业公司建立了应用示范基地。
2在农产品质量溯源和农产品物流方面
通过对农产品生产、流通、销售过程的全程信息感知、传输、融合和处理，利用条形码技术和射频识别技术实现产品信息的采集跟踪，实现农产品“从农田到餐桌”的全程追溯，为农产品安全保驾护航。近年来天津市农业技术推广站同天津市农业信息中心在东丽一起执行了市经信委项目“基于RFID技术无公害蔬菜质量安全监测系统”以及市农委“数字智能精准技术在天津设施农业中的示范应用”项目。系统以溯源中心数据库为基础，以网站、触摸屏、手机短信和电话为手段，实现不同条件下的产品溯源。消费者可通过不同平台，扫描或输入产品追溯码，了解产品供应链各阶段信息。可有效加强农产品质量安全控制，建立以“市场准入”和以“产地准出”相配套的监管体系，实现质量安全管理关口前移、源头控制，从而对农产品从产地到加工经营企业直至消费者整个流程实施有效监管和追溯，做到安全事件防患于未然，保证无公害农产品的质量安全，让市民拥有消费者知情权，真正吃上“放心菜”，同时也提高了设施农业生产管理水平，增加农民收益。
3建设天津市基层农技推广体系信息服务平台
依托天津市农业科技成果转化与推广项目“基层农业技术推广体系信息服务平台开发与推广”和国家乡镇推广体系建设项目开发了天津市基层农技推广体系信息服务平台。该平台以提高农业技术推广服务水平为目的，以地理信息系统、遥感、专家系统和网联网技术为核心，整合天津市耕地、土壤、气候、栽培、植保、水等农业资源，利用现有的研究基础，开发集成了智能专家系统、智能施肥系统、农产品市场价格系统、专家视频会诊系统、政务公开系统与推广体系信息管理系统，应用于WEB网络、触摸屏终端和手机终端，构建了“市—县—乡—村—户”五级农技信息服务网络。触摸屏终端随电视、笔记本电脑、数码相机、投影仪等信息化设备在全市116个农业乡镇实现了全覆盖；研制的基于Android系统的“农技通”手机，通过与中国联通签署战略合作协议框架，组建了“1862288天津农技集团V网”，200名基层农技人员和骨干科技示范户成为首批集团用户。项目实现了基层农技推广体系信息服务全覆盖。
“十二五”时期，物联网技术被誉为全球一个新的经济增长点，国家和政府都非常重视物联网产业的发展。在各省启动的“十二五”规划中，有23个省份将物联网作为重要发展目标。日前，农业部启动农业物联网区域试验工程，并出台了《农业物联网区域试验工程工作方案》，选择天津、上海、安徽三省市率先开展试点试验工作，要求要切实促进工业化、信息化、城镇化和农业现代化的同步发展，充分利用现代信息技术改造传统农业。下一步将继续以农村信息化综合管理和服务需要出发，对全市设施农业和粮食生产情况进行剖析，以设施蔬菜和主要粮食作物为推广对象，根据需求，集成3S、物联网及云计算等信息技术，继续研究开发包括资源管理、技术服务、农产品流通、设施物联网等的应用系统，以“天津市基层农技推广信息服务平台”、“三电一刊”、“12316”“三农”热线等多种信息服务模式和手段为抓手服务于产前、产中、产后各个环节，扩大农业信息服务覆盖面，全面提升全市农业农村信息化水平。
作者：邓永卓单位：天津市农业技术推广站
摘 要：随着物联网技术的发展，农业成为物联网技术应用的至关重要的领域。农业生产过程中，农作物生产的影响因素也十分的繁杂。因此，物联网在农业上的应用难度是很大，并且物联网的相关技术具有很明显的集成性的特征。本文对物联网技术的发展做出了简要的阐述，并且对物联网技术在农业的生产过程中的应用进行了分析。总结了物联网传感技术、信息传输、信息处理等在农业生产过程中的应用，并针对当前应用现状提出相关应用过程中的问题。
关键词：农业物联网； 传感器；射频识别；信息处理
随着经济的发展及计算机技术的应用扩展，农业生产从传统的人工种植，发展到现在的基于物联网技术的现代化设施智能农业。现代化的物联网农业是市场化、集约化、智能化、国际化的必然农业产业形态。物联网技术给与农业生产赋予了生命的气息和人类的智慧。
物联网是一种由多种信息技术融合而成的新型技术体系，继计算机、互联网之后的第3次浪潮。物联网融合了射频识别技术、无线传感技术、全球定位等技术，将物与物进行互联、相关信息的交换、监控、管理，并通过定位系统智能识别和追溯。因此，物联网在农业中的应用，加强了人类与农业的信息沟通，在动态的生产过程中，对农业生产有更加精细的认知、管理并控制农业生产中的各要素，加强人类对农业生产的调控及突发事件的处理。我国是农业大国，农业的生产与农产品的质量具有十分重要的地位，因此对于农业生产的研究也十分重视，因此，物联网技术作为新兴的技术，在多个领域的应用都取得了良好的成果。因此对农业物联网在农业中的应用进一步推进了农业的发展，并且已经成为我国农业信息领域发展的重要手段。物联网技术在农业中的应用，减少了劳动力，提升了农产品产量，使得农业从传统的人工种植，转变为高效、先进的现代化种植方式，提升了农产品的产量。农业生产是个复杂、难度极大的领域，生产过程中的各种因素都可能影响农产品的产量及质量。农业物联网已经成为物联网技术研究的一个非常重要的部分，从种植业、到养殖业等都受到了世界的关注，对其研究也日益深入。本文结合当今农业物联网发展及关键技术在关键环节的应用做出了阐述。
1 农业物联网发展现状及存在的问题
1.1 国内外发展现状
随着物联网技术在农业中的广泛应用，在互联网、数字技术以及传感技术的发展带动下，新工艺的传感器不断涌现。逐渐向嵌入式、智能化、集成化且微型化发展。目前，在传感器技术和制造工艺方面，美、日、德处于国际领先地位[1]。农业传感器技术的迅速发展，专业化程度越来越高。农业传感器的生产包含了土壤传感器、气象传感器、水体传感器、植物传感器等，随着人们对土壤重金属含量的关注，随之产生了土壤重金属检测传感器。各种精准的传感器的生产，越来越符合农业生产的复杂环境，各种检测的传感器，为农业生产数据采集提供了强大的支持。农业物联网中Zigbee无线网络实现了无线自组织数据传输，与RS485总线结合，是无线和有线数据传输有效融合，保证数据的远程传输的便捷性，稳定性。在智能控制方面，物联网的核心控制芯片研发取得了优异的进展。核心芯片融合了无线传感、控制、通信及数据处理等能力。在农业生产中的实时检测方面，20世纪70年代，国外开始对农作物生长监测进行研究并取得一定的成果，特别是欧美发达国家，如美国、荷兰等实现了机械化。欧美等国家利用卫星对大田种植进行精准作业、监测及水肥等智能监测，同时也建立了完善的生产过程。美国的农业物联网技术应用最为领先。大农场的构建采用了精准的农业模式，可以实现自动的杂草识别、精准施肥，大型的精准喷灌等。美国有15%以上的农户在农业设备上安装GPS系统，实现精准的定位。信息技术的发展推动着发达国家对农业物联网应用的健全和完善，在监测和智能管理的基础上，融合了人工智能技术，提升了传感器采集来的数据的利用，通过人工智能技术实现预测等功能，将农业物联网技术、在监测和控制的基础上结合了专家系统，有助于种植者的种植经验的提升和作物的精准管理。农业物联网技术的应用，在很大程度上推动了农业的发展。
1.2 农业物联网应用中存在的问题
我国农业物联网的应用和技术处于初级阶段，在农业生产过程中，由于大田等开放式农业生产环境的复杂性，因此在农业物联网技术在农业的应用过程中，仍然存在一些问题。在农业生产过程中的信息感知技术仍有待提高。在农业物联网的应用过程中，信息感知技术是智慧农业中非常重要的组成部分。在传感器的种类上有待增加。在农业生产过程中，农作物在种植、生长等过程中受到各种因素影响，现今比较成熟的传感器主要有光照、温湿度、pH值等传感器，而对于作物的生理生态信息、植株形态等的传感技术还不够完善[2]。在传感技术方面，传感器设备种类不够全面，不能够满足农业生产需求，精准度还有待提高。农业物联网安全方面也待提升，在完善传感设备、感知技术的同时，注重网络安全的管理。在信息处理方面，大量数据的采集和管理及分析也成为日后专家系统完善的依据，加强大数据的分析和算法应用，依据采集数据的内部联系的分析，推出做在生长过程中各种因素的关联性，为提前预测做准备。
2 物联网技术在农业领域应用
2.1 传感器技术
在农业生产过程中，影响农业生产的参数很多。包括土壤温湿度、空气温湿度、土壤酸碱度及作物生长的相关参数，而这些参数的采集均由传感器采集。传感器作为农业数据采集的最直接的部件，是农业物联网的基础。随着传感技术的研究和发展，传感器的发展逐渐向微型化、集成化发展。目前，生物传感器、微电传感器、物性型传感器应用最为广泛[3]。其中，物性型传感器主要是自身的材料敏感度的物理变化实现信号转变。而生物传感器是利用生物自身，将其作为敏感元件，根据其对外界的反应来传递信息；微机电传感器是新一代的研发技术，低成本、高可靠性、低功耗，同时传感器体积小，便于安放。各种传感器的应用有效的监测作物生长的相关参数。
2.2 信息传输技术
在农业生产过程中，生产过程的相关因素的监测是物联网农业至关重要的部分。国外的农业物联网的感知监测技术相对比较成熟，国内还在发展阶段。物联网应用过程中，数据的传输是至关重要的一部分。而无线传感网络是物联网中感知的消息传输的重要手段。在物联网的网络组建过程中是由有线网络和无线网络组成的。而无线网络是无线网络检测区较为灵活，便于管理的网络。在复杂的种植生产环境过程中，有线的网络不便于管理和布线。无线的传感网络可以在监测区域布置大量的传感节点，进行多跳式自组织成监测网络。无线传感网络构成的系统可以由无线网关、传感节点和监测中心3部分构成。作物生产需要监测的参数通过传感器节点进行采集和传输。例如土壤温湿度、空气温湿度及酸碱度等。
2.3 信息处理技术
在农业生产监控的过程中将会采集大量的生产数据，且数据具有实时、动态、海量等特点。信息处理技术就是负责将采集的数据进行收集和分析处理。利用数据挖掘等方式发觉数据内在的练习，进而发现数据间新的影响关系等。为后续的专家系统及用户的后续操作提供基础支持。信息的处理技术一般采用人工智能技术，对获得的数据进行数据的处理和分析。目前粗糙集、卡尔曼滤波[4]、动态贝叶斯等智能算法能够挖掘数据间的练习，并进行预测分析。对于海量的农业生产数据的存储、计算和相关处理工作，云计算技术能够有效的解决。同时大量涌现的云服务平台能够实现农业海量信息的存储及搜索、分析等服务。
2.4 射频识别技术
射频识别技术（RFID）是一种非接触式的自动识别技术。是物联网感知个体的主要技术。结合网络及相关通信技术能够实现全球的农产品定位和信息跟踪。射频识别技术在农产品质量安全及监测过程中起着至关重要的作用。能都对农作物进行农产品产地、加工、物流等进行全面的跟踪定位。射频识别系统的组成有3部分：电子标签、读写器及数据处理系统[5]。随着农业物联网技术的发展，射频识别技术仍有许多地方需要改进和提升。例如识别的精准度、成本及面临的信息安全等。
3 展望
物联网融合了多项的信息技术，本身就具有一定的复杂性。物联网在农业中的应用，不仅包含了自身的复杂技术，同时结合了农业生产过程中复杂的影响因素。未来农业中传感技术、定位技术、信息通信技术及云计算等将会贯穿整个农业生产过程，逐渐实现农业生产的现代化和智能化。但是，在农业物联网飞速发展的过程中，应关注农业物联网的网络安全，在完善农业物联网相关技术的基础上，更加要重视农业物联网的安全，加强安全的网络管理。农业物联网是农业生产新的变革，不仅有助于提升农业产量，同时也能够有效的提高农产品的质量，减少劳动力的付出，提高农民的收入。真正的实现农业的现代化和智能化。
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