智慧农业与物联（lián）网之间的联系

摘要（yào）：智慧（huì）农业是（shì）智能农业专家系统的简称，是将科学（xué）技术融合在农业发展领（lǐng）域（yù）中的具（jù）体实践和（hé）应用（yòng）。物联网技术是智（zhì）慧（huì）农业的（de）核心技术（shù）之一，“智（zhì）慧农业”中的物联网技术可分为三种类型： 传感器（qì）技（jì）术、信息传（chuán）输技（jì）术和信息决策技术。智（zhì）慧农业是我国未（wèi）来农业（yè）发展的主要趋（qū）势，是未（wèi）来农业的（de）发展方向，随着（zhe）信息（xī）技术的进一步发展（zhǎn），物（wù）联网技术（shù）会得到更大（dà）范围的（de）应用。

物联网可以让农业具备怎样的智慧（huì）

随着（zhe）我国社会经济（jì）的（de）快速发（fā）展以及城乡一体化建（jiàn）设的（de）升级，我国新农村建设逐（zhú）步（bù）向智（zhì）慧（huì）农业发展，呈现出全（quán）面智（zhì）慧（huì）农业（yè）建设的新气象（xiàng）［1］。智慧农业（yè）是充分应用现代信息技术成果，实现农业可视化远程诊（zhěn）断、远程控制、灾变预警等智能管理的过程。物联（lián）网技术则是智慧农业的核心技术（shù）之一［2］。

1 什么是（shì）“智慧（huì）农业”

智（zhì）慧（huì）农业（yè）是智能农业专家（jiā）系统的简称，一般是指利用物联网技术、“5S”技术、云计（jì）算技术和（hé）大（dà）数据（jù）等（děng）信息化技术实现“三农”产业的数字化、智能（néng）化、低碳化、生态（tài）化、集（jí）约化，从空间、组（zǔ）织（zhī）、管（guǎn）理整合现有农业基础（chǔ）设施、通信设备和信息（xī）化设施，使（shǐ）农（nóng）业实现高（gāo）效、聪（cōng）明、智慧、精细的和谐发展（zhǎn）和可持（chí）续生态发展（zhǎn），是将科学技术融合在农业发展（zhǎn）领域（yù）中（zhōng）的具体（tǐ）实践和应用［3-5］。具体来讲（jiǎng），李辉（huī）等［6］指出，智慧农（nóng）业是利用现代计算机技术和互联网手（shǒu）段与（yǔ）平（píng）台，通过专家经验和专家系统的指（zhǐ）导，定量数字化模拟、加工与（yǔ）决策，使得农作（zuò）物生长与产（chǎn）供销全过程智能化、数字化和信息（xī）化（huà），实现农业（yè）信息采集、加工、处（chù）理和评价分析现代化（huà）、科学化和智（zhì）能化的目标，是我（wǒ）国（guó）农（nóng）业未（wèi）来发展（zhǎn）的方向之一，是实现农业现代化重要举措之一。在（zài）此（cǐ）基础（chǔ）上，又提出了（le）构建智慧农业理论体系和结（jié）构及应用措施［7］。

2 什么是（shì）“物联（lián）网”

物联网（the Internet of Things，简称IoT）的概念是在1999年提出（chū）的（de），2005年（nián）国际电信联盟（ITU）发布的ITU互联网（wǎng）报（bào）告，对物联网做了如下定义：通过二维码识读设（shè）备、射频（pín）识别（bié）（RFID）装置（zhì）、红外感应器、全球定位系统（tǒng）和激光扫描器等信息传（chuán）感设备，按约定的（de）协议（yì），把任何物（wù）品与互联网相连接，进行信息（xī）交换（huàn）和通信，以实现智能化识别、定（dìng）位、跟踪、监控和管（guǎn）理（lǐ）的一（yī）种网络［8］。物联（lián）网被（bèi）列为（wéi）我国五（wǔ）大（dà）新（xīn）兴战略性（xìng）产业之一，目前，物联网技术已经在智（zhì）慧农业领（lǐng）域（yù）得到了广（guǎng）泛的应用［9］。

3 物联网技术在农业中的应用现（xiàn）状（zhuàng）

现在，网络技（jì）术（shù）已经告别了（le）城市独有专享的（de）这一现象，已（yǐ）经（jīng）逐步进入到了村镇。在（zài）我国一些较为发达的村镇（zhèn）已经（jīng）出现（xiàn）了光纤（xiān）网络（luò），网络电视（shì）也（yě）逐步入户，基本上实现了网络技（jì）术的普（pǔ）及。网络技术的普及，为我国智慧农（nóng）业的（de）发展奠定（dìng）了技（jì）术基础（chǔ），为（wéi）广大（dà）民众（zhòng）提（tí）供了良好的农（nóng）作（zuò）物销售渠道和农产（chǎn）品研（yán）究的数据（jù）信息，进（jìn）一步提高了农作物生产（chǎn）的效率（lǜ）。与此（cǐ）同时，也帮助了广（guǎng）大（dà）农民群（qún）众解（jiě）决（jué）了农作物销售难这一问题，有利于帮（bāng）助农（nóng）民（mín）群众增收［10］。

目（mù）前 “智慧农业”中的物联网技术可分为三种（zhǒng）类型：传感器技术、信息（xī）传（chuán）输技术和信息决策（cè）技术。

3.1 传感器技术

用作农业的传感器技术是 “智慧农业（yè）”的（de）技（jì）术基础（chǔ）和保障，它实现了（le）信（xìn）息的即（jí）时采集、记录和（hé）传（chuán）输，使农业（yè）设备和（hé）装（zhuāng）备（bèi）智能化（huà）。当（dāng）下被重点关注（zhù）和投入使用的传（chuán）感器技术有：MEMS 微传感（gǎn）器技术、光纤传（chuán）感器（qì）技术、高光谱检测分析技术以及仿生传（chuán）感（gǎn）器技术等［11］。这些传（chuán）感器（qì）技术可以实现 “智慧（huì）农业”全链条的数（shù）据采集（jí）、监测和传（chuán）输。在产前阶段，对（duì）农业环境以及种苗（miáo）选育等进（jìn）行全方位数据采集和对（duì）比。比如检测（cè）空（kōng）气、温室气体（tǐ）中的O2、CO2、CH4 、C2H4等的浓度，监测土壤的温度、湿度、水（shuǐ）分、肥力等，保证（zhèng）环（huán）境条件（jiàn）达到种（zhǒng）植（zhí）、放养和（hé）培育的最佳状态（tài），并运用GPS 导航精（jīng）量播种，精确田间（jiān）管理;在产中阶段，采用RFID （ 射（shè）频识别） 、GIS （ 地理（lǐ）信（xìn）息系统（tǒng）） 、GPS （ 全球定位系统） 等技术，对动植物的（de）生长（zhǎng）状（zhuàng）况（kuàng），活动（dòng）位置（zhì），疫病预警（jǐng）、治疗和监测，灾害的预警和防治等信息及数据进（jìn）行全天候、即时性的反馈、分（fèn）析和记录（lù）;在产后阶段，对采摘、收（shōu）获（huò）、出（chū）栏、加工（gōng）等过程进行持续性数据（jù）采集（jí），为之后的销售和交易（yì）链（liàn）条提（tí）供信息［12］。

可以说，传感器技术（shù）是“智慧农业”数字化、精准化、智能化的（de）最关键（jiàn）因（yīn）素。

3.2 信息传输技术

传感（gǎn）器技（jì）术的成熟（shú）和铺开依赖（lài）于稳（wěn）定的信息传输（shū）技术，目前主要是无线传（chuán）感器网络（WSN）技（jì）术在（zài）“智慧农业”中（zhōng）广泛（fàn）地（dì）应用。WSN 技术将（jiāng）物理世界与信息（xī）世界（jiè）融（róng）为一体，以数据为中心，实现（xiàn）物与物、物与人的全新（xīn）交互。传感器网络通常由随机部署在感知区（qū）域的大量资源（yuán）受限的节点（diǎn）组（zǔ）成（chéng）。这些节点（diǎn）通（tōng）过自组织方式构成无（wú）线（xiàn）网（wǎng）络，以协作方式感知、采（cǎi）集和处理网络覆盖区域中特（tè）定的信息，观察者可以（yǐ）随时对任意地点的数据进（jìn）行（háng）采集、处（chù）理和分析［13］。

3.3 信息（xī）处理技（jì）术

信息处（chù）理技术是（shì）物联网技术的最后（hòu）环节，也（yě）是智慧农（nóng）业实现（xiàn）自动控（kòng）制的基础，应用的技术有（yǒu）云计算、决策支持系统、 专家系统、地理（lǐ）信息系统、智能控制（zhì）技术等技术（shù）［14］。

3.3.1 云计算

云计（jì）算是指将计算任务分布在资源池上，使应用系（xì）统实现（xiàn）根据需要获取存储空间及（jí）软件服务（wù）。面对智（zhì）慧农业中的大量数（shù）据，云计算可以实现信息存储资（zī）源（yuán）和计算能力（lì）的分布式（shì）共享，超（chāo）级强大的信息处理能力能为大量信息的处（chù）理（lǐ）提供（gòng）支撑［15］。

近（jìn）年来，我国开始将云计算应用（yòng）于农（nóng）业生产中，并对其在农（nóng）业相关领（lǐng）域的应用进行了研（yán）究。目（mù）前农业云体（tǐ）验平台包括农（nóng）业信息智能搜索与服务（wù）平台和绿云格平台，通过这2个平台能（néng）够（gòu）实现农业（yè）市场信息和实（shí）用技（jì）术（shù）的准确获（huò）取与（yǔ）分析（xī），为农业主管部门、企业及（jí）农户个（gè）人（rén）提供个性化检索，同时提供全方位的农业（yè）生产环境远程管（guǎn）理服务［16-20］。

3.3.2 决策支持（chí）系统（tǒng）

决策支持系统以人（rén）机交互方式进（jìn）行半（bàn）结构化或（huò）非结构化决策。农业（yè）决（jué）策支持系统在农业（yè）节水（shuǐ）灌溉优化（huà）、大型（xíng）养鸡厂管（guǎn）理、小麦栽培、饲料（liào）配方优化设计（jì）、农机化信（xìn）息管理、土壤信息系统管理（lǐ）上进行了（le）广泛应用研（yán）究［21］。农业决策支持系统可（kě）对地方农业（yè）生产过（guò）程进行分析和模拟，预测不同决策方（fāng）案的效果（guǒ）与（yǔ）效益（yì），从而（ér）优（yōu）化农业（yè）生产决策。目前决策支持系统技术在（zài）农业结构优（yōu）化、产量预测（cè）及潜（qián）力分析（xī）、确定农（nóng）业投（tóu）资规模等方面得（dé）到广泛应用［22］。

3.3.3 专家系统

专家系（xì）统模拟人类（lèi）专家解决各种复杂的实际问题，具有与专家水（shuǐ）平相同（tóng）的解决问题（tí）的能（néng）力。该系统在利用农业专家多年积累的知（zhī）识与经验的基础（chǔ）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）产中起到人类农业专家的作用（yòng）［19］。例如专家系统在榨菜病虫害防（fáng）治中的应（yīng）用，为农户（hù）和科技人员提（tí）供了病（bìng）虫害信（xìn）息交流平台，为菜农提供了（le）病虫害防治的科学指（zhǐ）导，现实意义显著［20］。

3.3.4 地（dì）理信息系统

地理（lǐ）信息（xī）系统主要用（yòng）于建立自然（rán）条件、 生（shēng）产条（tiáo）件、土壤数据、作（zuò）物病虫草害发展趋势、作物产量（liàng）等的（de）空间信息数据库，为分析差异（yì）性和实施调（diào）控提供（gòng）决（jué）策方案（àn）［17］。利用地理信息系统（tǒng）进行土壤适（shì）宜性评价就是将（jiāng）土（tǔ）壤质地、类（lèi）型（xíng）、氮磷钾含量、有机（jī）质含（hán）量等（děng）土地（dì）数（shù）据进行整合，并赋予权重，再进行分析运算，生成（chéng）土（tǔ）壤适宜（yí）性评价图，也可（kě）建（jiàn）立数（shù）学模型，实现土地适宜性的分级［18］。

3.3.5 智能控制技术

智（zhì）能控制（zhì）技术主要用来解决（jué）用传统方法无法顺利（lì）解决的复杂问题。目（mù）前智能控制技术的主要研究方向包括神经网络控制、模糊控制、综（zōng）合智能控制技术（shù），并在设施园艺、大田种植、畜禽养殖等方（fāng）面（miàn）得（dé）到初步应（yīng）用［22］。

4 展望

智（zhì）慧农业是我国（guó）未来农业发展（zhǎn）的主要趋势（shì），是未来农（nóng）业的发（fā）展方向，随着信息技术（shù）的进一步发展，物联网（wǎng）技术会（huì）得到更大范围的应用（yòng）。现在，已经可以（yǐ）看到物联网（wǎng）技术为智慧农业（yè）带来更多的智能化和信息（xī）化（huà），而（ér）现在要做的就是提升农业物联网的自（zì）主创新能力，加快低成本、高可靠性、 使用（yòng）期（qī）限长的传感器开发（fā），加强（qiáng）Zig-Bee技（jì）术等新型无线传输技术在农业上的应用研究，提升智能决策系统的实用性和可靠（kào）性，通过单项技术突（tū）破（pò）与多项技术集（jí）成应（yīng）用（yòng）并举，加（jiā）快技术研（yán）发和应（yīng）用的（de）步伐，使（shǐ）基于物联网的智慧农业可以（yǐ）在农（nóng）村地（dì）区大范（fàn）围使（shǐ）用，这（zhè）是（shì）我国未（wèi）来农业的（de）趋势和目标［14］。未来，物联网必将让农业拥（yōng）有更多“智（zhì）慧”。