導語：物聯網技術如何助力農業(yè)產業(yè)化發(fā)展一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在新技術發(fā)展和多樣化需求的雙驅動下，農業(yè)產業(yè)出現與新一代信息技術深入融合的發(fā)展趨勢。為解決當前我國農業(yè)領域存在的部分農業(yè)產業(yè)化發(fā)展不足、相關技術人才短缺等問題，文中簡析了利用傳感器技術、嵌入式開發(fā)技術、GPS定位技術、無線通信技術和云服務器技術等物聯網技術，通過多維度技術協(xié)同、軟硬件相結合的方式為現代農業(yè)產業(yè)化發(fā)展提供支持，促進農業(yè)產業(yè)向網絡化、數字化、現代化、智能化轉型升級；設計將物聯網技術應用于現代農業(yè)領域，實現土地集中管理、農作物生長智能監(jiān)測、身份溯源及產品運輸等方面的功能，達到分析土壤質量、合理規(guī)劃農作物種植區(qū)域、監(jiān)測產品生長狀態(tài)和推算運輸途中“新鮮度”的預期目標，使農產品的品質得到保障，旨在更好地利用物聯網技術助力現代農業(yè)的發(fā)展，推動智慧農業(yè)惠及大眾。

關鍵詞：物聯網技術；智慧農業(yè)；智能監(jiān)測；產品溯源；農業(yè)產業(yè)化；傳感器

我國是一個正在發(fā)展中的農業(yè)大國，推進農業(yè)產業(yè)發(fā)展對于我國國民經濟發(fā)展具有重大意義。當前基礎農業(yè)的生產力發(fā)展水平與當今社會發(fā)展要求出現了一定差距[1-2]，難以滿足現代社會發(fā)展需求，導致農村發(fā)展相對滯后、農村經濟不發(fā)達等問題?；A農業(yè)暴露出的一系列問題催生了現代智慧農業(yè)的發(fā)展，且現代農業(yè)已出現與新一代信息技術融合的趨勢。物聯網技術自被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產業(yè)之一以來，受到了全社會極大的關注并得到了快速發(fā)展。物聯網技術在農業(yè)產業(yè)中的應用旨在解決農業(yè)發(fā)展的痛點問題，有助于實現農產品生長過程的實時監(jiān)測[3]，保障農產品生長全程可溯源追蹤[4-5]，實現農業(yè)的智能化生產管理，推進農業(yè)生產的科學化與精細化，培養(yǎng)新型職業(yè)農民[6]。2020年5月，工信部發(fā)布工信廳通信[2020]25號文，即《工業(yè)和信息化部辦公廳關于深入推進移動物聯網全面發(fā)展的通知》，旨在加強物聯網的全面建設與應用，故“物聯網+農業(yè)”必將成為未來農業(yè)的發(fā)展趨勢[7-9]。

1農業(yè)發(fā)展產業(yè)化現存問題

我國農業(yè)發(fā)展正處在由基礎農業(yè)到現代農業(yè)的轉型階段，這一轉型需要科學和技術不斷滲透到農業(yè)領域，即完成從勞動密集型到技術密集型產業(yè)的轉變，轉型過程中暴露出了我國農業(yè)發(fā)展存在的問題[10]。

1.1農業(yè)產業(yè)化發(fā)展的不足

我國農業(yè)發(fā)展正處在由基礎農業(yè)到現代農業(yè)的轉型階段，基礎農業(yè)整體生產技術水平相對落后，生產形式多為小規(guī)模家庭經營模式，制約了農業(yè)產業(yè)規(guī)?；?。當前基本農業(yè)的經濟效益低下，間接影響了農民的心態(tài)，致使勞動積極性不高，年輕勞動力多選擇外出務工，留鄉(xiāng)農民趨于老齡化；缺少正確的科學技術指導，對農產品品種的更新迭代能力較弱等種種原因又導致農業(yè)經濟效益低下。一定程度上，陷入基礎農業(yè)發(fā)展的死循環(huán)?；A農業(yè)銷售流通渠道單一。農民將大部分農產品對供貨商進行大量批發(fā)供貨，單一的傳統(tǒng)線下交易模式難以滿足當代人追求便利的快節(jié)奏生活習慣；且此銷售途徑存在中間商層層獲利問題，農民直接獲取的經濟利益較低，會打擊農民勞動積極性，不利于農業(yè)產業(yè)發(fā)展。

1.2相關技術人才的短缺

農村年輕勞動力多選擇外出務工，留鄉(xiāng)農民趨于老齡化，大多數農民自身文化水平偏低，對于相關技術的了解甚微，現代農業(yè)生產意識較薄弱。一部分農民選擇不適合該農作物生長的土地種植農作物，過度依賴化肥、農藥等化學產品，導致地下水資源被破壞和土壤肥力消耗過度，造成的一系列問題給現代農業(yè)的后續(xù)發(fā)展帶來一定阻礙。盡管農業(yè)科學技術人員及智慧農業(yè)經營者的培養(yǎng)已經受到國家重視，并提出和實施培養(yǎng)相關人才的計劃，但是農業(yè)產業(yè)管理的一般環(huán)境條件和生活質量與城市有一定差距，對于高素質管理人才的吸引力較低，導致在農業(yè)生產管理者方面存在很大的人才缺口，難以支撐現代農業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

2物聯網技術對農業(yè)產業(yè)化發(fā)展的支持

物聯網技術主要通過傳感器技術和嵌入式技術，將物體與網絡相連接，物體通過信息傳播媒介進行信息交換和通信，輔之射頻識別（RFID）、大數據、云計算、區(qū)塊鏈等技術，實現智能化識別、定位、監(jiān)管等功能。主要通過RFID標簽和讀寫器、攝像頭、M2M終端、傳感器等識別物體和采集信息，掌握物體的基本屬性來對物體進行分辨，通過合適的網絡形式根據其需求進行信息處理。作為現代農業(yè)的代表，智慧農業(yè)的發(fā)展必將在未來農業(yè)發(fā)展中占據主導地位，利用物聯網技術可對農業(yè)生產與農產品等多項因素進行管控與監(jiān)督，實現對農業(yè)生產中存在的問題進行預測、遠程監(jiān)測與管理控制。因此，“物聯網+農業(yè)”是未來農業(yè)發(fā)展的必然趨勢，物聯網技術將為現代農業(yè)的發(fā)展提供一定支持，助推農業(yè)產業(yè)化發(fā)展。

2.1物聯網為智慧農業(yè)提供技術支持

物聯網技術的關鍵是傳感器技術和嵌入式技術。傳感器是物聯網發(fā)展的根基，其智能化轉型是提升種植業(yè)、畜禽業(yè)的信息化與智能化的核心。系統(tǒng)數據通信流程如圖1所示，通過各類傳感器和攝像頭等感知層的設備獲取信息，將獲得信息通過ZigBee、4G、NB-IoT等上傳至網絡，利用云計算、算法與模型融合等信息處理技術對各類信息進行處理、分析，實現智能判斷和決策，為農業(yè)的智能化控制提供理論依據。利用溫濕度、光照、CO2等傳感器對農田環(huán)境信息進行感知，有利于實現在作物種植前進行土地選擇，在生長過程中實現實時監(jiān)測。利用攝像頭、RFID技術、紅外探測技術、無線傳感網絡技術等，實現對家畜行為信息的監(jiān)測。農產品流通對數據技術、定位技術和共享發(fā)展的要求較高，利用區(qū)塊鏈去中心化、信息共享和數據加密的體系建立公開透明的大數據庫。圖1系統(tǒng)數據通信流程

2.2物聯網技術人才為智慧農業(yè)提供智力支持

由于基礎農業(yè)發(fā)展相對滯后導致農村生活環(huán)境和生活質量沒有城市好，年輕人選擇農業(yè)類專業(yè)進行學習和研究的興趣不高，當前智慧農業(yè)經營者的新型農業(yè)從業(yè)者缺口較大。目前，我國開設物聯網工程專業(yè)的高校較多，開始重視科技人才的培養(yǎng)，政府還對學成返鄉(xiāng)進行農業(yè)產業(yè)建設的學生給予一定經濟支持。物聯網技術如今在農業(yè)領域已得到一定范圍的應用，農業(yè)產業(yè)已經開始向技術密集型產業(yè)轉型，農村生活質量得到了一定程度的改善，并且獲得了政策扶持，會有越來越多的年輕人選擇回到農村，這些人將是新型職業(yè)農民的預備人選；另外，政策鼓勵外出務工人員返鄉(xiāng)建設，可以從中選擇一批能接受新事物、有能力掌握農業(yè)科學技術的青年人進行培養(yǎng)。保證新型職業(yè)農民能夠創(chuàng)新和應用農業(yè)物聯網技術，實現農業(yè)網絡化、數字化、現代化、智能化，為現代農業(yè)的發(fā)展提供智力支持。

3物聯網技術助推農業(yè)發(fā)展的分析及各子系統(tǒng)流程實施

物聯網技術可以通過傳感器和通信網絡實現對農情的監(jiān)控，有效提升農業(yè)管理水平；同時可利用物聯網技術建立自然災害預警機制。物聯網與區(qū)塊鏈技術的結合，在農產品流通過程中有著顯著的應用效果。因此，物聯網技術可以從農作物選種、生長、流通等多方面促進農業(yè)的網絡化、數字化和智能化。

3.1土地集中管理

小規(guī)模家庭經營模式顯然不能滿足現代農業(yè)的發(fā)展需求，須進行土地集中管理，將零散的土地整合成片，進行統(tǒng)一種植和經營。利用溫濕度、光照、CO2等傳感器感知農田環(huán)境信息，獲取、分析整片土地的信息，了解土地的土壤有機物含量、鹽漬化程度、水分含量，對農作物的種植種類進行科學規(guī)劃。在作物生長過程中，通過設置傳感器對風向、風速、氣壓、相對濕度等信息進行采集，可實現對自然災害的預警機制。結合氣象系統(tǒng)，分析未來一段時間的降雨時長、強度、風力大小等信息，并作出相應的防御機制。

3.2生長智能監(jiān)測系統(tǒng)

在農作物生長的土地搭建智能監(jiān)測系統(tǒng)，通過物聯網技術，利用攝像頭、乙醇傳感器、pH值傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等模塊，對農作物生長的環(huán)境和生長狀態(tài)進行實時監(jiān)控，將所測得數據按時段上傳至網絡平臺并整合，供農業(yè)產業(yè)管理人員查看。通過此系統(tǒng)，農業(yè)產業(yè)管理人員可進行遠程管控，不必深入田間地頭，吸引一部分高素質管理人才對農業(yè)產業(yè)進行更優(yōu)的管理。獲得的數據可通過算法分析，對是否存在病蟲害、是否需要進行施肥等問題進行判斷，具體流程如圖2（a）所示。結合大數據分析，了解當前消費者的需求和對各類農產品的反饋數據，將信息傳達給農民以便進行作物種植方式的調整，及時、有效地幫助農民與消費市場之間進行產品對接，避免農民盲目種植帶來損失。如圖2（b）所示，對于家畜的養(yǎng)殖，利用攝像頭、RFID技術、紅外探測技術、無線傳感網絡技術等，對家畜的行為信息進行監(jiān)測，使用溫濕度傳感器、CO2傳感器等對其生長環(huán)境進行監(jiān)控，并將飼料喂養(yǎng)信息等數據一同上傳至網絡平臺。對測得數據進行分析，了解家畜的進食、生長情況。以此判斷家畜進食是否正常。根據家畜行為狀態(tài)、進食分析結果進行飼養(yǎng)配方的調整。結合環(huán)境的監(jiān)測數據，分析牲畜是否患有流感等疾病，在疾病爆發(fā)初期將患病家畜進行隔離處理，避免因疾病全面爆發(fā)而造成的農民難以承受的損失。

3.3身份溯源和運輸系統(tǒng)

當代人越來越注重食品安全，故設置身份溯源系統(tǒng)來實現農產品生長階段的“透明化”，通過運輸實時監(jiān)測系統(tǒng)避免產品在運輸途中發(fā)生腐壞，流程如圖3所示。在農產品售賣之前，由于生產、運輸、銷售環(huán)節(jié)所需獲取信息的需求不同，所以將其生長周期內的情況數據整合并生成RFID標簽和二維碼。在經過篩選或是加工過的農產品的包裝袋上，附上RFID標簽和二維碼；在加工、運輸環(huán)節(jié)通過讀取RFID標簽鑒別農產品是否符合售賣標準，達標即可成功出庫；在銷售環(huán)節(jié)，顧客通過手機掃描二維碼，獲得所購置農產品的“整合生命周期”的信息。在運輸環(huán)節(jié)，對運輸車通過物聯網進行智能監(jiān)控，在車中裝入GPS定位模塊、溫濕度傳感器、乙醇傳感器等模塊，將所獲取的信息上傳至云端，以此查看產品運輸途中的實時位置、運輸車內環(huán)境信息及經手人等多維度的信息。通過傳回的數據，利用云計算推算出車內產品的“新鮮度”信息，確保農產品新鮮度。通過分析傳回的數據對運輸方案進行不斷改進完善，實現農產品生產、運輸到銷售等環(huán)節(jié)信息共享和透明化管理，保證其安全可追溯，推動農作物品牌打造，提高其產品附加值。

4結語

本文分析了如何利用物聯網技術對農業(yè)生產、銷售等環(huán)節(jié)進行監(jiān)控，可為農業(yè)生產提供指導，提升農業(yè)發(fā)展水平；培養(yǎng)農業(yè)物聯網技術型人才，有利于提高農業(yè)經濟效益，推進農業(yè)產業(yè)網絡化、數字化、現代化、智能化轉型升級，助推農業(yè)產業(yè)化發(fā)展及智慧農業(yè)發(fā)展；應用新一代技術與農業(yè)結合，實施“互聯網+”農業(yè)，實現第一產業(yè)提質增效，惠及大眾，造福人民。

作者：陶佳雯 徐楠 劉松霖 陸怡成 陳威健 單位：金陵科技學院智能科學與控制工程學院