汪思遠 白子毅 白瀑楊 宇于靜

天津市高等學校大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，《云Farmer——探索農(nóng)產(chǎn)品銷售新模式》，項目編號：202013898007。

摘要：二十一世紀以來，窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）逐步走向大眾視野，作為目前全球較為先進的物聯(lián)網(wǎng)技術，其具有低功耗、低成本、連接范圍廣等特點，因此獲得了科學界以及工商業(yè)界的認可與關注。由于數(shù)據(jù)的收集和上報是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中最大的困難，無法及時將有效環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸給農(nóng)戶，導致很多時候農(nóng)戶無法準確判斷農(nóng)作物的生長狀態(tài)。但是2016年NB-IoT技術的發(fā)布為這種情況帶來了改觀，NB-IoT技術正適合于野外數(shù)據(jù)的采集以及對大量分散數(shù)據(jù)進行分析。

關鍵詞：NB-IoT;農(nóng)業(yè);發(fā)展;運用

中圖分類號：TP277;TP391.44;TN929.5文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）13-0117-01

基于NB-IoT的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)正是計算機、互聯(lián)網(wǎng)、低功耗廣域網(wǎng)等信息技術在農(nóng)業(yè)領域的高度集成和具體應用，方便了農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)的收集與傳輸，加快了是農(nóng)業(yè)信息化、智能化的發(fā)展。

1引言

在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領域，美國、法國和日本等一些國家主要綜合運用高科技手段構建先進農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境堅持網(wǎng)絡，通過利用先進的傳感器感知技術、信息融合傳輸技術和互聯(lián)網(wǎng)技術等建立覆蓋全國的農(nóng)業(yè)，其中我國NB-IoT產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)處于領先地位，研制了地面監(jiān)測站和遙感技術結(jié)合的監(jiān)測系統(tǒng)，建立了農(nóng)業(yè)部至各省、重點地縣的農(nóng)業(yè)生長環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)等一批環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)環(huán)境信息的實時監(jiān)測。例如每年通過農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡開展農(nóng)業(yè)環(huán)境常規(guī)監(jiān)測工作，獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)10萬多個，融合智能傳感器技術的墑情監(jiān)測系統(tǒng)已在貴陽、遼寧、黑龍江等省份進行推廣應用。山東省則與2017年12月正式啟動了窄帶物聯(lián)網(wǎng)的商用，根據(jù)統(tǒng)計，山東省建設了超過1萬個窄帶物聯(lián)網(wǎng)基站，并廣泛應用在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控、工業(yè)環(huán)境監(jiān)控、智能交通等領域。

2NB-IoT對智慧農(nóng)業(yè)的重大作用

2.1 NB-IoT在智慧農(nóng)業(yè)中的意義。對于傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)技術有WiFi、藍牙、ZigBee等技術，需要通過自組網(wǎng)的形勢進行建設應用，功耗較大工程量大且成本高局限性較大，無法在農(nóng)業(yè)應用中普及。近些年來，低功耗廣域網(wǎng)的出現(xiàn)逐漸取代了傳統(tǒng)落后的物聯(lián)網(wǎng)技術，雖然解決了傳統(tǒng)的高功耗高成本高的問題，但其仍然屬于自組網(wǎng)技術，并且屬于非授權物聯(lián)網(wǎng)技術，沒有相關的國際標準，但NB-IoT的重要性在于它是整個中國共用一張低功耗廣域網(wǎng)，成本低、數(shù)據(jù)安全性高，運營商的參與建設降低了成本，有利于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測技術設備的搭建和農(nóng)業(yè)規(guī)?；陌l(fā)展。NB-IoT節(jié)點的應用不僅可以大大減少不必要的傳統(tǒng)路由節(jié)點設置與組網(wǎng)設計，而且能夠適應各種復雜環(huán)境并一定程度上減少外界對信號的干擾，適量地采集田間數(shù)據(jù)，為施肥、灌溉提供數(shù)據(jù)依據(jù)，達到了實時調(diào)整農(nóng)作物的生長環(huán)境，同時提高了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學管理水平。

2.2智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的調(diào)整。作為農(nóng)業(yè)大國，以小規(guī)模勞作為主的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)依然是大多數(shù)農(nóng)戶的主要生產(chǎn)模式。由于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、組織化程度低，導致我國農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率低下，作為已實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)達國家，美國、法國、德國的人均勞動力所負擔耕地面積分別是我國的145倍、55倍、45倍，所以在2009年提出“感知中國”物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略以后，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展成為其重要分支之一。正由于農(nóng)場耕作模式規(guī)模小、效率低、組織化程度低，而窄帶物聯(lián)網(wǎng)具有廣覆蓋、低功耗、成本低、支撐海量連接等特性，近幾年來，物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用逐漸普及例如：遠程智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控、農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)采集、農(nóng)作物種植遠程操作等。在物聯(lián)網(wǎng)快速普及于農(nóng)業(yè)的同時，也遇到了許多不可避免的問題，例如：缺乏農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新能力，設備智能化水平低、缺乏農(nóng)業(yè)專用傳感器、農(nóng)名信息觀念落后、數(shù)據(jù)安全性不可靠等等。

不同于以往的農(nóng)戶操作，窄帶物聯(lián)網(wǎng)下農(nóng)場生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)更加省時高效，且節(jié)省人力資源，綜合農(nóng)場各類農(nóng)作物種植環(huán)境監(jiān)控、預期生產(chǎn)模型分析、農(nóng)作物耕作精準調(diào)節(jié)為一體的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化、自動化系統(tǒng)和平臺。參照理想生態(tài)條件并結(jié)合自然實際情況調(diào)整灌溉、施肥次數(shù)以及時間，進行智能化生產(chǎn)。

在農(nóng)作物綠色安全環(huán)節(jié)，構建相關模塊，將農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工等過程的各種相關數(shù)據(jù)信息、問題等進行集中存儲，并能通過大數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行查詢、提取。

在人工管理方面，尤其針對人工生產(chǎn)環(huán)境較差的開墾區(qū)、生產(chǎn)集中點等區(qū)域。NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)模式廣泛應用于農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集、整合、分析。

2.3經(jīng)營模式的調(diào)整。同時物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術的應用更加有利于打破農(nóng)業(yè)市場的局限性，NB-IoT技術通過設置二維碼將所有農(nóng)作物分類儲存，通過掃描二維碼則可獲得所有有關該農(nóng)作物的生產(chǎn)信息，農(nóng)產(chǎn)品采購、農(nóng)作物流通等數(shù)據(jù)將會得到有效的傳遞和分析，讓購買者更加放心。在另一方面也幫助農(nóng)戶高效解決了農(nóng)作物脫銷、農(nóng)產(chǎn)品過剩等問題，將云端種植、有機種植和土雞養(yǎng)殖三大產(chǎn)業(yè)鏈有效結(jié)合，打造一條資源重復利用的生態(tài)循環(huán)鏈。種植基地也會依附當?shù)刈匀画h(huán)境，打造一座綠色生態(tài)的農(nóng)家樂莊園供用戶線下實體參觀游樂，為客戶提供更人性化服務。

3NB-IoT在農(nóng)業(yè)應用中的問題

3.1行業(yè)利潤低。盡管近年來NB-IoT被視為二十一世紀最具潛力的物聯(lián)網(wǎng)技術，并在其提出到現(xiàn)在的四年來取得了可喜可賀的發(fā)展成果，但是正因為其跳躍發(fā)展過快導致其毛利潤過低。而NB-IoT覆蓋距離廣、一點帶多點等特點意味著它更依賴當下5G技術，需要更高的數(shù)據(jù)存儲量、更快的數(shù)據(jù)傳輸速度，而5G高成本的基站建設費用阻攔了NB-IoT基站的建設以及推廣。

3.2應用推廣難度大。物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應用較為分散，而且目前來看，我們國家還未完全從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)蛻變到智慧農(nóng)業(yè)，信息和技術是當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最活躍的生產(chǎn)力，許多農(nóng)業(yè)技術設施推廣經(jīng)費不足導致現(xiàn)代化信息設備無法配置，而且農(nóng)民以及操作人員的專業(yè)素質(zhì)更有待提高。只有盡快配置現(xiàn)代化基站等設備并加強農(nóng)民以及相關操作人員專業(yè)素養(yǎng)，才能最大限度解決農(nóng)民缺技術、少信息等難題，才能適應現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

4總結(jié)

盡管當前NB-IoT在農(nóng)業(yè)應用上的一些難題尚待解決，但今年隨著5G牌照的發(fā)放，正式進入5G元年，5G具有Gbps以上超高帶寬、毫秒級超低時延、以及高可靠等優(yōu)勢，充分利用5G蜂窩網(wǎng)絡，還將帶動超寬帶、低時延物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，助推農(nóng)業(yè)業(yè)數(shù)字化、信息化轉(zhuǎn)型。基于NB-IoT的應用將在5G技術的支持下不斷推動農(nóng)業(yè)、農(nóng)村的萬物互聯(lián)，而萬物互聯(lián)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)將不斷推動農(nóng)業(yè)的數(shù)字化發(fā)展，并伴隨著算法等技術的進步最終實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的智能化。

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