康憲芝 陳靜 滕岳 高貝貝

(滄州交通學(xué)院，河北 滄州 061000)

近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一出現(xiàn)，國家就出臺了多項政策鼓勵物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展與創(chuàng)新。我國作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，一直注重在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中采用先進的科學(xué)技術(shù)，因此使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義。目前北京、上海、山東、廣東等地區(qū)已經(jīng)建立特色農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范基地，促進了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[1]。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)主要指通過使用各種不同類型的傳感器，采集需要監(jiān)控、互動、連接的信息，并通過各種類型的網(wǎng)絡(luò)接入，實現(xiàn)物與物、物與人的連接，實現(xiàn)感知、識別和管理的智能化，可以讓能夠被獨立尋址的普通對象組成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會生活各個領(lǐng)域有了很多的應(yīng)用空間，物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)主要有以下幾個方面。

1.1 射頻識別技術(shù)

射頻識別技術(shù)是通過射頻信號自動識別特定目標(biāo)并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)非接觸識別。射頻識別技術(shù)和傳統(tǒng)的條形碼相比優(yōu)點突出，不僅能夠防水、耐高溫，使用壽命長；而且能夠自動識別、識別能力強、可實現(xiàn)長距離識別；對得到的數(shù)據(jù)可以加密、存儲信息可以隨時修改，并且可以存儲比較大的數(shù)據(jù)量。該技術(shù)在物流、零售等行業(yè)可以實現(xiàn)全球范圍的物品跟蹤和信息共享。

1.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)智能領(lǐng)域應(yīng)用很廣。傳感器是外部信息獲取的源頭，利用各種類型的傳感器獲取需要的各種物品信息、環(huán)境信息，并把采集到的數(shù)據(jù)進行存儲或根據(jù)實時采集的數(shù)據(jù)進行監(jiān)控和管理。傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要目的就把信息的獲取、處理、傳輸和執(zhí)行集成在一起，可以有效提高系統(tǒng)的自動化和智能化。

1.3 全球定位技術(shù)

1.4 計算機技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是計算機技術(shù)的發(fā)展，能夠使萬物之間互通互聯(lián)。在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，運用計算機技術(shù)將各類傳感器采集的數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控云平臺。通過網(wǎng)絡(luò)把多個成本性能較低的計算實體組成一個具有強大計算能力的系統(tǒng)。

1.5 網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)

通過傳感器網(wǎng)絡(luò)采集到的數(shù)據(jù)信息需要通過網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)進行傳輸。最常使用的通訊技術(shù)有4G通訊技術(shù)及5G通訊技術(shù)，還有非常普及的LORA無線通訊技術(shù)及M2M技術(shù)。在智慧農(nóng)業(yè)中，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)能夠遠(yuǎn)程完成自動化控制，實現(xiàn)人、機、系統(tǒng)的交互，使機器之間能夠在無人干預(yù)的情況下進行通信和操作。

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，5個核心技術(shù)相輔相成。計算機技術(shù)就像大腦處理數(shù)據(jù)進行決策，傳感器網(wǎng)絡(luò)就像神經(jīng)系統(tǒng)感知外界的信息變化，射頻識別技術(shù)就像眼睛獲取周邊信息，全球定位技術(shù)就像人體細(xì)胞，而網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)就像血管傳遞不同信息。無論外界環(huán)境還是物體有任何變化，傳感網(wǎng)絡(luò)都能夠感受到，并把信息傳遞給大腦進行處理和控制。

2 物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 農(nóng)業(yè)智能化種植、養(yǎng)殖

2.1.1 大田基地智慧種植

采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對農(nóng)作物生長過程中的環(huán)境信息、土壤信息、農(nóng)作物信息進行全面的監(jiān)控。要落實全部監(jiān)控智能化要配備衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、進行監(jiān)測的所有傳感器及相應(yīng)的機械設(shè)備。

環(huán)境信息包括大氣的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度以及是否存在有害物質(zhì)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對這些參數(shù)進行實時的監(jiān)測分析，再通過手機或電腦終端對相應(yīng)的機械設(shè)備進行控制可以調(diào)整環(huán)境達到植物最佳的生長狀態(tài)。

土壤環(huán)境是影響農(nóng)作物產(chǎn)量的重要方面，通過對土壤酸堿度、溶解氧含量、電導(dǎo)率、濕度、養(yǎng)分等參數(shù)的實時檢測與分析，結(jié)合所種植農(nóng)作物的不同確定施肥和灌溉的措施。根據(jù)傳感器測得的土壤數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算機的分析，確定灌溉時間、時長，確定施肥量及施肥路線。農(nóng)民可以通過智能設(shè)備進行控制，可以有效節(jié)約水和化肥的使用量。

由于甄峰所提出的理論時間過于久遠(yuǎn)，不適合現(xiàn)在的發(fā)展環(huán)境。同時，我國區(qū)域創(chuàng)新的指標(biāo)體系中知識創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、創(chuàng)新資源投入能力、創(chuàng)新產(chǎn)出、創(chuàng)新環(huán)境投入、人才實現(xiàn)能力和國家政策等多項指標(biāo)都為研究提供了更多的支持。現(xiàn)存的評價體系因缺乏選取協(xié)同性的指標(biāo)，單一的指標(biāo)不能滿足企業(yè)以及多部門的創(chuàng)新，創(chuàng)新的需要加強知識和技術(shù)的融合，多主體、區(qū)域間的合作將成為未來創(chuàng)新發(fā)展的核心。結(jié)合遼寧地區(qū)實際情況，對遼寧地區(qū)區(qū)域創(chuàng)新能力建立指標(biāo)體系，并以遼寧省大連市和鞍山市為例，對兩地的創(chuàng)新能力優(yōu)勢進行比較，進而找到最適合遼寧地區(qū)的區(qū)域創(chuàng)新指標(biāo)。

農(nóng)作物信息監(jiān)測，不同位置的土地上農(nóng)作物生長情況也會存在不同，可以根據(jù)監(jiān)測到的信息規(guī)劃施肥措施。農(nóng)作物生長過程中除了澆水、施肥還有一個非常重要的問題就是防蟲害。隨著5G技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)性能進一步提高，可以根據(jù)大數(shù)據(jù)和高新科技進行精確檢測。通過數(shù)據(jù)分析可以有效預(yù)測蟲害發(fā)生的時間、軌跡，能夠更加有效更加精準(zhǔn)的防治，避免大量使用農(nóng)藥對人體造成傷害。

2.1.2 畜禽養(yǎng)殖

在畜禽安全飼養(yǎng)方面，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠獲取畜禽的生長情況、喂養(yǎng)環(huán)境、防疫用藥情況等信息，可以實現(xiàn)自動化的喂食、喂水及環(huán)境調(diào)節(jié)，及時發(fā)現(xiàn)畜禽生病情況有效防疫，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)檔案對畜禽數(shù)量、繁殖、用藥、飼養(yǎng)等情況做相應(yīng)記錄，作為畜禽產(chǎn)品可以安全溯源的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[2]。同時利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)出的針對養(yǎng)殖場的管理系統(tǒng)，可以對畜禽進行檔案管理、防疫管理、醫(yī)療管理。通過電子標(biāo)簽可以快速獲得每個畜禽的所有養(yǎng)殖信息，可以對養(yǎng)殖生產(chǎn)進行有效的監(jiān)督和管理。

2.1.3 漁業(yè)生態(tài)養(yǎng)殖

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到到漁業(yè)各個環(huán)節(jié)。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，通過對養(yǎng)殖環(huán)境安裝不同類型的傳感器和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備，對水體溫度、溶解氧、pH值、鹽度、濁度等信息進行監(jiān)測，并對測量數(shù)據(jù)進行評估，根據(jù)所得參數(shù)進行智能控制。在海洋漁業(yè)中，可以通過海洋監(jiān)測站、圖像采集系統(tǒng)及衛(wèi)星定位通信技術(shù)監(jiān)測海洋鹽度、溫度、溶氧、浮游生物以及污染物等情況。海洋監(jiān)測漁船無法到達的地方可以通過衛(wèi)星實時傳輸數(shù)據(jù)。對提供海洋漁業(yè)資源信息，防治海洋污染，為海洋突發(fā)事件預(yù)警提供了幫助。

2.2 農(nóng)產(chǎn)品流通及安全溯源

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以給農(nóng)產(chǎn)品提供一個平臺，使農(nóng)產(chǎn)品能夠更好的“賣出去”。與發(fā)達的城市相比，農(nóng)村交通設(shè)施不便，且消息相對閉塞。隨著電商知識越來越普及和政府的大力支持，許多企業(yè)搭建了農(nóng)村物流的大數(shù)據(jù)平臺，農(nóng)資網(wǎng)上商城也逐漸建立，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合電商模式可以給農(nóng)業(yè)的種植、養(yǎng)殖及銷售開啟一個新的篇章，產(chǎn)品信息通過互聯(lián)網(wǎng)可以被更多的消費者看到，能夠更好的銷售出去。

通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以使農(nóng)戶和經(jīng)銷商建立聯(lián)系。經(jīng)銷商可以通過物聯(lián)網(wǎng)了解哪些地方的農(nóng)作物成熟了，哪些地方農(nóng)作物數(shù)量多質(zhì)量好，可以提前和農(nóng)戶做好收購計劃。農(nóng)戶也可以通過物聯(lián)網(wǎng)知道農(nóng)產(chǎn)品的銷路情況，哪些農(nóng)產(chǎn)品過剩不好銷售，哪些農(nóng)產(chǎn)品比較稀缺供應(yīng)不足，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)對經(jīng)銷商進行選擇，根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品銷售情況確定下一季度的種植、養(yǎng)殖計劃，可以有效防止由于農(nóng)產(chǎn)品滯銷帶來的經(jīng)濟損失。

通過物聯(lián)網(wǎng)還可以對農(nóng)產(chǎn)品進行供應(yīng)鏈管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以收集農(nóng)產(chǎn)品種植養(yǎng)殖、生產(chǎn)、加工、存儲、物流及供應(yīng)商等信息，并根據(jù)這些信息對產(chǎn)品的供銷進行系統(tǒng)科學(xué)的管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以賦予農(nóng)產(chǎn)品身份信息，通過條碼、二維碼、射頻識別標(biāo)簽可以使用掃描設(shè)備讀取產(chǎn)品的所有信息，如產(chǎn)地、物流、配送人員，不僅有利于保障食品安全，而且方便實施售后，也為近幾年新冠肺炎疫情的流調(diào)溯源提供了幫助。

2.3 數(shù)據(jù)采集中心

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對農(nóng)業(yè)種植養(yǎng)殖生產(chǎn)銷售過程中的數(shù)據(jù)進行實時采集，可以提高數(shù)據(jù)采集效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量。傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法效率低、誤差大、成本高。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以使數(shù)據(jù)收集更加方便快捷，可以存儲大量數(shù)據(jù)，在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的同時還能有效防止數(shù)據(jù)丟失。由于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)具有實時性和動態(tài)變化性，可以對需要監(jiān)控的對象采用建模的方法進行數(shù)據(jù)整理。使用不同的數(shù)據(jù)流分類方法針對用戶需要了解的側(cè)重點可以得到不同的分類結(jié)果。將計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和統(tǒng)計分析技術(shù)相結(jié)合，建立農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集中心，能夠有效提高工作效率，并保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)存在的問題

3.1 農(nóng)業(yè)種植養(yǎng)殖環(huán)境的問題

農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)和流通有其自身的特點。農(nóng)村的種植養(yǎng)殖環(huán)境一般比較分散、偏遠(yuǎn)。雖然政府投出大量的財力物力來改善農(nóng)村生產(chǎn)生活環(huán)境，但是有些偏遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)作物種植基地、畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖基地環(huán)境復(fù)雜，農(nóng)戶散落，給農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)和運輸帶來很大的不便。農(nóng)產(chǎn)品種植、養(yǎng)殖與季節(jié)息息相關(guān)，不同季節(jié)供需差距較大。物流需要根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品的成熟季節(jié)的不同進行調(diào)整。一些較偏遠(yuǎn)的地區(qū)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境比較差，不能夠搭建云平臺實時讀取數(shù)據(jù)和外界有效交流信息；基礎(chǔ)設(shè)施薄弱的地方電力系統(tǒng)也不完善，電力系統(tǒng)不足導(dǎo)致所有電子設(shè)備都不能正常工作，無法提供物聯(lián)網(wǎng)需要的基本物理條件。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的融合度不夠

雖然我國已經(jīng)建立了許多大田種植基地、畜禽養(yǎng)殖基地、漁業(yè)養(yǎng)殖基地。總體來說物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在種植養(yǎng)殖的應(yīng)用中時間較短，還有許多不足需要在實踐中摸索改進。在一些新的應(yīng)用領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)還處于試驗階段，沒有統(tǒng)一的技術(shù)指標(biāo)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，國內(nèi)出現(xiàn)許多水平不一的云平臺，企業(yè)和用戶很難選擇合適的平臺和供應(yīng)商。部分企業(yè)和種植養(yǎng)殖人員缺乏技術(shù)經(jīng)驗，推廣難度較大。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的融合還需要不斷探索。

3.3 缺少熟悉物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的復(fù)合型人才

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的新興事物，迫切需要既熟悉物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)又懂得現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的復(fù)合型人才。在實際的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，大部分農(nóng)戶文化水平較低，一些種植養(yǎng)殖人員和企業(yè)觀念陳舊不能接受新的科學(xué)技術(shù)，種植養(yǎng)殖過程中僅憑借自身經(jīng)驗，缺少系統(tǒng)的科學(xué)的種植養(yǎng)殖管理理念，缺少相關(guān)技術(shù)的培訓(xùn)，缺少技術(shù)人員給予科學(xué)的種植養(yǎng)殖和管理辦法的技術(shù)支持，很難滿足智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求。缺少能夠?qū)r(nóng)業(yè)種植養(yǎng)殖數(shù)據(jù)的信息分析人才，難以根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)對環(huán)境災(zāi)害、市場需求進行有效分析、科學(xué)判斷。因此，急需專業(yè)水平較高的復(fù)合型人才來推動我國智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展[3]。

4 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢

4.1 物聯(lián)網(wǎng)配套設(shè)施越來越完善

國家正在加大資金投入、引入社會資金加強物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)村的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建立提供良好的電力資源和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。政府已經(jīng)出臺相關(guān)政策大力扶植農(nóng)資電商，以電商的發(fā)展帶動配套體系的不斷完善。

4.2 物聯(lián)網(wǎng)使用越來越普及

國外的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)對地區(qū)環(huán)境的實時監(jiān)控，為農(nóng)業(yè)提供數(shù)據(jù)支持。我國現(xiàn)階段也已經(jīng)建立了很多大田種植基地、畜禽養(yǎng)殖基地、漁業(yè)養(yǎng)殖基地，經(jīng)過不斷的完善也將在我國逐步普及。

要努力降低成本，物聯(lián)網(wǎng)平臺的建設(shè)，大量高精度傳感器的使用，都會提高使用和研發(fā)的成本，而農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的普及降低成本是一項非常重要的前提條件；平臺標(biāo)準(zhǔn)化，目前國內(nèi)存在著大量的云平臺供應(yīng)商，水平參差不齊，因此需要對平臺設(shè)計建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[4]；安全性，通過物聯(lián)網(wǎng)可以快速讀取大量數(shù)據(jù)，并進行處理，提高物聯(lián)網(wǎng)的安全性是非常關(guān)鍵的?？梢酝ㄟ^建立傳感器網(wǎng)絡(luò)秘鑰管理系統(tǒng)，增加無線傳感器安全路由協(xié)議，使用相關(guān)的算法提高物聯(lián)網(wǎng)使用的安全性。

4.3 不斷培養(yǎng)高精尖人才

任何技術(shù)的發(fā)展都離不開相關(guān)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具有一定的綜合性，需要積極培養(yǎng)高素質(zhì)、高水平的專業(yè)人才。要加強對農(nóng)戶的技術(shù)培訓(xùn)，由專業(yè)人員定期對農(nóng)戶進行技術(shù)支持；培養(yǎng)既熟悉物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)又懂得現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的復(fù)合型人才，出臺激勵政策鼓勵大學(xué)生回鄉(xiāng)支持農(nóng)業(yè)發(fā)展建設(shè)[5]。

4.4 “5G+大數(shù)據(jù)+AI技術(shù)”共同發(fā)展

伴隨著大數(shù)據(jù)、5G、AI等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)也將迎來新的契機。隨著無線通訊技術(shù)占比的加大，5G技術(shù)正是面向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智慧農(nóng)業(yè)智慧城市等更廣闊的應(yīng)用，能夠支持更多的智能終端設(shè)備的接入。有數(shù)據(jù)顯示，5G可以做到1km2接入100萬個傳感器進行聯(lián)網(wǎng)。大量的終端接入必然會積累大量的數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對這些數(shù)據(jù)進行分析存儲，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析可以得到更有價值的信息。AI技術(shù)則會根據(jù)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合先進的算法進行優(yōu)化，最終對終端進行反饋。有“5G+大數(shù)據(jù)+AI技術(shù)”的共同支持，物聯(lián)網(wǎng)將不僅僅局限于萬物皆可互聯(lián)，而是可以實現(xiàn)萬物皆可智聯(lián)。

5 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的出現(xiàn)促進了農(nóng)村種植、養(yǎng)殖及生產(chǎn)銷售模式的轉(zhuǎn)變。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以對農(nóng)作物種植、畜禽養(yǎng)殖、漁業(yè)的信息進行有效監(jiān)測和控制，在保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的同時提高產(chǎn)量。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越成熟，信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的范圍越來越廣，借助國家對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的扶持，對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)，智慧農(nóng)業(yè)將得到全面的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)銷售水平必然要上一個新臺階。