智慧农业（yè）与物（wù）联网之间的联系

摘要：智慧农业是智能农业专家系统（tǒng）的（de）简称，是将科学技（jì）术（shù）融合在（zài）农业发展领域中的具体实（shí）践和应用（yòng）。物联网技术是智慧农业（yè）的核心技术之一，“智慧农业”中的物联网技术可分（fèn）为三种类型： 传感器技（jì）术、信息传输技（jì）术和信息（xī）决（jué）策技（jì）术。智慧农（nóng）业是我国未（wèi）来（lái）农（nóng）业发展（zhǎn）的主要趋势，是未来农业的发展方（fāng）向，随着信息技（jì）术的进一步发（fā）展，物联网技术（shù）会得（dé）到更大范围的（de）应用（yòng）。

物联网可以让农业（yè）具备（bèi）怎样的智慧

随着我国社（shè）会经济的快速发展（zhǎn）以及城乡一体化（huà）建设（shè）的升级，我国新农村建设逐（zhú）步（bù）向智慧（huì）农业发展（zhǎn），呈（chéng）现（xiàn）出全（quán）面智慧农业建设的新（xīn）气象（xiàng）［1］。智慧农业是充分应用现（xiàn）代信息技术成果，实现（xiàn）农业可视（shì）化（huà）远程诊断、远程控制、灾（zāi）变预（yù）警等智能管理的过程。物（wù）联网技术则是（shì）智慧农（nóng）业的（de）核心技术之一［2］。

1 什（shí）么（me）是“智慧农（nóng）业”

智慧农业是智能农业专家系统（tǒng）的简称，一般是指利用（yòng）物联网（wǎng）技（jì）术、“5S”技术、云（yún）计算技术和大（dà）数据等信息化（huà）技术实现“三农”产（chǎn）业的数字化、智（zhì）能（néng）化（huà）、低碳化（huà）、生态化（huà）、集约（yuē）化，从空间、组（zǔ）织、管理整合（hé）现有农业基础设施、通信设（shè）备和信息（xī）化设（shè）施，使农业实现高（gāo）效（xiào）、聪（cōng）明（míng）、智慧、精细的和谐发展和可（kě）持（chí）续生（shēng）态发展，是将（jiāng）科学（xué）技术融合在农业发展领（lǐng）域中的具体实践和应用［3-5］。具体来讲（jiǎng），李辉等［6］指出，智慧农业是（shì）利用现代（dài）计算机技术和互（hù）联网手段与（yǔ）平台，通过专家经（jīng）验和（hé）专家系（xì）统的指导，定量数字化模拟、加工与决策，使得农（nóng）作物生长与产（chǎn）供销全过程智能化、数字化和信息化，实（shí）现农（nóng）业（yè）信息采集（jí）、加工、处理（lǐ）和（hé）评价（jià）分析现代（dài）化、科（kē）学化和智能化的（de）目标，是我国农（nóng）业未来（lái）发展的方向之一，是实（shí）现农业现代化重要举（jǔ）措之一。在此基础上，又提出了构建智慧农业理论体系和结构及应（yīng）用措施［7］。

2 什么是“物联网”

物联网（wǎng）（the Internet of Things，简称IoT）的概念是在1999年提（tí）出的，2005年国际电信联盟（méng）（ITU）发布（bù）的ITU互联网报告（gào），对物联网（wǎng）做了如下定义：通过二维码识读设备、射频识别（RFID）装置、红外感（gǎn）应器、全球定位（wèi）系统（tǒng）和激光（guāng）扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把（bǎ）任何物品与互联网相连接（jiē），进（jìn）行（háng）信息交换和通信，以实现智（zhì）能化识别、定位、跟踪、监控和（hé）管理（lǐ）的一种网络［8］。物联网被列为我国五大新兴战略性产业（yè）之（zhī）一，目前，物（wù）联网技术（shù）已经在智慧农业领（lǐng）域得到（dào）了广泛的（de）应（yīng）用（yòng）［9］。

3 物联（lián）网技术（shù）在农业中的应用现状

现在，网络技术已（yǐ）经告别了城市独有专享的这一现象，已经逐（zhú）步（bù）进入到了村镇。在我国一些较为（wéi）发达的村镇已经出现了光（guāng）纤网络，网络（luò）电视也逐步入户，基本上实现了网络技术的普（pǔ）及。网（wǎng）络技术的普及，为我国智慧农业的发展奠（diàn）定了技术基（jī）础（chǔ），为广（guǎng）大（dà）民众提供了（le）良好的农作物销售渠道和（hé）农产品研究的数（shù）据信息，进一步（bù）提高了农作物生产的效（xiào）率。与此同时，也帮助了广大（dà）农民群众解决（jué）了农作物（wù）销售难（nán）这一问（wèn）题，有利（lì）于帮助农（nóng）民群众增收［10］。

目前 “智慧（huì）农（nóng）业”中的物联网技术可分为三种类型（xíng）：传（chuán）感器技术、信息传输技术和信息决策技（jì）术。

3.1 传感（gǎn）器技（jì）术

用作农业的传（chuán）感器技术（shù）是 “智慧农业”的技术基础和保障，它实（shí）现（xiàn）了信息（xī）的即时采（cǎi）集、记录和传输，使农业设备和装备智（zhì）能（néng）化。当下被（bèi）重点关注（zhù）和投入使（shǐ）用的传感器技术有：MEMS 微传感器技（jì）术、光纤传感器技术、高（gāo）光谱（pǔ）检测分析技术以及仿（fǎng）生（shēng）传（chuán）感器技术等［11］。这些传感器技术可以实（shí）现（xiàn） “智慧农业”全（quán）链条的（de）数据（jù）采集、监测和传输。在产前阶段，对农业环（huán）境以及种苗选育等进行全方位（wèi）数据采（cǎi）集和对（duì）比（bǐ）。比如检测空气、温室气体（tǐ）中的（de）O2、CO2、CH4 、C2H4等的浓度，监测（cè）土壤的温度、湿（shī）度、水分、肥（féi）力等（děng），保证环境条件达到种（zhǒng）植（zhí）、放养和培育的最佳状态（tài），并运用GPS 导（dǎo）航精量（liàng）播种，精确田间管理;在（zài）产（chǎn）中（zhōng）阶段，采用（yòng）RFID （ 射频识（shí）别） 、GIS （ 地理信息系（xì）统（tǒng）） 、GPS （ 全球定位系统） 等技术（shù），对动植物（wù）的生长（zhǎng）状况，活动位置，疫（yì）病预警、治疗和监测（cè），灾害（hài）的预警和（hé）防（fáng）治等信息及数（shù）据进行（háng）全（quán）天候（hòu）、即时性的反（fǎn）馈、分（fèn）析和记录;在产后阶段，对采摘、收获、出（chū）栏、加工等过（guò）程进行持续性数据采集，为之后的（de）销售和交易链条提供（gòng）信息（xī）［12］。

可以说（shuō），传感器技术是“智慧农业”数字（zì）化、精准（zhǔn）化、智（zhì）能（néng）化的最关键因素。

3.2 信息传输（shū）技术（shù）

传（chuán）感器技术的（de）成熟和铺（pù）开（kāi）依（yī）赖（lài）于稳定（dìng）的信息传（chuán）输技术，目（mù）前主要（yào）是无线传感器网（wǎng）络（luò）（WSN）技术在“智慧农业”中（zhōng）广泛地应用。WSN 技术将物理世界与信息世（shì）界（jiè）融为一（yī）体，以数据为中心，实现（xiàn）物与物、物与人的全新（xīn）交互。传感（gǎn）器（qì）网络通（tōng）常由随机部（bù）署在感知区域的大量资源受限的节点组成。这些（xiē）节点通过自组织（zhī）方（fāng）式构（gòu）成无线网络，以协（xié）作方式感知（zhī）、采集（jí）和（hé）处（chù）理（lǐ）网络覆盖区域中特定的（de）信息，观察者（zhě）可以随时（shí）对任意地点的数据进行（háng）采集、处理（lǐ）和（hé）分析［13］。

3.3 信息处（chù）理技术

信息处（chù）理技术（shù）是物联（lián）网（wǎng）技（jì）术的最（zuì）后环节，也是智（zhì）慧农业实现（xiàn）自动控制的基础，应用（yòng）的技术有云（yún）计（jì）算、决策支持系（xì）统、 专家系统（tǒng）、地（dì）理（lǐ）信息系统、智能（néng）控制技术等技（jì）术［14］。

3.3.1 云计（jì）算

云计算是指将计算任（rèn）务分（fèn）布在资（zī）源池上，使（shǐ）应用系统实现根据需（xū）要获取（qǔ）存（cún）储（chǔ）空间及软件服务（wù）。面对智慧（huì）农业（yè）中的大（dà）量数据，云计算可以实现信息存储资源和计算能力的分布式共享，超级强大的（de）信息处（chù）理能力能为大量（liàng）信息的处理提供支（zhī）撑［15］。

近年来，我（wǒ）国开始（shǐ）将（jiāng）云计算应用于农（nóng）业生（shēng）产中（zhōng），并对其在农业相（xiàng）关领域的应用进行了研究（jiū）。目前农业云（yún）体验平台包括农（nóng）业信（xìn）息智能（néng）搜（sōu）索与（yǔ）服务（wù）平台和绿云格（gé）平台，通（tōng）过这（zhè）2个平台能够（gòu）实现农业市（shì）场信息和实（shí）用技术的（de）准确（què）获取与分析，为（wéi）农（nóng）业（yè）主管部门、企业及农（nóng）户个人提（tí）供个性化检索，同时提供全方位的农业生（shēng）产（chǎn）环境远程管（guǎn）理服务（wù）［16-20］。

3.3.2 决策（cè）支持系统

决策支持系（xì）统以人机（jī）交互方式进行半结（jié）构（gòu）化或（huò）非结构化决（jué）策。农业决策支持系统在农业（yè）节水灌溉优化、大型养（yǎng）鸡厂管理、小（xiǎo）麦栽培（péi）、饲料配方优化（huà）设计（jì）、农机（jī）化信息管理、土（tǔ）壤信息系统管（guǎn）理（lǐ）上进行了广（guǎng）泛应（yīng）用研究［21］。农业决策（cè）支持系统可对地（dì）方农业生产过程（chéng）进行分析和（hé）模拟，预测（cè）不同（tóng）决策方案的效果与（yǔ）效益，从而优化农业生产决策。目前决策（cè）支持系统技术在农（nóng）业结构优化（huà）、产量预（yù）测及（jí）潜力分析、确定农业投资规模（mó）等（děng）方面得到广（guǎng）泛应用［22］。

3.3.3 专家系统

专家系（xì）统模拟人（rén）类专家解决各种复杂的实际问题，具（jù）有与专家水平相同的解（jiě）决问题（tí）的能力。该（gāi）系统在利用（yòng）农业（yè）专家多年积累的知识与经验的基础上（shàng），对需要解决的农业问题进行分析判断，提出决策，使计算机在农业生（shēng）产中（zhōng）起到（dào）人类农业专家（jiā）的作用［19］。例如（rú）专（zhuān）家系统在榨菜病虫（chóng）害防治中的应用，为农户和科技人员（yuán）提供了病虫害信息（xī）交流平台，为菜农提（tí）供了病虫害防治的科学指导，现实（shí）意（yì）义显著［20］。

3.3.4 地（dì）理信息系统（tǒng）

地理信息（xī）系（xì）统（tǒng）主要用于建立自然条件、 生（shēng）产条件、土壤（rǎng）数据、作（zuò）物病虫草害发展趋势、作（zuò）物产量等（děng）的空间（jiān）信（xìn）息数据库（kù），为分（fèn）析差异性和实（shí）施调控提供决策方案［17］。利用地理信（xìn）息系（xì）统进行土壤适宜性评价就是（shì）将（jiāng）土壤质地、类型（xíng）、氮磷钾含量、有（yǒu）机（jī）质含量等土（tǔ）地数据进行整合，并赋予权重，再进行分（fèn）析运算，生成（chéng）土壤适（shì）宜（yí）性评价图，也可建立数学（xué）模型，实现（xiàn）土地适宜性的分级［18］。

3.3.5 智（zhì）能控制技术

智能（néng）控制技术主要用（yòng）来解决（jué）用（yòng）传统方法无法顺利解（jiě）决的复杂问题。目前智能控制技（jì）术的主要研究方向包（bāo）括神经网络控制、模糊控制、综（zōng）合智能控制技术（shù），并在设施园艺、大（dà）田种植、畜禽养殖等方（fāng）面（miàn）得到初（chū）步应用［22］。

4 展望

智慧农业是我（wǒ）国（guó）未来农业发展的主（zhǔ）要趋（qū）势，是（shì）未来农业（yè）的发展方向，随着信（xìn）息技术的进一（yī）步发展（zhǎn），物联网（wǎng）技术会得到更大（dà）范围（wéi）的应用。现在，已（yǐ）经可（kě）以（yǐ）看到物联网技术为智（zhì）慧农业带来更多的智能化和信息化，而现在要做的就是（shì）提（tí）升农业物联网的自（zì）主（zhǔ）创新能力，加快低成本（běn）、高可靠性、 使用期限长的（de）传感（gǎn）器开发，加强Zig-Bee技术等新型无线传输技术在农（nóng）业上的应用研（yán）究，提升（shēng）智能决策系统（tǒng）的实用性和可靠性（xìng），通过单项技术突（tū）破（pò）与多项技术集成应用（yòng）并举，加快（kuài）技术研（yán）发和应用的步伐，使基于物联（lián）网的（de）智慧农业可以在（zài）农村地（dì）区大范围使用，这是我（wǒ）国未来农业的趋势和目标［14］。未来，物联网必将（jiāng）让农（nóng）业拥有更（gèng）多“智（zhì）慧”。