智慧农业与物（wù）联网之（zhī）间的联系

摘要：智慧农业是（shì）智能（néng）农业专家系（xì）统的简称（chēng），是将（jiāng）科学（xué）技术融合（hé）在（zài）农（nóng）业发（fā）展领域中的具（jù）体实（shí）践和（hé）应用。物联网技术是（shì）智（zhì）慧农业（yè）的核心技术之一，“智慧农业”中的物联（lián）网（wǎng）技术可分为三（sān）种类（lèi）型： 传感器技术、信息传输技术和信息决策技术。智慧农（nóng）业是我国未来农业发展的主要（yào）趋势（shì），是未来农业的发展方（fāng）向，随着信息技术（shù）的进一（yī）步发展，物（wù）联网技术会（huì）得到更大范围的应用。

物联网可以让（ràng）农业具备怎样的智（zhì）慧

随（suí）着（zhe）我国社会经（jīng）济的快速发展以及城乡一体化建设的升级，我国新农（nóng）村建设逐（zhú）步向智慧（huì）农业（yè）发展，呈现出全面智慧农业建设的新气象［1］。智慧农业是充（chōng）分应用现代（dài）信息技术成（chéng）果，实现农（nóng）业可（kě）视化远程诊（zhěn）断、远程控制、灾变（biàn）预（yù）警（jǐng）等智能管理的过（guò）程。物联网技术则是智慧农（nóng）业（yè）的核心技术（shù）之一［2］。

1 什么是（shì）“智慧（huì）农业（yè）”

智慧农业是智能农业专家系统的简称，一（yī）般（bān）是（shì）指利用物联网技术、“5S”技（jì）术、云计算技术和大数据等信息化技术（shù）实现“三（sān）农”产业的数字化、智能化、低碳化、生态化、集约化，从空间、组织、管理整合现有农业（yè）基础设施、通（tōng）信设（shè）备（bèi）和信息化设（shè）施，使（shǐ）农业实现高（gāo）效、聪明、智慧、精细（xì）的和谐发展和可持续生态发（fā）展，是将科学技术融（róng）合在农（nóng）业发展领域（yù）中的具（jù）体实（shí）践和应用（yòng）［3-5］。具（jù）体来讲，李（lǐ）辉等［6］指出，智慧（huì）农（nóng）业是利用现（xiàn）代计算机技术和（hé）互联网手段（duàn）与平台，通过专家经验和专家（jiā）系统的（de）指（zhǐ）导，定量（liàng）数字化模拟、加工与（yǔ）决策，使（shǐ）得（dé）农作物生长与产（chǎn）供销全过程（chéng）智能化、数字化（huà）和信息化（huà），实现农（nóng）业（yè）信（xìn）息采集、加工、处理和评价分析现代化、科学化（huà）和智能化（huà）的目（mù）标，是我国农业（yè）未来发展的方向之一，是实现农业现（xiàn）代化重要举措（cuò）之一。在此基（jī）础上，又提出了构（gòu）建智慧农业理论体系和结构及应用措施［7］。

2 什么（me）是“物（wù）联网（wǎng）”

物联（lián）网（the Internet of Things，简称IoT）的（de）概（gài）念是在（zài）1999年提出的，2005年国际电信联盟（ITU）发布的ITU互联（lián）网报告，对物联（lián）网做了如下定义：通过（guò）二维码识读设备、射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感（gǎn）设备，按约定的（de）协议（yì），把任何物品与互联（lián）网相连（lián）接，进行信息交换（huàn）和通信，以实现智能化识（shí）别、定位、跟踪、监控和（hé）管理的一种网（wǎng）络［8］。物联网被列为我国五大新兴战（zhàn）略（luè）性产业之一，目前，物联网技（jì）术已（yǐ）经在智（zhì）慧（huì）农业领域得到了广泛的应（yīng）用（yòng）［9］。

3 物联网技术（shù）在农（nóng）业中的应用现状

现在，网（wǎng）络（luò）技（jì）术已经告（gào）别（bié）了城（chéng）市独有专享的这一现象，已（yǐ）经（jīng）逐步进入到了村镇。在我国一些较为（wéi）发达的村镇已经出现了光纤网络，网络电视（shì）也逐步入（rù）户，基本上实现（xiàn）了网（wǎng）络技术的普及。网络技术的（de）普及（jí），为我（wǒ）国智（zhì）慧农（nóng）业的发展奠（diàn）定了技（jì）术基础，为广大民众提（tí）供（gòng）了良（liáng）好的农作物销（xiāo）售渠（qú）道和农产（chǎn）品研（yán）究的数（shù）据（jù）信（xìn）息，进一步提高（gāo）了农作物生产的效率。与此同时，也帮助了广大农民群众解决了农作物销售难这一问题，有利于（yú）帮（bāng）助农民群众增收［10］。

目前（qián） “智慧农（nóng）业”中的物（wù）联网技术可分为三种类型：传感器技术、信息传输技术和信（xìn）息决策技术。

3.1 传感器技术

用作农业的传感器技术是 “智慧农业”的技术基（jī）础和保障（zhàng），它实现了信息的即时采集（jí）、记录（lù）和传输，使农（nóng）业设备和装备智能化。当（dāng）下被重点关注和投入使（shǐ）用的传感器技术有：MEMS 微（wēi）传感（gǎn）器技术、光纤（xiān）传感器技（jì）术、高光（guāng）谱检测分（fèn）析技术以（yǐ）及仿生传感器（qì）技（jì）术等（děng）［11］。这些传感器技（jì）术可以实现 “智慧农业”全链条的数据采集、监测和传输。在产前阶段，对农业环境以（yǐ）及（jí）种苗选育等进行全方位数据（jù）采集和对比。比如（rú）检测空气、温室气体中的O2、CO2、CH4 、C2H4等的浓度，监测土壤（rǎng）的温度、湿度（dù）、水分、肥力等，保证环境条件（jiàn）达到种植、放养和（hé）培育的最佳状态，并运用GPS 导（dǎo）航（háng）精量播（bō）种，精（jīng）确田间管理（lǐ）;在产（chǎn）中（zhōng）阶段，采（cǎi）用RFID （ 射频识别（bié）） 、GIS （ 地理信息系统） 、GPS （ 全球定位系统） 等技术（shù），对动（dòng）植物的（de）生长状况，活动位置，疫病预警、治疗和监测（cè），灾（zāi）害的预警和防治等信（xìn）息及数据进行（háng）全天候、即时性的反馈、分析和（hé）记录;在（zài）产后阶（jiē）段，对采（cǎi）摘（zhāi）、收获（huò）、出栏、加工（gōng）等过（guò）程进行持续性数（shù）据采集，为之后（hòu）的销售和交易链条（tiáo）提供信（xìn）息［12］。

可以说，传（chuán）感器技（jì）术是“智（zhì）慧农业”数（shù）字化、精准化（huà）、智能化的最关键因素（sù）。

3.2 信息传输技术

传感（gǎn）器技术（shù）的成熟和铺（pù）开（kāi）依赖于稳定的（de）信息传输技术，目前主要是无（wú）线（xiàn）传感器网络（WSN）技术在“智慧（huì）农业”中广泛地应用。WSN 技术将物理世界与信息世界融为（wéi）一（yī）体，以数（shù）据（jù）为中心，实（shí）现物与物、物与人的全（quán）新交互。传感器网络（luò）通常由随（suí）机部署在感知区域的大量资（zī）源受限（xiàn）的节点组成。这些节点通过自组织方式构成无线（xiàn）网络，以协作（zuò）方（fāng）式感知（zhī）、采集和处理网（wǎng）络（luò）覆（fù）盖（gài）区域中特定的信息，观察者可以随时对任意地点（diǎn）的数（shù）据进行（háng）采集、处理和分析［13］。

3.3 信息处理技术

信息处理技术（shù）是物（wù）联网技（jì）术的（de）最（zuì）后环（huán）节，也是智（zhì）慧农（nóng）业实现自（zì）动（dòng）控制的基（jī）础，应（yīng）用的技术有云计算、决策支持系（xì）统、 专家系统、地理信息（xī）系统、智能控制技术等（děng）技术［14］。

3.3.1 云计（jì）算（suàn）

云计算是指将计算任务分布（bù）在资源池上，使应用系统实（shí）现根据（jù）需（xū）要获取存储空间及（jí）软件服务。面（miàn）对智慧（huì）农业中（zhōng）的大量（liàng）数据，云计算可以实现信息存储资源和计算能力（lì）的分（fèn）布式共享，超级强大的信息处理能力（lì）能为大量信息的处理提（tí）供支撑［15］。

近年来，我国开始将云计算应用（yòng）于农业生产中（zhōng），并（bìng）对其（qí）在农业相关领域的应用进行（háng）了研（yán）究。目前（qián）农业云（yún）体验平台包括（kuò）农业信息智能（néng）搜索（suǒ）与服务平台和绿（lǜ）云格平（píng）台，通过这（zhè）2个平台能够实现农业市（shì）场信息和实用技（jì）术的（de）准确获取与分析，为（wéi）农业主管部门、企业及农户个人提供个性化（huà）检索，同时提供全方位的农业生产环境（jìng）远（yuǎn）程管理（lǐ）服（fú）务［16-20］。

3.3.2 决策支持系（xì）统

决策支持（chí）系统以人机交互方（fāng）式进行半结（jié）构化（huà）或非结（jié）构化决策。农业决策支持系统在农（nóng）业节水灌（guàn）溉优化、大型养（yǎng）鸡厂管理（lǐ）、小麦栽培、饲料配方优化设计、农机化信息管理、土壤信（xìn）息（xī）系（xì）统管理上（shàng）进行了广（guǎng）泛应用研究［21］。农业决策（cè）支持系统可对地方（fāng）农业生产（chǎn）过程进行分析（xī）和模拟，预测不同决策方（fāng）案的效（xiào）果与效益（yì），从而优化农（nóng）业生产决策。目（mù）前决策支持系统技（jì）术在农业（yè）结（jié）构优化、产量预（yù）测（cè）及潜力分析、确定农（nóng）业投资规模等方面得到（dào）广泛应用［22］。

3.3.3 专家系统

专家系统模拟人类专家解决各种复杂（zá）的实际问题（tí），具有与专家水平相同（tóng）的解决问题的能力。该（gāi）系统在利用农业（yè）专（zhuān）家多年积累的知识与（yǔ）经验的基础上，对需要解决的（de）农业问题进（jìn）行分析判断，提出决（jué）策，使计算机在农业生产中起到人（rén）类农业专家的作（zuò）用［19］。例（lì）如专家系统（tǒng）在（zài）榨菜（cài）病虫害防治中的应用，为农户和科技人员提供了病虫害信息（xī）交流平（píng）台，为菜（cài）农（nóng）提（tí）供了病虫害（hài）防治的科（kē）学（xué）指（zhǐ）导（dǎo），现实意义显著［20］。

3.3.4 地理信息（xī）系统

地理信（xìn）息系统（tǒng）主要用于建立自然条件、 生产条件、土壤数据（jù）、作物病虫（chóng）草害发展趋势、作（zuò）物产量等的（de）空间信息数据库，为分析差异（yì）性（xìng）和（hé）实施调控提供决策方案［17］。利用地理信息（xī）系统进行土壤（rǎng）适宜性（xìng）评（píng）价（jià）就是（shì）将土壤质地、类型、氮磷钾含量、有（yǒu）机质含量等土地数据（jù）进（jìn）行（háng）整合，并赋予（yǔ）权重，再进行分析运算，生成土壤（rǎng）适宜性评价图，也可建立数（shù）学模型，实现（xiàn）土地适宜性（xìng）的分级［18］。

3.3.5 智能（néng）控制技（jì）术

智能控制技术主要用来解决（jué）用传统方（fāng）法无法顺利解决的复杂问题（tí）。目前智（zhì）能控制技（jì）术的主要（yào）研究方向包括神经网络控制、模（mó）糊控制、综合智能控制技术（shù），并在（zài）设施园艺、大田（tián）种植、畜禽养（yǎng）殖等（děng）方面得到初步应（yīng）用（yòng）［22］。

4 展望

智（zhì）慧农业是我国未来农业发展的主（zhǔ）要趋势，是（shì）未来农业的发（fā）展（zhǎn）方向，随着信息技术的进一步发（fā）展，物联（lián）网技术会得（dé）到更大范围的应用。现在，已（yǐ）经可以看到物（wù）联（lián）网技术为智慧农业带来（lái）更（gèng）多的智能化和信息化，而（ér）现（xiàn）在要做（zuò）的就是（shì）提升农（nóng）业物联网的自主创新能（néng）力，加快低成本、高可靠性、 使用期限（xiàn）长的传感器开发，加强Zig-Bee技术等新型无线传输技术在农业上的应用研究，提升智能决策（cè）系（xì）统（tǒng）的实用性和可靠性，通过单（dān）项（xiàng）技（jì）术突破与多（duō）项技术集（jí）成应用并举，加快技术研发和应用（yòng）的步伐（fá），使基于物联网（wǎng）的智慧农业可以在农（nóng）村地区大范围使用，这是（shì）我国未来农业的趋势（shì）和目标［14］。未（wèi）来，物联网必将让农业拥有更多“智慧”。