物联网技术在现代化农业发展中的应用

2022-11-20邓帅涛

农业与技术 2022年1期

邓帅涛

(山西农业大学农学院，山西晋中 030800)

物联网技术的兴起对各行各业的发展都起到了促进作用，农业物联网的应用使得传统农业更加现代化、智能化。基于物联网技术的智慧农业数据采集，农作物的生长环境监测，以及农作物产品的营销，不仅能够优化传统种植带来的人为问题，农产品的生产结构，更能适应当今现代农业的发展要求。推动农产业向年轻化、朝阳化、现代化、智能化方向发展。

1 物联网技术及其发展

1.1 物联网技术

物联网技术(IOT)是起源于数字传媒领域的一项技术，是信息技术产业的第3次革命。网络接入是利用信息传感器、射频识别、全球定位系统等设备和技术，对需要实时监控、连接和交互的任何对象或过程、对象与事物、事物与人联系在一起，实现对事物与过程的智能信息感知、提取和管理[1]。

1.2 物联网技术的关键技术

1.2.1 传感器技术

传感器作为一种传输技术，利用有效数据进行转变并利用技术等一系列复杂的处理过程来满足客户的要求，有助于自动化应用的程序。依靠机电自动化行业，利用传感器以运用自动监测功能为主要目的，实行完成任务。随着信息化和机械化工程技术的发展相结合，传感器技术的应用将对地势稳定产生重要帮助。传感器技术的创新发展也随着现代科学技术的不断发展而逐步提升，在完善原有技术的基础上进行不断技术革新改善，对原有的技术缺陷进行了修补，并实现了数据信息传递的多样化。为更好更快地实现完全自动化，在传感器技术不断发展中进行先进技术的研发与探究[2]。

传感器的发展是信息化领域形成的重要部分，将这种技术应用于各个领域，对社会发展起到了主要的促进作用。传感器的发展不仅对系统的自动化调整起到了促进作用，同时对机电控制应用能够保持自动化水平的平衡也起到了主要的促进作用。随着时代的发展各行业领域对传感器的依赖性愈发强烈，传感器的广泛使用通过其优势为机电自动化提供基础保障[2]。利用计算机网络化系统管理对机电自动化控制范围实现全面性的使用，减少资金提供传感器的存在价值[3]。

1.2.2 RFID标签技术

射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)是指采用非接触方式通过无线射频进行双向数据通信，即利用无线射频方式对电子标签或射频卡进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的[4]。

RFID信息采集系统主要包含电子标签、读写器和计算机主机3部分。由天线和标签专用芯片组成的电子标签是射频技术的载体。不同的标签拥有不同的并且唯一的专用编码，以实现物码专一、一码一扫[5]。

1.2.3 通信技术

信息通信能力如今已经成为大数据时代环境下的必须要求，因而，需要对网络通信技术，远距离、大容载的光通信技术加大投入改进。现阶段互联各国的物联网体系已经构建完成，短距离通信、远距离通信是物联网连接最为密切的信息通信技术。通信技术是指各个孤立的系统或者主机通过各种物理网络线路连接起来组成数字网络线路的技术。通过网络通信技术实现更加科学、更加准确地对用户资料进行分析，并可以有效满足客户的意向诉求，由此利用网络资源的大环境下给客户提供一个更加合理且具有目的性的服务软件。网络通信技术主要为与Wi-Fi功能相近的2G通信技术和RFID传感设备。如今将网络通信技术向大众化普及是现阶段我国物联网中通信技术的建设侧重点[6]。除此之外，目前各地电网基本上都可以通过移动电话网络、道路基础设施等进行通信传输，而且还可以通过使用Wi-Fi等途径接入[7]。

1.3 农业物联网

基于物联网技术在农业生产过程中的物物相连的农业物联网。由于其具有独特的兼容性，农业物联网在现代农业发展中拥有较强的应用前景。在物联网技术的发展过程中，不仅可以对农业数据进行全方位采集，并且能进行共享和智慧化分析，从而优化农业自动化发展以及农产品经营结构。同时，还能使现代农业的发展更加智慧化、精细化。从技术层面分析农业物联网共包含5个组成部分，分别是信息采集系统、信息传输系统、信息处理以及控制系统和信息应用系统[8]。各个系统之间共同作用根据不同应用场景选择合适的系统应用，从而实现物联网应用效能和制作成本之间的均衡[9]。

2 物联网技术在现代农业中的应用

2.1 物联网技术在农业种植环境中的应用

当下，国家和农民对农业生产过程中技术的投入不断加大，对水资源和土地资源的利用水平不断提升，然而在实际的农业生产过程中，这些资源的利用效率非常低[10]。随着物联网技术的发展，在农业应用过程中不仅可以对土壤中含水量等指标进行数据采集，还可以对土壤品质变化趋势进行分析[11]。这些数据的信息能够使农民更好地进行作物种植惯例，实现现代化农业的精细化。同时加大对水资源的有效利用率，进而获取更好的作物生产效果[10]。

2.2 物联网技术在农产品质量控制上的应用

农产品的质量问题对人类的生命健康也存在巨大的安全隐患，如何保证农产品的质量以及如何将农产品安全送到人们身边也是个问题。基于物联网技术中的RFID技术可以从种子到果实以及供销渠道来检测农产品的质量和安全，保证人类的生命健康，同时也是农产品的智能化供销，打造一条安全的产业链条，保障农产品食品安全[12]。

2.3 物联网技术在农产品销售流通中的应用

物联网技术的发展不仅使物流产业变得更加广泛，同时对提高其工作效率也具有促进作用。使物流行业变得更加智能化、网络化。物联网技术在物流上的应用顺应了当今时代的发展背景。通过物联网技术将对物流过程中一些不必要的流程和环节进行优化，使物流系统变得更加智能化[13]。在以往的管理方式中农产品智能仓库会因为多种农产品包装不同，以及货架规格等问题导致仓库的农产品乱堆乱放、管理混乱等现象。基于物联网技术的智能仓库，通过RFID射频技术、图像监控、无线传输技术、北斗定位技术及红外视频监控技术等物联技术的合理应用，能够准确快速地实现农产品的入库管理、盘点和库存信息更新、分配货物和销售管理等流程的自动化设置，从而避免以往仓库管理过程中农产品乱堆乱放导致的混乱现象[10]。

2.4 物联网技术在智慧农业上的应用

智慧农业是农业中的智慧经济，由精准农业(精细农业)、信息化农业、智能农业、数字农业等名词演化而来，大数据、云平台和物联网是智慧农业的主要技术体系。通过将大数据、互联网、人工智能、物联网、云计算、“5G”等现代信息技术与农业的深度融合，实时图像与视频监控功能、通过无线传感节点，由设备配备无线传感传输系统实现的监测功能和监控功能系统，形成农业信息感知、精准投入、定量决策、智能控制、个性化服务的现代化操作模式，实现对农业生产过程的精准检测、远程操控以及对突发情况等智慧化管理。最为突出的特点是将数据也转变成为生产要素[14]。

3 物联网技术在现代农业应用中存在的问题与挑战

3.1 物联网技术在现代农业发展中存在的技术问题

物联网技术随着时代的发展不断更新，人们正在努力提供适用的智能工具来进行一系列农事活动。要想不断提升其商业价值，就要实现良好的投入产出效益，使农民获得收益。国内外的主要互联网企业以及高技术公司对其进行了分析。虽然农业物联网发展迅猛，但是在实际应用过程中也存在不少的技术挑战。各大制造商的设备之间也存在不同的标准，如硬件、网络协议、应用程序接口、语法、语义和平台的不相容等问题，由于各设备之间的标准不同也使得数据交流变得复杂，对各系统之间的网络集成应用造成严重阻碍。在偏远的农村和复杂的地理环境下，传感器承受恶劣环境条件的同时，依赖低电池电量，还要长期保持活跃和可靠。因此，必须实现大区域上大量设备之间的低功耗通信技术。入口端分散，大量数据被传递到应用终端，增加了病毒感染风险。所有安全措施必须考虑到终端设备计算能力弱、存储空间小和电池寿命短的特性[15]。

3.2 物联网技术在现代农业发展中存在的人才问题

目前，我国从事农业生产的人员大多是知识水平较低的农民，由于其学历水平有限导致其对高新技术的认知不准确，对相关的专业知识和仪器的专业操作不了解，导致物联网技术在最基层农业生产中的应用变得困难，同时由于没有专业的操作人员也使得物联网技术在农业上的基础建设变得滞后甚至严重阻碍。针对农村农民基础设备以及人才的缺失，应加大对农民的专业技术培训，使其认识到物联网技术的重要性[16]。除此之外，由于农业生产一线人员对物联网等新知识的缺乏，导致对物联网的应用以及学习氛围不强等问题。在现代农业生产经营过程中，对于拥有物联网知识以及农业生产相结合的复合型人才的缺失，对物联网在现代化农业生产中的应用也具有一定的制约作用[17]。此外，农村本地也有很多受过高等教育的大学生，其拥有专业的知识与能力，对物联网的设备使用以及设备的维修都有相关的知识储备，但是由于政府以及国家对大学生归乡创业或者回乡工作的支持力度有所欠缺，导致越来越多的大学生一旦踏出农业行业就不再回头从事农业行业[18]。

4 物联网技术在现代农业应用中应对问题的策略

4.1 加强物联网设备网络协议的统一，实现网络空间的全覆盖

为保证农业科研数据的安全性，设备顺利进行网络信息交流，各物联网设备生产厂家应保证统一的网络通信协议，加强核心元件技术的开发与研究，在保证数据互通无误的情况下，确保科研数据在传输过程中的安全性，加强农作物和动物之间的信息传感设备的研发，以便更好地指导科研，确保现代化农业安全可持续的发展[19]。

4.2 加强人才的培养与引进

物联网技术是一项信息技术，具有很强的专业性，在农业应用上对专业人才的缺失也是制约物联网技术在农业上发展的重要因素。农民由于文化程度不高导致其对新知识接受力低、信息意识差。这些都是妨碍农业物联网信息技术在基层普及和实施应用的重要因素，在一定程度上也阻碍农业物联网信息技术的快速推广。即使是一些简单的物联网操作技术，对于农民来说也难以掌握，不仅浪费了时间还会延误物联网技术在基层推广的效率，从而影响现代化农业生产水平。为此，相关部门要根据不同情况充分利用信息技术开展远程教育和培训，以此提升农民的综合素养，培养拥有相关信息科技意识以及现代化的农民[20]。从而提高物联网技术在基层的应用可实施性。与此同时，引进高校相关专业的毕业大学生。加大对大学生的相关福利待遇政策，满足其生活需求，以便更好地服务物联网技术在农业领域的应用。