種植業(yè)離不開(kāi)澆水、施肥、打藥，農民種地憑經(jīng)驗、靠感覺(jué)，他們面朝黃土背朝天地在田里耕作，并把這些經(jīng)驗和方法一代代相傳。然而這些瓜果蔬菜該不該澆水、施肥、打藥，怎樣才能保持適宜的濃度、溫度、濕度、光照，如何實(shí)行按需供給，這些以往在作物不同生長(cháng)周期憑經(jīng)驗、靠感覺(jué)“模糊”處理的問(wèn)題，農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)始了實(shí)時(shí)定量的把關(guān)。作為集成新一代信息技術(shù)的戰略性新興產(chǎn)業(yè)之一，物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng )造的“種地”模式，已經(jīng)成為彌補傳統農業(yè)弊端的一種新型農業(yè)模式。這種通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)啟的智慧風(fēng)暴，讓農民實(shí)現了“環(huán)境可測、生產(chǎn)可控、質(zhì)量可溯”的目標，確保農產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)關(guān)，引導現代農業(yè)發(fā)展。

什么是農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)?

簡(jiǎn)單說(shuō)，農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（呼和浩特物聯(lián)網(wǎng)）即在大棚控制系統中，運用物聯(lián)網(wǎng)系統的溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、光傳感器、CO2傳感器等設備，檢測環(huán)境中的溫度、相對濕度、PH值、光照強度、土壤養分、CO2濃度等物理量參數，通過(guò)各種儀器儀表實(shí)時(shí)顯示或作為自動(dòng)控制的參變量參與自動(dòng)控制，保證農作物有一個(gè)良好的、適宜的生長(cháng)環(huán)境。遠程控制的實(shí)現使種植人員在辦公室就能對多個(gè)大棚的環(huán)境進(jìn)行監測控制。采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )測量獲得作物生長(cháng)的合適條件，可以為溫室準確調控提供科學(xué)依據，達到增產(chǎn)、提高品質(zhì)、調節生長(cháng)周期、提高經(jīng)濟效益的目的。

對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農業(yè)中的應用，基礎技術(shù)是傳感器網(wǎng)絡(luò )的完善。傳感系統的完善與否直接影響著(zhù)整個(gè)農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運行。

農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)由感知層、傳輸層和處理層構成。感知層的傳感器技術(shù)、條碼技術(shù)、定位等技術(shù)采集的數據信息通過(guò)傳輸層的有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)傳輸到處理層的農業(yè)預測、診斷、控制、決策以及預警等智能化模塊。

一、關(guān)鍵技術(shù)

 1、農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)

感知層主要包括各類(lèi)傳感器及節點(diǎn)技術(shù)、定位系統技術(shù)和條形碼技術(shù)等，實(shí)現對土壤水分、環(huán)境溫濕度、家禽水產(chǎn)健康狀況等信息的采集功能，是農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

目前，光溫水氣熱等環(huán)境傳感器應用相對成熟，土壤傳感器是研究的熱點(diǎn)，通過(guò)電磁波反射或吸收能量水平的大小可判斷土壤結構，根據離子選擇性膜電極與被測離子溶液間的點(diǎn)位輸出可測定土壤里的特定離子。利用光學(xué)和電磁學(xué)原理制成的動(dòng)植物生命信息傳感器也是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。

2、農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)

當前，我國農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的傳輸技術(shù)主要為無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )技術(shù)以及移動(dòng)通信技術(shù)。其中，無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的應用較常見(jiàn)，國外無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )應用已經(jīng)到了實(shí)踐階段。

荷蘭的一個(gè)農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目將無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)應用到馬鈴薯生長(cháng)環(huán)境的監測中，生產(chǎn)者可根據監測結果控制疫病，從而實(shí)現防患于未然。我國農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸技術(shù)處于試驗階段，有學(xué)者構建無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )監控系統，該系統可對種植環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，園區布置的傳感器節點(diǎn)可采集土壤與空氣的溫濕度、CO2 的濃度以及光照強度等參數。

3、農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)處理技術(shù)

農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)處理層的技術(shù)包括云計算、云服務(wù)和模塊決策，這個(gè)層面是將采集的數據信息轉化為實(shí)際的操作，利用控制模型和策略對相關(guān)農業(yè)設施進(jìn)行智能控制，比如打開(kāi)水龍頭、關(guān)閉燈光、自動(dòng)施肥等。

智能決策是預先把經(jīng)驗和專(zhuān)家知識輸入模塊，通過(guò)推理模擬思維，為農業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)參考，比如對農田肥力、灌溉、病蟲(chóng)防治、動(dòng)物飼料配方和園藝設施等方面提供技術(shù)支持。智能預警是以數學(xué)模型為手段，對實(shí)際不正常狀態(tài)進(jìn)行報警，給出危害提醒。

二、核心應用領(lǐng)域

按照監測對象的不同，物聯(lián)網(wǎng)系統可以分為農業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監控物聯(lián)網(wǎng)、動(dòng)植物生命信息監控物聯(lián)網(wǎng)、農機作業(yè)監控物聯(lián)網(wǎng)、農產(chǎn)品品質(zhì)檢測與質(zhì)量追溯物聯(lián)網(wǎng)等。

1、農業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監控物聯(lián)網(wǎng)

農業(yè)生產(chǎn)監控物聯(lián)網(wǎng)，主要指利用傳感器技術(shù)采集和獲取農業(yè)生產(chǎn)環(huán)境各要素信息，如種植業(yè)中的光照、溫濕度，二氧化碳濃度、土壤肥力、土壤含水量等參數，水產(chǎn)養殖業(yè)中的酸堿度、溶解氧、氨、氮、濁度和電導率，畜禽養殖業(yè)中的氨氣、二氧化硫、粉塵等有害物質(zhì)濃度等參數，通過(guò)對采集信息的分析決策來(lái)指導農業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的調控，實(shí)現種養殖業(yè)的高產(chǎn)。

農業(yè)生產(chǎn)環(huán)境復雜，需要在高溫、高濕、低溫、雨水等惡劣多變環(huán)境下連續不間斷運行，且傳感器節點(diǎn)布置稀疏不規則，布線(xiàn)不方便，而無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)簡(jiǎn)單、無(wú)需布線(xiàn)，具有低成本、靈活的優(yōu)勢，成為當前農業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監控系統主要應用方式。

2、動(dòng)植物生命信息監控物聯(lián)網(wǎng)

對植物信息采集的研究主要包括表觀(guān)可視信息的獲取和內在信息的獲取，表觀(guān)信息如作物苗情長(cháng)勢、病蟲(chóng)害、果實(shí)膨大狀況、生物量、莖干直徑、葉面積等信息，內在信息包括葉綠素含量、作物氮素、光合速率、種子活力、葉片溫濕度等，主要監測手段為光譜技術(shù)及圖像分析等;

對動(dòng)物生命信息的監測主要包括動(dòng)物的體溫、體重、行為、運動(dòng)量、取食量、疾病信息等，通過(guò)相關(guān)監測，了解動(dòng)物自身的生理狀況和營(yíng)養狀況以及對外界環(huán)境條件的適應能力，確保動(dòng)物個(gè)體健康生長(cháng)，主要監測手段包括動(dòng)物本體監測傳感器、視頻分析等。

3、智能農機物聯(lián)網(wǎng)

近年來(lái)隨著(zhù)土地流轉的進(jìn)行，農機作業(yè)范圍不斷擴大，農機作業(yè)信息滯后、時(shí)效性差、缺乏有效的監管手段，機收的組織者和參與者對信息快捷、準確、詳細的要求難以滿(mǎn)足等問(wèn)題逐漸突顯。

如何通過(guò)技術(shù)手段有效地進(jìn)行農機作業(yè)遠程監控與調度，提高工作效率和作業(yè)質(zhì)量尤其是保障農機夜間作業(yè)質(zhì)量和農機裝備的智能化水平，是農機物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的迫切需求之一。農機物聯(lián)網(wǎng)主要研究方向包括農機作業(yè)導航自動(dòng)駕駛技術(shù)、農機具遠程監控與調度、農機作業(yè)質(zhì)量監控等方面。

4、農產(chǎn)品質(zhì)量追溯物聯(lián)網(wǎng)

農產(chǎn)品信息感知技術(shù)主要包括農產(chǎn)品顏色、大小、形狀及缺陷損傷等外觀(guān)信息和農產(chǎn)品成熟度、糖度、酸度、硬度、農藥殘留等內在品質(zhì)信息。

農產(chǎn)品質(zhì)量與追溯對農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的運用集中在農產(chǎn)品倉儲及農產(chǎn)品物流配送等環(huán)節，通過(guò)電子數據交換技術(shù)、條形碼技術(shù)和RFID 電子標簽等技術(shù)實(shí)現物品的自動(dòng)識別和出入庫，利用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )對倉儲車(chē)間及物流配送車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，從而實(shí)現主要農產(chǎn)品來(lái)源可追溯，去向可追蹤的目標。

在未來(lái)的農業(yè)生產(chǎn)中，農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統的應用將更加廣泛，農民看到了運用先進(jìn)技術(shù)帶來(lái)的效益，將主動(dòng)選擇適合自己農業(yè)生產(chǎn)的智能化系統，以提高農產(chǎn)品產(chǎn)量、增加收益，并且在未來(lái)的農業(yè)數據處理中，數據處理系統將更加準確化、智能化。隨著(zhù)云計算技術(shù)的不斷成熟，農業(yè)數據更加準確、智能。農業(yè)數據處理系統會(huì )主動(dòng)分析出適合當地種植的品種，及各種品種的優(yōu)劣勢，供農民選擇。