智慧农业与物联网之间的联（lián）系

摘要：智慧农（nóng）业是（shì）智能农业专家系统的简称，是将科学技术融合在农业发展领域中（zhōng）的具体（tǐ）实践和应（yīng）用。物联网技（jì）术是智慧农业的核心技术之一，“智慧（huì）农业”中的（de）物联网技术可分为三（sān）种（zhǒng）类型： 传感（gǎn）器技术、信息传输技术和（hé）信息决策技术（shù）。智慧农业（yè）是我国（guó）未来农（nóng）业发展的主（zhǔ）要趋势，是未来（lái）农业（yè）的发展（zhǎn）方向，随（suí）着信息（xī）技术的（de）进一步发展，物联网技术会得（dé）到更大范围（wéi）的应用。

物（wù）联网可以让（ràng）农业具备怎样的智（zhì）慧

随着我国社会（huì）经济（jì）的快速发展以（yǐ）及城乡一体化建设的（de）升级，我国新农（nóng）村建设逐步向智慧农（nóng）业发展，呈现出全面智慧农业（yè）建设（shè）的新气象（xiàng）［1］。智（zhì）慧（huì）农（nóng）业是充分应（yīng）用现代信息技术成果，实现农（nóng）业可视化远程诊断（duàn）、远程控制、灾变预警等（děng）智能管（guǎn）理的过程。物联网技术（shù）则是智慧农业的核心技术之一［2］。

1 什（shí）么是“智慧农业”

智慧农（nóng）业（yè）是智能农业专家（jiā）系统的简称，一般是指利用（yòng）物联网（wǎng）技术、“5S”技术、云计（jì）算技术和（hé）大数据等信息（xī）化技术（shù）实现“三农”产（chǎn）业的数字化、智能（néng）化、低碳化、生（shēng）态化（huà）、集约化，从（cóng）空间、组织、管理整（zhěng）合现有农业基础设施、通信设备和信息（xī）化设施，使（shǐ）农业实现高（gāo）效、聪明（míng）、智慧（huì）、精细的和谐发展和可持续生（shēng）态（tài）发展，是将科学技术融合（hé）在农业发展领（lǐng）域中的具体实（shí）践和（hé）应（yīng）用［3-5］。具体来讲，李辉等［6］指出，智慧农业是（shì）利用现代计算机技术和（hé）互联网手段与平台，通过专家（jiā）经验（yàn）和专（zhuān）家系统的指导，定量数字化（huà）模拟、加工与决策（cè），使得农作物生（shēng）长与产供销全（quán）过程智能化、数字化和信息化（huà），实现农业信息采集、加工、处理和评价（jià）分析现（xiàn）代化、科学化和智能化的目（mù）标，是我国农业未来发展（zhǎn）的方向之一，是实现农业现（xiàn）代化重要举措之一（yī）。在此基（jī）础上，又（yòu）提出（chū）了构（gòu）建智慧农业理论体系（xì）和结（jié）构（gòu）及应用措施［7］。

2 什么是（shì）“物（wù）联网”

物联网（wǎng）（the Internet of Things，简（jiǎn）称IoT）的（de）概念是在1999年提出的，2005年（nián）国际（jì）电信联盟（ITU）发布（bù）的ITU互（hù）联（lián）网报告（gào），对物联网做了如下定义：通过二（èr）维码识读设（shè）备、射频识别（RFID）装（zhuāng）置、红外感应器、全球定位系统和激光扫（sǎo）描器等信息传感（gǎn）设备，按约（yuē）定的协议，把任何物品与互（hù）联网相连接，进行信息交换（huàn）和（hé）通（tōng）信，以实（shí）现智能化识别、定（dìng）位、跟（gēn）踪、监控和管理的一种网络［8］。物联网被列为我国五大新兴战略性（xìng）产业之一，目前，物联网技术已经在智慧农业领域得到了广（guǎng）泛的应用［9］。

3 物联网（wǎng）技术在农业中的应用现状（zhuàng）

现在，网络技（jì）术已经告别了城市独有专享的这（zhè）一现（xiàn）象，已经逐步进入到了（le）村镇（zhèn）。在（zài）我国一些较为发达的村镇已经出现了光（guāng）纤网（wǎng）络，网络电视也（yě）逐（zhú）步（bù）入户，基本上实现了网络技术的普及。网络技（jì）术的普及（jí），为（wéi）我（wǒ）国智（zhì）慧农业的发展奠定了技（jì）术基础，为广大民众提供（gòng）了良好的农作物（wù）销售渠道和（hé）农产品研究的数据信（xìn）息（xī），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（zhòng）解决了农作物（wù）销售难这一（yī）问题，有利于帮助农（nóng）民群（qún）众增收［10］。

目前 “智慧农业”中（zhōng）的物联网技术可分为三种类型：传感（gǎn）器技术、信息传输（shū）技术和信息决策（cè）技术（shù）。

3.1 传感器技（jì）术

用（yòng）作农业的传感（gǎn）器技（jì）术是 “智慧（huì）农业”的（de）技术基（jī）础和保（bǎo）障，它实（shí）现了（le）信（xìn）息的即（jí）时（shí）采集、记录（lù）和（hé）传输，使农业设备和装备智能化。当下被重点关注和投入（rù）使用（yòng）的传感器技术有：MEMS 微（wēi）传感器技术、光纤传感器技（jì）术、高光（guāng）谱检测分析技（jì）术（shù）以及仿生传感器技术等［11］。这些（xiē）传（chuán）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，对农业环境以及种苗选育（yù）等进行全方位数（shù）据采集和对比。比如检（jiǎn）测空气、温（wēn）室气体中的O2、CO2、CH4 、C2H4等的浓度，监测土壤的温度、湿度、水分、肥力等（děng），保（bǎo）证环境条件达到（dào）种（zhǒng）植、放养和培育的最佳状态，并运用GPS 导航精量播（bō）种，精（jīng）确（què）田间管理;在产中阶段，采用（yòng）RFID （ 射频识别） 、GIS （ 地理信息系（xì）统） 、GPS （ 全球定位系统） 等技（jì）术，对动（dòng）植物的生（shēng）长状况（kuàng），活动位置（zhì），疫病预警、治（zhì）疗和监测（cè），灾害（hài）的预警和防治等信息及数据进行全天候、即时性的反馈、分析（xī）和记（jì）录;在产后阶段，对（duì）采摘、收获、出栏、加工等过程进行持续性数据采集，为之后的销售和交易（yì）链条提供信息［12］。

可以说，传（chuán）感（gǎn）器（qì）技术是（shì）“智慧农业”数（shù）字化、精准化、智能化的（de）最关键因素。

3.2 信息传输技术

传感器技术（shù）的成熟和铺开依赖于稳定的信（xìn）息传输技术，目前主要是无线（xiàn）传感器（qì）网络（WSN）技（jì）术在“智（zhì）慧农业”中（zhōng）广泛地应用。WSN 技术将物理世界与信（xìn）息世（shì）界融（róng）为一体，以数（shù）据为中心，实现物与物、物与人的全新交互。传感器网络（luò）通常（cháng）由随（suí）机部署在感（gǎn）知（zhī）区域的大量资源受限的节点组成。这些节点通过自组织方式构成无（wú）线网络，以协作方式感（gǎn）知、采集和处（chù）理（lǐ）网（wǎng）络覆盖区域中特定（dìng）的信息（xī），观察者可以随时对（duì）任意地点的数据进行采集、处理和分析［13］。

3.3 信息处理技术

信息（xī）处（chù）理技术是物联网技术的最（zuì）后环节，也是智慧农业（yè）实现自动控（kòng）制（zhì）的（de）基（jī）础，应用的技（jì）术有云计算、决（jué）策支（zhī）持系统、 专家（jiā）系统（tǒng）、地理（lǐ）信息系（xì）统、智能控（kòng）制技术等技（jì）术［14］。

3.3.1 云（yún）计算

云计（jì）算是指将计算（suàn）任务分布在资源（yuán）池上，使（shǐ）应用（yòng）系统实现根据需要获取存储空间（jiān）及软件服务。面对智慧农业中（zhōng）的大量数（shù）据（jù），云计（jì）算可以实现信息存储资（zī）源和（hé）计算能（néng）力的分布式共享，超级强大的（de）信（xìn）息处（chù）理（lǐ）能力能为大（dà）量信息的（de）处理提供支（zhī）撑［15］。

近年来，我国开始将云计算应用于（yú）农业生产中（zhōng），并对其在农业相关领域的应用进行了研究。目前（qián）农业云体验平（píng）台包括农业信息智能搜（sōu）索与（yǔ）服（fú）务平台和绿云格（gé）平（píng）台（tái），通（tōng）过这2个平台能够实（shí）现农业市场信息（xī）和实用技术的准确（què）获取与（yǔ）分析，为农业主管部门（mén）、企业（yè）及（jí）农户个人提供个性化（huà）检索，同时提供全方位的农业（yè）生产环境远程管理服（fú）务［16-20］。

3.3.2 决策支持系统

决策支（zhī）持系统以人（rén）机交互方式进行半结（jié）构化或非结构化决策。农业（yè）决（jué）策（cè）支持（chí）系（xì）统在农业节水灌溉优（yōu）化、大型养鸡厂管理、小麦（mài）栽（zāi）培（péi）、饲（sì）料（liào）配方（fāng）优（yōu）化设计、农机化（huà）信息（xī）管理、土壤信（xìn）息（xī）系统管理上进行（háng）了（le）广泛（fàn）应用研究（jiū）［21］。农（nóng）业决（jué）策支（zhī）持系统可对地方农业生产过程进行（háng）分析和模拟（nǐ），预测不同决策方案的效果与效益，从而优化农业生产（chǎn）决策。目（mù）前决策支持系统技术在农业结（jié）构优化、产量预测及潜（qián）力分析、确定农业投资（zī）规模等方面得到（dào）广泛应用［22］。

3.3.3 专（zhuān）家系统

专（zhuān）家（jiā）系统模（mó）拟人类（lèi）专家解决各种复（fù）杂的实际问题，具有与专家（jiā）水平相同的解决（jué）问题的（de）能（néng）力。该系统在利用农业（yè）专家多年积累的知识与经验的基础（chǔ）上（shàng），对需要解决的农（nóng）业问题进（jìn）行分析判断，提出决策，使（shǐ）计算机在农业生（shēng）产中起到人类（lèi）农业专家（jiā）的作（zuò）用［19］。例如专（zhuān）家系（xì）统在榨菜病虫害防治中（zhōng）的应用，为（wéi）农（nóng）户和科技（jì）人（rén）员（yuán）提供了病虫（chóng）害信息（xī）交流（liú）平台，为菜农提供（gòng）了病虫害（hài）防治的科学指导，现实意义显著［20］。

3.3.4 地理信息（xī）系统

地理信息系统主要用于建（jiàn）立自然条件、 生产（chǎn）条件、土壤数据、作物病虫草害发展趋（qū）势、作物产量等（děng）的空间信息数（shù）据库，为分析差异性和实施调控提供决策方（fāng）案［17］。利用地理信息系统进行土壤适宜性评价就是将土壤质地、类（lèi）型（xíng）、氮磷钾（jiǎ）含量、有机质含量等土（tǔ）地数据（jù）进行整合，并赋予权重（chóng），再进行分析运（yùn）算，生成土壤适宜性评价图，也可建（jiàn）立数学（xué）模型，实（shí）现土地适宜性的分级［18］。

3.3.5 智能（néng）控制技术

智能控制技术主要用来（lái）解决用传统方法无法顺利解决的（de）复杂问题。目前智能控制技术的主要（yào）研究方向包括神（shén）经网络（luò）控制、模糊控制、综合智能控（kòng）制技术，并在设（shè）施园艺、大田种植、畜禽养殖等方面得到（dào）初步应用［22］。

4 展望

智（zhì）慧（huì）农业是（shì）我国未来农业（yè）发展（zhǎn）的主（zhǔ）要（yào）趋势，是未来（lái）农业的（de）发展方向（xiàng），随着（zhe）信息技术的进（jìn）一步发展，物联网技术会得（dé）到更大范围的应用。现在，已经可以看到物联网技（jì）术（shù）为智慧农业带（dài）来（lái）更（gèng）多的智（zhì）能化和信息化，而（ér）现在（zài）要做的就是提升农业（yè）物联网的自主创新能力（lì），加快低成本（běn）、高（gāo）可靠（kào）性（xìng）、 使（shǐ）用期限长的（de）传感器开发，加（jiā）强Zig-Bee技术等新型无线传输技术在农业上的应用研（yán）究，提（tí）升智能决（jué）策系统的实（shí）用性和可靠性，通过（guò）单项（xiàng）技术（shù）突破与多项技术集成（chéng）应用并举（jǔ），加（jiā）快技术研（yán）发和应用的（de）步伐，使基于物（wù）联网的智慧农业（yè）可（kě）以（yǐ）在农村地（dì）区大范围（wéi）使用，这是我国未来（lái）农业的趋势和目标［14］。未来，物联网必将让农业拥有（yǒu）更多（duō）“智慧（huì）”。