李道亮教授：智慧技术与物联网技术如何升级农业

2023-12-27 09:49:32

[ 导读 ] 智慧技术与物联网技术如何升级农业？

智慧农业是以物联网技术为支撑和手段的一种现代农业形态，它和电脑农业、精准农业和数字农业一样属于农业信息化的范畴，是现代信息技术发展到一定阶段的产物。

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。

农业物联网体系架构

根据物联网的技术体系架构，可将农业物联网分为 3 个层次: 信息感知层、信息传输层和信息应用层。

信息感知层由各种传感器节点组成，通过先进传感器技术，多种支持过程精细化管理的参数可通过物联网获取，如土壤肥力、作物苗情长势以及动物个体产能、健康和行为等信息。

信息传输层中，传感器通过有线或无线方式获取各类数据，并以多种通信协议，向局域网、广域网发布。

信息应用层对数据进行融合，处理后制定科学的管理决策，对农业生产过程进行控制。

农业物联网关键技术

01、信息感知技术

农业信息感知技术是智慧农业的基础，作为智慧农业的神经末梢，是整个智慧农业链条上需求总量最大和最基础的环节。主要涉及农业传感器技术、RFID 技术、GPS 技术以及 RS 技术等。

农业传感器技术是农业物联网的核心，也是智慧农业的核心，农业传感器主要用于采集各个农业要素信息，包括种植业中的光、温、水、肥、气等参数;畜禽养殖业中的二氧化碳、氨气和二氧化硫等有害气体含量，空气中尘埃、飞沫及气溶胶浓度，温、湿度等环境指标等参数; 水产养殖业中的溶解氧、酸碱度、氨氮、电导率和浊度等参数。

02、信息传输技术

农业信息感知技术是智慧农业传输信息的必然路径，在智慧农业中运用最广泛的是无线传感网络。无线传感网络 ( WSN) 是以无线通信方式形成的一个自组织多跳的网络系统，由部署在监测区域内大量的传感器节点组成，负责感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。在智慧农业中，ZigBee 技术是基于 IEEE802. 15. 4 标准的关于无线组网、安全和应用等方面的技术标准，被广泛应用在无线传感网络的组建中，如大田灌溉、农业资源监测、水产养殖和农产品质量追溯等。

03、信息处理技术

信息处理技术是实现智慧农业的必要手段，也是智慧农业自动控制的基础，主要涉及云计算、GIS、专家系统和决策支持系统等信息技术。

农业物联网技术应用现状

01、农业智能传感器

传感器是把被测量的信息转换为另一种易于检测和处理的量 ( 通常是电学量) 的独立器件或设备，传感器的核心部分是具有信息形式转换功能的敏感元件。在物联网中传感器的作用尤为突出，是物联网中获得信息的主要设备。物联网依靠于传感器感知到每个物体的状态、行为等数据。

02、农业无线传感器网络应用

无线传感器网络 ( Wireless Sensor Network，WSN) 是由多个节点组成的面向任务的无线网络，是一种无基础设施的网络。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术和分布式信息处理技术等多种领域技术，能协作地进行实时监测、感知和采集节点部署区域的各种环境或监测对象的信息，并对这些数据进行处理，获得详尽而准确的信息，通过无线网络最终发送给观察者。

03、智能信息处理技术应用

智能信息处理技术研究内容主要包括 4 个方面。①人工智能理论研究，即智能信息获取的形式化方法、海量信息处理的理论和方法以及机器学习与模式识别。②先进的人－机交互技术与系统，即声音、视频、图形、图像及文字处理以及虚拟现实技术与流媒体技术。③智能控制技术与系统，即给物体赋予智能，以实现人与物或物与物之间互相沟通和对话，如准确的定位和跟踪目标等。④智能信号处理，即信息特征识别和数据融合技术。

通过研究发现，目前我国已研究的农业决策模型、预测预警模型等信息处理技术，大部分还只是停留在论文和测试阶段，尚未形成真正的产品化应用软件和可共享的软件平台。农业智能决策信息处理智能化程度低、共享度差，缺乏有效的信息载体和集成应用技术，无法实现农业生产问题的实时诊断和协同决策。

结论

01、科学、理性认识物联网应运用创新发展理念

物联网概念的提出与我国现代农业发展的迫切内在需求相吻合，既是历史机遇的巧合，也是农业发展的必然。物联网技术在农业领域良好的发展前景，不是概念的炒作，而是农业生产集约化、自动化、智能化和信息化发展的必然趋势。我国目前农业发展正处于由传统农业向现代农业转变的拐点上，生产信息化的核心是高产、高效、低成本和优质，物联网技术是实现上述目标最主要的技术保障。

02、需求分析与优化推进领域

物联网农业应用的最大领域在于设施农业和现代物流。农业传感器和无线传感网是需要优先发展的领域。从农业传感器来说，作为农业可控因子的传感器应放在更重要的位置加强研究。农业传感器和无线传感网产品化和产业化应作为国家 “十二五”电子信息产业发展的优先领域。

03、战略思想、战略目标、技术与产业发展规划思路

物联网农业应用技术与产品需要经过一个培育、发展和成熟的过程，培育期需要2 ～ 3 年，发展期 2 ～3 年，成熟期需要 5 年，物联网农业应用的成熟期，可能要在 “十三五”末期 ( 2020 年) 。按照 10 年的规划期，做物联网农业应用规划，分阶段制定技术目标、产业化目标比较符合实际，发展规划要重点突出，分层实施，逐步扩散，全面推进。

04、共性关键科学技术问题

物联网农业领域应用发展的共性关键科学技术问题主要有 3 个方面。①先进传感机理与工艺 ( 农业光学传感、微纳传感、生物传感) 。②高通量、快处理、大存储的无线传感网技术。③农业云计算与云服务 ( 模型、方法与平台) 。

05、促进物联网农业领域应用发展的政策措施建议

( 1) 农业物联网作为农业高新技术，具有基础薄弱、一次性投入大、受益面广和公益性强的特点，在当前农业产出效益不高、农民收入水平较低、农业信息化市场化运作还不完善的情况下，需要公益性行业专项支持。

( 2) 根据我国现代农业发展需求，实施一批有重大影响的农业物联网应用示范工程，建设一批国家级农业物联网示范基地，推动物联网技术在现代农业中的集成应用，发展智慧农业。

( 3) 对研发农业物联网产品的企业和科研院所以及使用农业物联网产品的用户进行补贴。

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智慧农业物联网

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