智慧农（nóng）业与物联网之（zhī）间的联系

摘要：智慧农（nóng）业是智能农业（yè）专家系统的简称，是将科学技术融合在农业发展领（lǐng）域中（zhōng）的具体实践和（hé）应用。物（wù）联（lián）网技术（shù）是智慧农业的核心技术之一，“智慧农业”中的物联网技术可分为（wéi）三种类（lèi）型： 传（chuán）感器技术、信息传输技术和（hé）信息决策（cè）技术。智慧农业是我国未来农（nóng）业（yè）发展的主要趋（qū）势（shì），是未（wèi）来农业的发展方向，随着信息技术（shù）的进一步发展（zhǎn），物联（lián）网技术会（huì）得到更大范围的应用。

物（wù）联网可以让农（nóng）业具备怎样（yàng）的智（zhì）慧

随着我国社会经济的快速（sù）发展以及城乡一体化（huà）建设的（de）升（shēng）级，我国新农村建设（shè）逐步向智慧农业发展，呈现（xiàn）出全面智慧农业建设的新（xīn）气象［1］。智慧农业是充分应用现（xiàn）代信（xìn）息技术成（chéng）果，实现农业可视（shì）化远程（chéng）诊断、远程控制、灾（zāi）变（biàn）预警等智（zhì）能管理的过程。物联网技术（shù）则是智慧农业的核心技（jì）术之（zhī）一［2］。

1 什么是（shì）“智慧农业”

智慧农业是智能农（nóng）业专（zhuān）家系统的简称，一般是（shì）指利用物联网技术、“5S”技术、云（yún）计算技术和大（dà）数据等信息化技（jì）术实现（xiàn）“三农”产业的数（shù）字（zì）化、智能化、低碳（tàn）化、生（shēng）态（tài）化、集约化，从空间、组织（zhī）、管理整合现有农（nóng）业基础设施、通信设（shè）备和信息化设施，使农业实（shí）现（xiàn）高（gāo）效、聪明（míng）、智（zhì）慧、精细的和（hé）谐发展和可持续（xù）生态发展（zhǎn），是（shì）将（jiāng）科学技术融合在农（nóng）业发（fā）展领域中（zhōng）的具体实践和应用［3-5］。具体来讲，李（lǐ）辉等（děng）［6］指出，智慧农（nóng）业是利用现代计算（suàn）机技术和（hé）互联网手段与平台，通过专家（jiā）经验和专家系统的指导，定量（liàng）数字化模拟、加（jiā）工与（yǔ）决策，使（shǐ）得农作物生长与（yǔ）产供（gòng）销全过程智能化、数字化和（hé）信息（xī）化，实（shí）现农业信息采（cǎi）集、加工、处理（lǐ）和评价分析现（xiàn）代化、科（kē）学化和智能（néng）化（huà）的目标，是我国（guó）农业（yè）未来发展的方向（xiàng）之一，是实现农业（yè）现代化重要举措之（zhī）一。在此基础上，又提出了构建智慧农业理（lǐ）论体系和结构及（jí）应用措施［7］。

2 什么（me）是“物联（lián）网”

物联网（the Internet of Things，简（jiǎn）称IoT）的概（gài）念是在1999年提（tí）出的，2005年国际（jì）电信联盟（ITU）发布（bù）的ITU互联网（wǎng）报告，对物联网做（zuò）了如（rú）下定义：通过二（èr）维码（mǎ）识读设备、射频（pín）识（shí）别（bié）（RFID）装置、红外（wài）感（gǎn）应器、全球定位系（xì）统和激光（guāng）扫描（miáo）器等信息传感（gǎn）设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信（xìn）息交（jiāo）换和通信，以（yǐ）实现智（zhì）能化识别（bié）、定位、跟踪、监控和管理（lǐ）的一种网络［8］。物联网被列为（wéi）我国五大新（xīn）兴战略（luè）性产业之一，目（mù）前，物联网技术已（yǐ）经在智慧农业领域（yù）得到了广泛的应用［9］。

3 物联网技（jì）术在农（nóng）业中的（de）应用现状

现在，网络技术已经告别（bié）了城市独有专享的这一现象，已经逐步进入到了村（cūn）镇（zhèn）。在我国一些（xiē）较为发（fā）达的村镇已经出现了光纤网络，网络电（diàn）视也逐步入户（hù），基本上实现了网络技（jì）术的普及。网络技术的普及，为（wéi）我国（guó）智（zhì）慧农（nóng）业（yè）的发展奠定了技术基础（chǔ），为广大民众提供了良（liáng）好的农作物销售渠（qú）道和（hé）农产（chǎn）品研究的数据信息，进一步提高了（le）农（nóng）作物生产的效率。与（yǔ）此同时（shí），也帮（bāng）助了广大（dà）农民群众解（jiě）决了农作物销售难这一问（wèn）题（tí），有利于帮助农民（mín）群众增收［10］。

目前（qián） “智慧农（nóng）业”中的（de）物联网技术可分为（wéi）三（sān）种类（lèi）型：传感器（qì）技术、信息（xī）传输（shū）技术和信息决策技术。

3.1 传（chuán）感器技（jì）术

用作农业的传感器技术是 “智慧农业”的技术基础和保障，它实现了（le）信息的即时采集、记录和传输，使（shǐ）农业设备和装备智能化。当（dāng）下被重点关注和投（tóu）入使用（yòng）的传感器技（jì）术有：MEMS 微传感器技（jì）术、光纤（xiān）传感器（qì）技术、高光谱检测分（fèn）析技术以及仿生传感器（qì）技（jì）术等［11］。这些（xiē）传（chuán）感器技（jì）术（shù）可以实现 “智慧农业（yè）”全链条的数据采集、监（jiān）测和传输。在产前阶段，对农业环境以及种（zhǒng）苗选育等进行全方位数据采集和对比。比如检测空（kōng）气、温（wēn）室（shì）气体中（zhōng）的O2、CO2、CH4 、C2H4等的浓度，监（jiān）测（cè）土壤的温度、湿度、水分、肥力等，保证环（huán）境条件达到（dào）种植、放养和培育的最佳状态，并运用GPS 导航精量播种（zhǒng），精确田间管（guǎn）理;在产（chǎn）中阶（jiē）段，采用RFID （ 射频（pín）识别（bié）） 、GIS （ 地理信息系统） 、GPS （ 全（quán）球（qiú）定位系统） 等技（jì）术，对动植物的生长状（zhuàng）况，活动位置，疫病预（yù）警、治（zhì）疗（liáo）和监测，灾害的预（yù）警和（hé）防治（zhì）等信息及数（shù）据进行全天候（hòu）、即时性的反（fǎn）馈、分析和记录;在产后阶段，对采摘、收获、出栏、加工等（děng）过（guò）程进行持（chí）续性数据（jù）采集，为之（zhī）后的（de）销售和交易链条提供信息［12］。

可以说，传感（gǎn）器（qì）技术是（shì）“智慧农业”数字化、精准化、智能化（huà）的最关键（jiàn）因素。

3.2 信（xìn）息传输（shū）技术

传（chuán）感器技术的成熟和铺开依赖于（yú）稳定（dìng）的信息传输技术（shù），目前主要是无线传感器网络（luò）（WSN）技术在“智慧（huì）农业”中广泛地应（yīng）用。WSN 技术将物理世界（jiè）与信息世界（jiè）融（róng）为一体，以数（shù）据为中心，实现物与物、物与人的全（quán）新（xīn）交（jiāo）互（hù）。传感器网络通常（cháng）由随机（jī）部署在感知区域的（de）大量资源（yuán）受限的节点（diǎn）组成。这些节点通过（guò）自组织（zhī）方式构成（chéng）无线网络，以协作方式感知、采集和处理网络（luò）覆盖区域中特定的信息，观察者可以随时对任（rèn）意地点的数据（jù）进（jìn）行采集、处理和分（fèn）析（xī）［13］。

3.3 信息（xī）处理技（jì）术（shù）

信息处理技术是物联网技术（shù）的最后环节，也是智慧农业实现自（zì）动控制的基础，应用的技术有云计算、决（jué）策支持（chí）系统、 专家（jiā）系统、地理信息系统、智能控（kòng）制技术等技术［14］。

3.3.1 云计算

云计算是指将（jiāng）计算任务分布在资（zī）源池上，使应用（yòng）系统实现根据需要获取存储空间及软件服务。面对（duì）智慧（huì）农业中的大量数据，云计算可（kě）以实现（xiàn）信（xìn）息存储资（zī）源和计算能力（lì）的分（fèn）布式共享，超（chāo）级（jí）强大的信（xìn）息处理能力能为（wéi）大量信息（xī）的处理提（tí）供支撑［15］。

近年来（lái），我国开始将云计算应（yīng）用于农业生产中，并对其在农业（yè）相（xiàng）关领（lǐng）域的应用进行了研究。目前（qián）农业云体验平（píng）台包括农业信（xìn）息智能搜索（suǒ）与服（fú）务（wù）平台（tái）和绿（lǜ）云格平台，通过这2个平台（tái）能够实现（xiàn）农（nóng）业市场信息和实用技术的准确获取与分析（xī），为农（nóng）业主管部（bù）门、企业及农户（hù）个人（rén）提供个（gè）性化检索，同时提（tí）供全（quán）方位的农（nóng）业（yè）生产环境（jìng）远程管理服务［16-20］。

3.3.2 决策支持系统（tǒng）

决策（cè）支持系统以人机交互方式进行半结构化（huà）或非结构化决策。农（nóng）业决策（cè）支持系统在农业节水灌溉优化、大型养鸡厂（chǎng）管理、小麦（mài）栽培、饲料配方优化设计、农机化信（xìn）息管理、土壤信息系统管（guǎn）理上进（jìn）行了广泛应（yīng）用研究［21］。农业决（jué）策（cè）支持系统可对地方农业生产过程进行分析和模拟，预测不同决策方案（àn）的效果与效（xiào）益，从而（ér）优化农业（yè）生产决策。目前决策（cè）支持系统技（jì）术在农（nóng）业结构（gòu）优化（huà）、产（chǎn）量预测及潜力分析、确（què）定农（nóng）业投资规模（mó）等方面得到（dào）广泛应用［22］。

3.3.3 专家（jiā）系统

专家系统（tǒng）模拟人（rén）类专家解决各种复杂的实际问题，具有与专家水平相同（tóng）的（de）解决问题的能（néng）力。该（gāi）系统在（zài）利用（yòng）农业专（zhuān）家多年积累的知识与经验（yàn）的基础上，对需要解决的农业问题（tí）进行分析判断，提出决策，使计（jì）算机在（zài）农（nóng）业（yè）生产中起到（dào）人类农业专家的作用［19］。例如专家系统在榨菜病虫害（hài）防治中的应用，为农（nóng）户和科技人（rén）员提供（gòng）了病虫（chóng）害信息交（jiāo）流平（píng）台，为（wéi）菜（cài）农提供了病虫（chóng）害防治的科学指（zhǐ）导，现实意义显著［20］。

3.3.4 地理信息系（xì）统

地理信息系统主要用于建立自（zì）然条件、 生产条件、土壤数据、作物病（bìng）虫草害发（fā）展趋（qū）势、作物产量等的空间信（xìn）息数据库，为分析差（chà）异（yì）性（xìng）和（hé）实施调控提供决策方案［17］。利（lì）用地理信息系统进（jìn）行土（tǔ）壤适宜（yí）性评价就是将土壤质地、类型、氮磷钾含量、有（yǒu）机（jī）质（zhì）含量等（děng）土地（dì）数据进行整合，并赋（fù）予权重，再进行分析运算，生成土壤（rǎng）适（shì）宜性评价图，也可建立数学模型，实现土地适宜性的（de）分级［18］。

3.3.5 智能（néng）控制技术

智能控制技（jì）术（shù）主要用来解决（jué）用传统方法无法顺（shùn）利（lì）解决的复杂问题。目前智能控制技（jì）术的主要研究（jiū）方向包（bāo）括（kuò）神经网络控制、模糊控（kòng）制、综合智（zhì）能控制技术，并在设施（shī）园艺（yì）、大（dà）田（tián）种植、畜禽养殖等方面得（dé）到初（chū）步应用［22］。

4 展望

智慧农业是我国未（wèi）来农（nóng）业发（fā）展的主（zhǔ）要趋势，是未来（lái）农业（yè）的发展方向（xiàng），随着信息技（jì）术的进一步（bù）发展，物联网技术会（huì）得到更大范围的应（yīng）用。现在，已经可以（yǐ）看到物联网技术为智慧农业带（dài）来更多的智能（néng）化和信（xìn）息化，而（ér）现在（zài）要（yào）做的（de）就是提升农业物（wù）联（lián）网的自（zì）主（zhǔ）创（chuàng）新能力，加快低成本（běn）、高可靠性、 使用期限长的传感器开发，加强（qiáng）Zig-Bee技（jì）术等新型无线传输技术在（zài）农业上的应用研（yán）究（jiū），提升（shēng）智（zhì）能决策系统的实用（yòng）性（xìng）和可靠性，通过单（dān）项技术（shù）突破与多项技术（shù）集成（chéng）应用并举（jǔ），加（jiā）快技（jì）术研发和应用（yòng）的（de）步伐，使基于物联网的智慧农业可以（yǐ）在农村地区大（dà）范围使用，这（zhè）是我国（guó）未来农业的趋势（shì）和目（mù）标［14］。未来，物（wù）联（lián）网必（bì）将让农业拥有更（gèng）多（duō）“智慧”。