蘭紅宇

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院齊齊哈爾分院，黑龍江齊齊哈爾 161006）

信息時代背景下，農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向是實現(xiàn)信息化。為此，要合理應用物聯(lián)網(wǎng)技術，充分發(fā)揮其智能農(nóng)業(yè)中的優(yōu)勢。我國相關部門和工作人員要積極探索物聯(lián)網(wǎng)技術在智能農(nóng)業(yè)中的應用策略，提升我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展水平。

1 物聯(lián)網(wǎng)和智能農(nóng)業(yè)的相關概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)概述

1995 年，比爾·蓋茨在《未來之路》中提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念，物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生掀起了信息化產(chǎn)業(yè)的浪潮［1］。2005 年，國際電信聯(lián)盟明確了物聯(lián)網(wǎng)的定義：物聯(lián)網(wǎng)是利用二維碼識別、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設備，根據(jù)相應的協(xié)議將互聯(lián)網(wǎng)與物品有效連接，實現(xiàn)信息的通信和交換，實現(xiàn)管理、定位、監(jiān)控等智能化的一種網(wǎng)絡。

1.2 智能農(nóng)業(yè)概述

現(xiàn)階段國內(nèi)外對于智能農(nóng)業(yè)還沒有一個明確的定義。我國相關學者認為智能農(nóng)業(yè)是最大程度利用各種農(nóng)業(yè)資源，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)消耗，減少對農(nóng)業(yè)環(huán)境的破壞，進而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的整體目標［2］。智能農(nóng)業(yè)的特征是農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)、全過程智能化。

2 智能農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀

在智能農(nóng)業(yè)體系中，需要在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場安裝專業(yè)的物理傳感器，及時、全面地采集區(qū)域內(nèi)各種信息。物聯(lián)網(wǎng)中，傳感器是一個重要信息節(jié)點，它可利用系統(tǒng)有效整合和分析各種信息，然后將整理好的信息上傳到智能設備中，幫助農(nóng)民及時了解各種農(nóng)田中的信息。同時，農(nóng)民也可以利用智能終端設備遠程操控農(nóng)田中的各種機械設備，利用物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的信息傳輸制度有效協(xié)調(diào)運作各種工藝和技術，促使我國農(nóng)業(yè)運營機制朝著自動化、智能化的方向發(fā)展。

在環(huán)境監(jiān)測工作開展中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術將各個地區(qū)環(huán)境信息有效整合在一起，發(fā)揮信息同步監(jiān)控和傳輸功能。我國農(nóng)業(yè)部門要根據(jù)生態(tài)環(huán)境信息設置農(nóng)業(yè)結構布局。在農(nóng)業(yè)管理過程中，要將各種技術有效融合，積極落實生產(chǎn)經(jīng)營細節(jié)管理措施，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細化管理，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展水平［3］。在食品安全方面，物聯(lián)網(wǎng)可提供高水平的定位服務，管理農(nóng)產(chǎn)品的整個生產(chǎn)和銷售過程，正確識別和解釋產(chǎn)品生產(chǎn)信息，并有效監(jiān)控農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術在智能農(nóng)業(yè)中的應用策略

3.1 智能農(nóng)業(yè)的系統(tǒng)技術

3.1.1 構建智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)架構

智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)架構主要包括4 個部分內(nèi)容，分別是遠程控制、智能分析、視頻監(jiān)控及傳感采集，其中遠程控制分為卷簾控制和微噴控制；智能分析則包含閾值報警、時間曲線、空間場圖；視頻監(jiān)控分為人員監(jiān)測、夜間監(jiān)測、農(nóng)作物生長情況監(jiān)測；傳感采集包括土壤含水量采集、溫度濕度傳感器、光照傳感器、土壤溫度傳感器。

3.1.2 智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲

在網(wǎng)絡方面，智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)包含著多種制式，它將有線模式、無線模式、近距離傳輸、無線網(wǎng)絡等有效結合在一起，為網(wǎng)絡系統(tǒng)運行的穩(wěn)定和安全性提供了重要保障。

3.2 智能農(nóng)業(yè)的功能分類

1）數(shù)據(jù)采集功能。無線網(wǎng)絡或者有線網(wǎng)絡將溫室中的土壤含水量、溫度、光照度等數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。一旦上報的數(shù)據(jù)超出了規(guī)定范圍，將會發(fā)出警告，并啟動自動控制設備進行智能化調(diào)整。2）視頻監(jiān)控功能。用戶可以隨時隨地觀看溫室中的實際圖像，并遠程監(jiān)控溫室中作物的實際生長情況。3）數(shù)據(jù)存儲功能。系統(tǒng)可以有效地存儲歷史數(shù)據(jù)，建立相應的數(shù)據(jù)庫知識庫，為處理和查詢工作提供方便。4）數(shù)據(jù)分析功能。系統(tǒng)使用折線圖和場圖在用戶面前更直觀地顯示收集的數(shù)據(jù)，并生成各種歷史報告，包括每日和每月報告。5）遠程控制功能。用戶可以使用Internet 終端隨時隨地遠程控制溫室中的各種設備。

3.3 智能農(nóng)業(yè)的社會效益

農(nóng)場管理人員已經(jīng)高度認可并充分肯定了智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的應用。物聯(lián)網(wǎng)技術在智能農(nóng)業(yè)中的合理應用可以提高溫室的自動化水平，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化，提高育種質(zhì)量和水平。同時，物聯(lián)網(wǎng)技術的科學應用可以有效彌補我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的弊端，為大規(guī)模推廣農(nóng)業(yè)智能奠定重要基礎。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術與智能農(nóng)業(yè)的有效結合有利于提高我國國民經(jīng)濟的發(fā)展水平，為科技發(fā)展提供重要支撐，提高農(nóng)業(yè)技術創(chuàng)新水平，加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展步伐。

4 智能農(nóng)業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術

4.1 M2M（Machine to Machine）技術

M2M 技術是2 個事物間進行交流的重要形式，其主要包含2 個方面內(nèi)容。1）人與機器間進行形式化的信息交流、設備與設備間的信息交流，在交流中可以實現(xiàn)相關數(shù)據(jù)與信息的同步傳輸，達到遠程測量和報警的目的。人與機器間的交互則主要是指機器設備將在外界采集的數(shù)據(jù)和信息上傳到操控系統(tǒng)中，使農(nóng)業(yè)人員能夠及時全面地了解農(nóng)業(yè)信息。農(nóng)業(yè)人員以此為基礎下達相關指令遠程操作農(nóng)業(yè)設備，提升農(nóng)業(yè)運營的穩(wěn)定性與先進性。2）機械設備之間的信息交流。其主要是指利用網(wǎng)絡技術統(tǒng)計采集各種設備運行中產(chǎn)生的信息，然后科學地測定各類信息，提升各種機器設備運行的聯(lián)動性，充分展示出農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)人工智能特點。M2M 技術使用的傳輸方式是短距離無線傳輸，它通過有效接入廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)來增強數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼鎸嵭耘c可靠性，這樣一來即使處于惡劣的環(huán)境下，也會保持傳輸?shù)姆€(wěn)定性與可靠性。

4.2 套接字通信技術

套接字通信技術在保證局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間信息交互質(zhì)量中發(fā)揮著不可替代的作用，它利用協(xié)議接口和IP地址進行正確界定，仔細分析和研究不同設備傳輸信息存在的差異，并以這些差異為基礎建立科學的、規(guī)范的轉化協(xié)議，進而提升組網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)信息交互的有效性。同時，套接字通信技術合理鏈接了多個服務軟件，且在每個軟件上留出一個特定的服務接口，保證端口的唯一性和服務的高效性。當某一個設備執(zhí)行相關操作指令時，就會獲得一定的服務。通常情況下，套數(shù)字技術主要分為三大種類。1）服務器監(jiān)聽模塊。該模塊屬于實時化、動態(tài)化的操作和控制模式，能夠滿足客戶端的影響和協(xié)議需求。2）客戶端服務模塊。其主要的功能是描述服務器接收的信息，進而制定相對應的指令和協(xié)議地址。3）數(shù)據(jù)確認模塊。在該模塊運行中，以客戶端和服務端為基礎，建立一個完善的數(shù)據(jù)鏈接。當客戶端完成信息確認任務后，將會立刻響應信息，滿足系統(tǒng)鏈接的實際需求，提升數(shù)據(jù)和信息的傳輸效率。

4.3 射頻識別技術

射頻識別技術充分發(fā)揮了無線電波的優(yōu)勢，有效交互和傳輸了數(shù)據(jù)信息，且在具體傳輸過程中不需要使用通信線路，它利用網(wǎng)絡架構為數(shù)據(jù)終端訪問工作提供了大力支持，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息非接觸性交互的目標。在雙向交互信息數(shù)據(jù)過程中，識別系統(tǒng)將會以數(shù)據(jù)信息為基礎有效識別原有的結構標記，利用電子確認的方式準確界定設備運行中產(chǎn)生的信息，進而提升信息定位的準確性，強化數(shù)據(jù)的預調(diào)制功能。射頻識別技術在實際應用中，可以根據(jù)信息傳輸性質(zhì)、電波實際的荷載量、信息實際的傳輸距離正確定位信息的承接載體［4］。射頻識別技術的具體流程為：當系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)接收到無電線波后，會正確地讀取線波產(chǎn)生的頻率，然后根據(jù)載波信號科學劃分和處理數(shù)據(jù)信息。根據(jù)信息參數(shù)呈現(xiàn)出的動態(tài)性特征下達相關的操控命令，進而快速、有效地完成系統(tǒng)控制工作。

4.4 WSN 技術

該技術由多個監(jiān)控節(jié)點組成，利用無線網(wǎng)絡處理和采集信息。工作人員通過合理應用該技術，可以全過程監(jiān)督和管理農(nóng)作物生長環(huán)境，其中包括土壤的溫度、濕度，農(nóng)作物生長環(huán)境的溫度和濕度等［5］。WSN 技術將農(nóng)業(yè)大棚中傳感器傳輸出的信息傳輸?shù)较到y(tǒng)中，然后以系統(tǒng)參數(shù)為基礎進行核對，為各個設備下達操控指令，為農(nóng)作物生長創(chuàng)造良好的環(huán)境。

5 結語

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術水平的提升，產(chǎn)品鏈條的不斷完善，智能農(nóng)業(yè)應用程度將會加大，為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來全新的契機，同時有利于促進其他行業(yè)的發(fā)展，吸引更多服務提供商參與，有效利用社會服務資源，促進我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟結構朝著健康良好方向發(fā)展。