农业物联网研究与应用现状及发展对策研究

分类：论文范文 发表时间：2020-12-29 10:32

　　摘要:农业物联网是新一代信息技术在农业领域的高度集成和综合运用，对我国农业信息化发展具有重要引领作用，改变了传统农业生产方式，促进了农业向智能化、精细化方向的转变。本文对农业物联网概念和技术体系构成进行了分析，总结了国内外农业物联网感知技术、通讯传输技术和应用关键技术的研究进展，分析了我国农业物联网发展的主要问题，从研究重点、发展布局、推进路径、应用模式和可持续发展机制等方面，提出了我国农业物联网应用发展的对策。

　　关键词:农业物联网传感器发展现状发展对策

　　引言

　　物联网概念于1999年由美国麻省理工学院提出［1］。2008年底，IBM向美国政府提出“智慧地球”战略后，物联网迅速得到很多国家的高度关注［2］。2009年，欧盟提出“物联网行动计划”，日本政府启动“i-Japan战略2015”，韩国颁布《物联网基础设施构建基本规划》［3］。我国高度重视物联网技术发展，将物联网作为国家战略性新兴产业的一项重要组成内容，采取了多项政策性措施全面推动其在各行业应用发展［4－5］。2013年，国务院发布《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》，并启动实施包括顶层设计、标准制定、技术研发、应用推广、产业支撑、商业模式、安全保障、政策法规和人才培养等方面的10个物联网发展专项行动计划。农业是物联网重要的应用领域，物联网技术与农业生产、经营、管理、服务全产业链的深度融合，对改造传统农业、提升农业现代化水平具有重要意义［3－7］。

　　1农业物联网技术研究进展

　　1.1农业物联网技术组成

　　农业物联网由感知层、传输层和应用层构成(如图1)［6］。其中感知层由各种感知器和传感器节点组成，实现对土壤水分、苗情长势等农业对象或动植物行为等过程的信息获取;传输层主要是将感知层获取的各类数据信息，通过有线或无线方式传输到应用层;应用层主要进行信息处理、建模和决策，实现对农业生产过程的管理控制［6］。1.2农业物联网感知技术

　　感知技术是农业物联网的关键，传感器是感知技术的核心［6］。近年来，农业传感器技术发展很快(表1)，概括起来主要包括农业环境传感器［8－32］和农业动植物本体(生命)信息传感器［8，33－53］。目前，光温水气热等常规环境传感器已比较成熟，土壤传感器是研究的重点［7］。从原理方法上，电子和电磁学方法用于测量土壤电阻、电导率、电容等参数，但受土壤组成影响较大［9，13，19］;通过电磁波测量土电磁反射或吸收能量水平的方法可对土壤结构和物理化学性质进行测量［10，13，29］;电化学方法(通过离子选择性膜电极与被测离子溶液间的电位输出)可测量土壤中的某些离子，但需依赖一定的制样过程［13］。由于土壤的组成复杂、物理化学性质各异，土壤氮素的快速和原位测量传感器是国际上的难点［13］。动植物生命体信息传感器也是传感器研究的难点，目前主要采用光学和电磁学等物理学原理，根据被测对象性质和特点不同，选择从X射线到超声波不同敏感波段进行检测，由检测到的物理参量通过模型间接计算出反映动植物生命特征的生理(形态)生化参量，但由于动植物生命过程非常复杂，要实现动植物生命信息准确探测感知，必须在生命过程的物理表征机理和计量模型上实现突破［33，36，40］。

　　2我国农业物联网应用发展存在问题

　　(1)农业物联网技术应用的局限性［4］我国目前农业物联网技术应用更多体现在环境信息感知、数据传输和监测环节，终端的智能控制应用环节较少，有感知无决策、有决策无控制的单环节应用比较普遍，尚未形成“感知-决策-控制”的应用“闭环”，从而大大降低了农业物联网对改造传统农业的作用。

　　(2)农业物联网实用技术产品缺乏［5］农业相对于其他领域，由于农业动植物的生命特征、农业系统环境的开放性和复杂性，加之应用对象经济条件的限制，对农业物联网技术产品提出了更高的要求。根据对我国不同的农业物联网技术用户群分析，目前急需研制动植物生命信息感知技术产品，适合农村不同地理环境的高通量、低资费的信息通讯技术，支持闭环控制应用的终端技术，提高农业物联网技术产品的经济性、稳定性、适用性、准确性、可靠性。

　　3我国农业物联网发展对策

　　我国正处于工业化、信息化、城镇化、农业现代化“四化”同步发展的关键时期。农业物联网对改造我国传统农业、发展现代农业具有重要作用［6］。今后我国农业物联网应用发展思路(表4)，需要紧密围绕发展现代农业的重大需求，按照“两头(感知和应用)突破、中间(通讯传输)跨越”的发展思路，重点突破农业专用传感器瓶颈性科学技术难题，加强农业传感器(网络)新材料、新原理、新方法和新622农业机械学报2014年产品研究，加强物联网技术在农业资源和生态环境监测、精细农牧业生产管理、农产品与食品安全管理和溯源等领域应用，重点突破农业大数据智能化信息处理挖掘技术、云计算和云服务技术，面向不同应用对象，构建农业知识决策模型和阈值控制模型，开发智能化和低成本的终端应用技术装备，在重点区域和典型产业进行应用示范，促进农业物联网技术产业健康有序发展［5，80－83］

　　参考文献

　　1BiggsP，SrivastavaL．ITUInternetreports2005:theinternetofthings［M］．Geverna:InternationalTelecommunicationUnion，2005．

　　2CommissionoftheEuropeanCommunities．Internetofthings—anactionplanforEurope［S］．Brussels:CommissionoftheEuropeanCommunities，2009．

　　3CommissionIDE．Internetofthings．strategicresearchroadmap［C］．CommissionIDE，2009．

　　4汪懋华．物联网农业领域应用发展对现代科学仪器的需求［J］．现代科学仪器，2010(3):5－6．

　　5赵春江．物联网技术在农业领域的应用［Z］．

　　作者葛文杰1赵春江2，

　　推荐阅读：农业互联网发展现状及趋势探讨

上一篇：陇东黄土高原农业生态效率的时空演变分析 下一篇：小农户和现代农业发展有机衔接