農業物聯網新技術的出現和完善，將重寫中國現代城市農業的新格局

種植業離不開澆水、施肥、打藥，農民種地憑經驗、靠感覺，他們面朝黃土背朝天地在田里耕作，并把這些經驗和方法一代代相傳。然而這些瓜果蔬菜該不該澆水、施肥、打藥，怎樣才能保持適宜的濃度、溫度、濕度、光照，如何實行按需供給，這些以往在作物不同生長周期憑經驗、靠感覺“模糊”處理的問題，農業物聯網開始了實時定量的把關。作為集成新一代信息技術的戰略性新興產業之一，物聯網創造的“種地”模式，已經成為彌補傳統農業弊端的一種新型農業模式。這種通過物聯網技術開啟的智慧風暴，讓農民實現了“環境可測、生產可控、質量可溯”的目標，確保農產品質量過關，引導現代農業發展。

什么是農業物聯網?

簡單說，農業物聯網（呼和浩特物聯網）即在大棚控制系統中，運用物聯網系統的溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、光傳感器、CO2傳感器等設備，檢測環境中的溫度、相對濕度、PH值、光照強度、土壤養分、CO2濃度等物理量參數，通過各種儀器儀表實時顯示或作為自動控制的參變量參與自動控制，保證農作物有一個良好的、適宜的生長環境。遠程控制的實現使種植人員在辦公室就能對多個大棚的環境進行監測控制。采用無線網絡測量獲得作物生長的合適條件，可以為溫室準確調控提供科學依據，達到增產、提高品質、調節生長周期、提高經濟效益的目的。

對于物聯網技術在農業中的應用，基礎技術是傳感器網絡的完善。傳感系統的完善與否直接影響著整個農業物聯網技術的運行。

農業物聯網由感知層、傳輸層和處理層構成。感知層的傳感器技術、條碼技術、定位等技術采集的數據信息通過傳輸層的有線、無線傳感器網絡技術和移動通信技術傳輸到處理層的農業預測、診斷、控制、決策以及預警等智能化模塊。

一、關鍵技術

 1、農業物聯網感知技術

感知層主要包括各類傳感器及節點技術、定位系統技術和條形碼技術等，實現對土壤水分、環境溫濕度、家禽水產健康狀況等信息的采集功能，是農業物聯網的關鍵技術。

目前，光溫水氣熱等環境傳感器應用相對成熟，土壤傳感器是研究的熱點，通過電磁波反射或吸收能量水平的大小可判斷土壤結構，根據離子選擇性膜電極與被測離子溶液間的點位輸出可測定土壤里的特定離子。利用光學和電磁學原理制成的動植物生命信息傳感器也是研究的熱點和難點之一。

2、農業物聯網傳輸技術

當前，我國農業物聯網中的傳輸技術主要為無線和有線傳感網絡技術以及移動通信技術。其中，無線傳感網絡技術的應用較常見，國外無線傳感器網絡應用已經到了實踐階段。

荷蘭的一個農業物聯網項目將無線傳感器網絡技術應用到馬鈴薯生長環境的監測中，生產者可根據監測結果控制疫病，從而實現防患于未然。我國農業物聯網的信息傳輸技術處于試驗階段，有學者構建無線傳感網絡監控系統，該系統可對種植環境進行實時監測，園區布置的傳感器節點可采集土壤與空氣的溫濕度、CO2 的濃度以及光照強度等參數。

3、農業物聯網處理技術

農業物聯網處理層的技術包括云計算、云服務和模塊決策，這個層面是將采集的數據信息轉化為實際的操作，利用控制模型和策略對相關農業設施進行智能控制，比如打開水龍頭、關閉燈光、自動施肥等。

智能決策是預先把經驗和專家知識輸入模塊，通過推理模擬思維，為農業生產提供技術參考，比如對農田肥力、灌溉、病蟲防治、動物飼料配方和園藝設施等方面提供技術支持。智能預警是以數學模型為手段，對實際不正常狀態進行報警，給出危害提醒。

二、核心應用領域

按照監測對象的不同，物聯網系統可以分為農業生產環境監控物聯網、動植物生命信息監控物聯網、農機作業監控物聯網、農產品品質檢測與質量追溯物聯網等。

1、農業生產環境監控物聯網

農業生產監控物聯網，主要指利用傳感器技術采集和獲取農業生產環境各要素信息，如種植業中的光照、溫濕度，二氧化碳濃度、土壤肥力、土壤含水量等參數，水產養殖業中的酸堿度、溶解氧、氨、氮、濁度和電導率，畜禽養殖業中的氨氣、二氧化硫、粉塵等有害物質濃度等參數，通過對采集信息的分析決策來指導農業生產環境的調控，實現種養殖業的高產。

農業生產環境復雜，需要在高溫、高濕、低溫、雨水等惡劣多變環境下連續不間斷運行，且傳感器節點布置稀疏不規則，布線不方便，而無線傳感器網絡組網簡單、無需布線，具有低成本、靈活的優勢，成為當前農業生產環境監控系統主要應用方式。

2、動植物生命信息監控物聯網

對植物信息采集的研究主要包括表觀可視信息的獲取和內在信息的獲取，表觀信息如作物苗情長勢、病蟲害、果實膨大狀況、生物量、莖干直徑、葉面積等信息，內在信息包括葉綠素含量、作物氮素、光合速率、種子活力、葉片溫濕度等，主要監測手段為光譜技術及圖像分析等;

對動物生命信息的監測主要包括動物的體溫、體重、行為、運動量、取食量、疾病信息等，通過相關監測，了解動物自身的生理狀況和營養狀況以及對外界環境條件的適應能力，確保動物個體健康生長，主要監測手段包括動物本體監測傳感器、視頻分析等。

3、智能農機物聯網

近年來隨著土地流轉的進行，農機作業范圍不斷擴大，農機作業信息滯后、時效性差、缺乏有效的監管手段，機收的組織者和參與者對信息快捷、準確、詳細的要求難以滿足等問題逐漸突顯。

如何通過技術手段有效地進行農機作業遠程監控與調度，提高工作效率和作業質量尤其是保障農機夜間作業質量和農機裝備的智能化水平，是農機物聯網發展的迫切需求之一。農機物聯網主要研究方向包括農機作業導航自動駕駛技術、農機具遠程監控與調度、農機作業質量監控等方面。

4、農產品質量追溯物聯網

農產品信息感知技術主要包括農產品顏色、大小、形狀及缺陷損傷等外觀信息和農產品成熟度、糖度、酸度、硬度、農藥殘留等內在品質信息。

農產品質量與追溯對農業物聯網的運用集中在農產品倉儲及農產品物流配送等環節，通過電子數據交換技術、條形碼技術和RFID 電子標簽等技術實現物品的自動識別和出入庫，利用無線傳感器網絡對倉儲車間及物流配送車輛進行實時監控，從而實現主要農產品來源可追溯，去向可追蹤的目標。

在未來的農業生產中，農業物聯網系統的應用將更加廣泛，農民看到了運用先進技術帶來的效益，將主動選擇適合自己農業生產的智能化系統，以提高農產品產量、增加收益，并且在未來的農業數據處理中，數據處理系統將更加準確化、智能化。隨著云計算技術的不斷成熟，農業數據更加準確、智能。農業數據處理系統會主動分析出適合當地種植的品種，及各種品種的優劣勢，供農民選擇。