物聯網：農業應用現狀、技術創新及局限性（行業分析）

在國家「四化同步」發展戰略的背景下，積極推進農業物聯網的應用發展，對促進農業信息化和農業現代化的融合具有重大意義。物聯網技術也被很多地運用到農業的眾多領域。而農業鄰域也是多物聯網技術需求最迫切、難度最大的領域之一本文將從農業物聯網的概念、物聯網在農業中的應用現狀、智能農業系統主要功能這幾個方面對物聯網技術在農業領域的作用進行剖析，從而對農業物聯網的發展提出建議以及展望。只有加強農業物聯網技術集成平台建設，加強農業物聯網產品設備檢測才能進一步優化和改善政策環境，為我國農業物聯網可持續大展提供參考。

一、物聯網在農業中的應用現狀

在關注我國物聯網發展的同時我們也要將目光注視到歐美各國的物聯網發展，歐洲的物聯網被分為很多個層次，且在物聯網的發展過程中，農業以及養殖業的物聯網發展最為重要。為了使得農業發展過程中，農作物的發展情況被第一時間獲知，作物的生長形式、水土狀態以及是否有蟲害，這些在物聯網發展中都是需要解決的細微的問題。在信息傳輸層中，感測器獲取各類數據的功能被放大，信息應用系統將會制定科學的管理模式以及定時定量的肥料施加都體現了對生產過程的嚴格控制。這些年來，為了適應社會經濟結構的變化，歐美一些國家率先開展了農業領域的更新以及變革，實現了物聯網在農業領域的大範圍使用，形成了一批良好的產業化應用模式，推動了相關新型產業的大規模發展。農業物聯網的發展也促進了其他物品在物聯網的發展，為物聯網的全方位發展奠定了基礎。而我國作為一個農業大國，在農業物聯網的發展方面具有較大的需求，為了保證農作物在傳遞過程中的實時消息反饋，物聯網將會滲透到物品的傳輸、檢驗等多個環節，實現成本的節省以及農作物收穫之後的高效流通，在農作物物聯網這個方面還有很多功能正在探索過程中。

1、農業資源利用在農業資源探測以及監控方面，我國可以利用衛星對土地的實時信息進行探測並將探測效果傳遞給各級監測系統，實現信息的整合以及分析，經過層層監控和分析之後，將會最大限度的農業範圍的統籌與規劃。對農作物的事實情況的把握也將會十分清晰而明了。與此同時，為了方便農作物的採集，實現農業資源信息的及時反饋，GPS定位系統也將會運用到農作物的定位之中來。只有這樣才能實現農業資源的不浪費。目前，在農業資源整合、農業資源的探測、土壤成分的檢測以及害蟲的防疫當中都使用了GPS技術，GPS技術也就是定位技術利用衛星，對大面積的農作物能起到很好的檢測作用。為了使得有機農作物的生長更加健康也有利於農作物整體的把握，而且從國外引進的新型技術也可以對農田裡的各種情況都能制定出一套完美的應對政策，對突發情況進行監控並且及時反饋到監控者那裡。特別是如今的農業發展已經進行到一個精細農業的狀態，對由於環境變化引起的農作物的變化都需要有效的應對。在檢測區域中構建基礎網路和安裝感測器，用於採集水溫、PH值、電解質等等多種參數，及時的水況反應能夠將水環境參數上傳至檢測中心並進行分析。

2、農業生態環境監控農業生態環境監控是保證農作物安全以及生態安全的重要基礎，為了對農業生態的環境進行全方位的監控，還需要做到以下幾點。一方面，要加強立法，完善的相關政策法規才能解決在生產過程中的諸多問題。也對許多重要問題的解決提供模範的解決方式。另一方面，在建立農業物聯網的同時，對農業生態環境監測網路的構建也必不可少。因此國家必須要運用高科技手段融合互聯網實現對農業生態的自主監控，為了農業的可持續發展做出自己的努力。我國的生態環境在形勢趨於變好的今天仍然存在很大的問題，因此對環境監控方面仍然不可鬆懈，對大氣環境，對河流污染以及草木覆蓋程度的監控形勢都比較嚴峻。經分析研究后發現，地面監測站與遙感技術的結合是組成我國環境監控的主要手段。在前期衛星不曾覆蓋的地點進行人口測量，在無線感測技術發展的同時開展了無數的網路監測站點。星星之火可以燎原，在星星點點的檢測站的建設下，我國的環境檢測形成了一個巨大的網路，這些系統依靠感測器以及無線通信技術，是我國農業發展的強大後備軍。

3、農業生產精細管理建立農業物聯網的前提是實現對精細農業的管理。只有將農業的生產環節與高新技術發展結合到一起，才能最大限度地為農業的發展帶來幫助。在集成了信息技術以及GPS技術以後，農作物的生產環節變得無限透明，對農業生產信息的獲取，對生產環節的管理以及突發事情的應對決策都顯得十分智能。

二、農業物聯網的應用

1. 產業鏈全程信息追蹤與溯源體系

近年來，國內食品安全問題層出不窮，這些事件引起了社會的極大關注，之所以問題頻發，主要是農產品從生產到銷售缺乏監管，消費者的知情權較少，如果加大對農副產品從生產到流通整個流程的監管，則可以將食品問題概率降至最低，而物聯網技術則可在這方面發揮比較重要的作用，建立從生產―加工―運輸―銷售全過程的監控和追蹤系統，確保農產品的品質和安全。目前國內已經出現了一些應用實例。比如，在成都、青島等地區已經展開豬肉安全工程，給農貿市場的豬肉安裝電子晶元，用來跟蹤豬肉的生產、加工、批發以及零售等各個環節。具體的做法是將電子溯源秤配備給農貿市場的豬肉經營店，消費者在購買豬肉時的收銀條上附帶有食品安全追溯碼，憑藉收銀條上的追溯碼就能查詢生豬來源、屠宰場、質量檢疫等多方面信息。再比如，在北京奧運會期間更是啟用了食品安全追溯系統，通過RFID電子標籤、GPS等技術，將奧運場館就餐人員所消費的食品原材料信息與身份信息與進行關聯，這樣可以從一個運動員的菜譜就能追溯到農田;另外對供應企業從產品加工、物流配送、供貨等過程進行持續監控，包括對奧運食品運輸車輛實行GPS定位，一旦溫濕度超過規定範圍，管理人員就收到報警。食品安全追溯系統既為奧運會的食品供應提供了安全保障，更是奠定了物聯網在中國農業上的廣泛應用的基礎。

2.智能化種植、養殖

眾所周知，溫室內部的二氧化碳濃度、土壤濕度、空氣溫濕度及光照等信息對生產起著至關重要的作用。在溫室中可利用物聯網技術，採用不同的感測器節點來測量基質濕度、成分、溫度、pH 值以及光照強度、空氣濕度、氣壓、二氧化碳濃度等，再通過數據處理，自動控制溫度環境和灌溉、施肥作業，從而給植物生長提供最佳的生長環境。除了對溫室環境進行監控，也可實現信息的分析與處理，將感測器節點替換成無線感測器，這樣能接收無線感測器發出的數據，實現大面積數據的獲取、管理和分析處理，並將處理的結果彙報給用戶。

在水產養殖方面，養殖戶往往特別不願意碰到又悶又濕的天氣，這樣的天氣里魚塘水中的溶氧量會不夠，水中的pH值也可能發生大的變化，水中的氨氮含有量也可能有變化，這都會影響魚的正常生長。在水產養殖中運用物聯網技術可以對水質進行全天24小時監測，包括對水溫、pH值和溶氧量等各項基本參數進行實時監測預警，一旦發現問題，能夠及時自動處理或通過簡訊迅速通知養殖戶。採用物聯網技術后同樣也能解決投食的問題，什麼時候投，投多少會由感測器監測或處理。此外，養殖戶也能可以通過互聯網、手機終端隨時隨地查詢魚塘溶氧量、溫度、水質等情況，從另一個角度來說也降低了養殖戶的工作量，解除了養殖戶常年塘邊值守的痛苦。應用物聯網技術，可達到改善養殖、種植的產品品質，提高經濟效益的目的。

3.農業信息推送

很多人認為農業信息的推送僅僅是指天氣預報的推送。但現代農業的發展需要更多的支持因素，比如前面提到的養殖業使用物聯網，那麼農業主管部門可以匯總所有魚塘的數據，並預測未來一段時間內的數據變化，然後通過簡訊平台向所有水產養殖人員進行簡訊群發，通知到養殖戶做好天氣預警、疾病預警等情況，讓水產養殖戶提前採取應對措施降低損耗。再比如目前黑龍江部分地區已經實現把施肥數據、測土配方通過手機發送給農戶，給農民的播種、施肥提供依據。

三、農業物聯網的技術創新

農業物聯網的技術創新主要表現在以下幾個方面：

1、數據收集：在農作物的生長過程中，對農作物生長環境中的溫度、濕度、PH值、二氧化碳含量都實現了實時監控。在上述所測數值出現超出常態的變化時，監控者可以第一時間發現，並且在物聯網路上找到解決方案，並且對作物生長環境中的設備進行調控。

2、視頻監控：在物聯網迅猛發展的今天，用戶只要擁有一個手機或者電腦等等其他的移動設備，就可以實時關注自己所訂購的農作物的生長情況，也可以根據監控室內的作物實際情況實施遠程想法的傳達。

3、數據存儲：在物聯網監控過程中所產生的農作物的數據往往能反應農作物生長中的種種問題從而為以後農作物的生長提供素材，在農業物聯網中實現一個檔案的存放。

4、數據研究：系統將會在收集到數據之後，第一時間實現報表的製作，讓用戶第一時間感受到農作物的生長情況以及空間分佈情況。

5、遠程控制：由於物聯網的便利性以及可操作性，用戶可以在任何時間、任何地點進行農作物的監控以及對溫度、濕度的操控。

6、錯誤報警：系統將會給用戶許可權設定一些警戒線，超出警戒線，物聯網將會第一時間通知用戶，讓用戶能接觸到農作生長的每一個環節以達到自己的理想生長情況。

四、目前農業中使用物聯網的局限性

1.實現成本較高

雖然感測器的成本近年來有了很大程度的下降，但其應用成本仍偏高，一個濕度感測器要幾百元，一個土壤水分感測器要一千多元，一個溫室全部環境參數感測器要在一萬元左右，對於農民來說仍然是筆很大的投入，所以目前農業物聯網應用還主要集中在一些科研院所、農業企業及政府推動的項目中，要大規模推廣還需要大幅度的降低成本。

2.技術問題

目前感測器可能會由於安裝位置不當而導致數據不準，或者感測器穩定性不好因時間而採集數據發生改變，也有部分無線感測器傳輸信號距離有限、數據傳輸不穩定、維護成本較高。再比如供電問題也不太好解決，若採用太陽能供電，則功率不夠，若使用交流電則絕大部分溫室無電而需重新布放電源線，這些都限制了物聯網在農業中大規模普及。