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 物联网技术在现代农业中的应用

2018-06-08

        物联网是世界信息产业继计算机、互联网之后的第3次浪潮。近年来,随着智能传感器、移动嵌入式系统、智能精准农业的发展,物联网技术在现代农业中的应用正在逐步拓宽,可以实现科学监测、科学种植,促进现代农业发展方式的转变。  

  一、什么是物联网

  到目前为止,业界还没有统一明确的定义,但可以认为它是指在物体中安放具有感知能力的芯片,把采集到的数据通过网络进行传输,最后由计算机把这些信息进行集中处理的一个系统,从而实现物与物之间、物与人之间的互联。物联网结构是一个由感知层、网络层、应用层共同构成的综合系统,底层是感知层,通过传感器、智能卡、RFID电子标签、二维码、识别码等来采集信息;第二层是网络层,通过网络进行数据的传递;最上层是应用层,完成信息的分析处理,以实现物与物、人与物之间的识别与感知,发挥智能作用。 

  二、物联网在农业中的应用

  1. 产业链全程信息追踪与溯源体系

  近年来,国内食品安全问题层出不穷,这些事件引起了社会的极大关注,之所以问题频发,主要是农产品从生产到销售缺乏监管,消费者的知情权较少,如果加大对农副产品从生产到流通整个流程的监管,则可以将食品问题概率降至最低,而物联网技术则可在这方面发挥比较重要的作用,建立从生产―加工―运输―销售全过程的监控和追踪系统,确保农产品的品质和安全。目前国内已经出现了一些应用实例。比如,在成都、青岛等地区已经展开猪肉安全工程,给农贸市场的猪肉安装电子芯片,用来跟踪猪肉的生产、加工、批发以及零售等各个环节。具体的做法是将电子溯源秤配备给农贸市场的猪肉经营店,消费者在购买猪肉时的收银条上附带有食品安全追溯码,凭借收银条上的追溯码就能查询生猪来源、屠宰场、质量检疫等多方面信息。再比如,在北京奥运会期间更是启用了食品安全追溯系统,通过RFID电子标签、GPS等技术,将奥运场馆就餐人员所消费的食品原材料信息与身份信息与进行关联,这样可以从一个运动员的菜谱就能追溯到农田;另外对供应企业从产品加工、物流配送、供货等过程进行持续监控,包括对奥运食品运输车辆实行GPS定位,一旦温湿度超过规定范围,管理人员就收到报警。食品安全追溯系统既为奥运会的食品供应提供了安全保障,更是奠定了物联网在中国农业上的广泛应用的基础。

  2.智能化种植、养殖

  众所周知,温室内部的二氧化碳浓度、土壤湿度、空气温湿度及光照等信息对生产起着至关重要的作用。在温室中可利用物联网技术,采用不同的传感器节点来测量基质湿度、成分、温度、pH 值以及光照强度、空气湿度、气压、二氧化碳浓度等,再通过数据处理,自动控制温度环境和灌溉、施肥作业,从而给植物生长提供最佳的生长环境。除了对温室环境进行监控,也可实现信息的分析与处理,将传感器节点替换成无线传感器,这样能接收无线传感器发出的数据,实现大面积数据的获取、管理和分析处理,并将处理的结果汇报给用户。

  在水产养殖方面,养殖户往往特别不愿意碰到又闷又湿的天气,这样的天气里鱼塘水中的溶氧量会不够,水中的pH值也可能发生大的变化,水中的氨氮含有量也可能有变化,这都会影响鱼的正常生长。在水产养殖中运用物联网技术可以对水质进行全天24小时监测,包括对水温、pH值和溶氧量等各项基本参数进行实时监测预警,一旦发现问题,能够及时自动处理或通过短信迅速通知养殖户。采用物联网技术后同样也能解决投食的问题,什么时候投,投多少会由传感器监测或处理。此外,养殖户也能可以通过互联网、手机终端随时随地查询鱼塘溶氧量、温度、水质等情况,从另一个角度来说也降低了养殖户的工作量,解除了养殖户常年塘边值守的痛苦。应用物联网技术,可达到改善养殖、种植的产品品质,提高经济效益的目的。

  3.农业信息推送

  很多人认为农业信息的推送仅仅是指天气预报的推送。但现代农业的发展需要更多的支持因素,比如前面提到的养殖业使用物联网,那么农业主管部门可以汇总所有鱼塘的数据,并预测未来一段时间内的数据变化,然后通过短信平台向所有水产养殖人员进行短信群发,通知到养殖户做好天气预警、疾病预警等情况,让水产养殖户提前采取应对措施降低损耗。再比如目前黑龙江部分地区已经实现把施肥数据、测土配方通过手机发送给农户,给农民的播种、施肥提供依据。

  三、目前农业中使用物联网的局限性

  1.实现成本较高

  虽然传感器的成本近年来有了很大程度的下降,但其应用成本仍偏高,一个湿度传感器要几百元,一个土壤水分传感器要一千多元,一个温室全部环境参数传感器要在一万元左右,对于农民来说仍然是笔很大的投入,所以目前农业物联网应用还主要集中在一些科研院所、农业企业及政府推动的项目中,要大规模推广还需要大幅度的降低成本。

  2.技术问题

  目前传感器可能会由于安装位置不当而导致数据不准,或者传感器稳定性不好因时间而采集数据发生改变,也有部分无线传感器传输信号距离有限、数据传输不稳定、维护成本较高。再比如供电问题也不太好解决,若采用太阳能供电,则功率不够,若使用交流电则绝大部分温室无电而需重新布放电源线,这些都限制了物联网在农业中大规模普及。

  四、结束语

  虽然物联网在农业中的应用还面临着巨大的挑战,但随着技术的不断发展,在不远的将来智能农业会距离人们越来越近,农产品的生产方式和消费方式也会发生巨大的改变。  


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