物联网与智慧农业

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1、物联网与智慧农业刘亚东摘要：该文从物联网及智慧农业的内涵出发，提出了农业物联网的体系架构和关键技术，在科学分析农业物联网技术应用现状的基础上，提出了促进我国农业物联网发展的对策与建议。关键词：物联网；智慧农业；云计算；专家系统中图分类号：S126引言从传统农业到现代农业转变的过程中，农业信息化的发展大致经历了电脑农业、数字农业、精准农业和智慧农业4个过程。智慧农业把农业看成一个有机联系的整体系统，在生产中全面综合地应用信息技术。透彻的感知技术、广泛的互联互通技术和深入的智能化技术使农业系统的运转更加有效、更加智慧和更加聪明，从而达到农产品竞

2、争力强、农业可持续发展、有效利用农村能源和环境保护的目标。笔者认为物联网是智慧农业的主要技术支撑，农业物联网传感设备正朝着低成本、自适应、高可靠和微功耗的方向发展，未来传感网也将逐渐具备分布式、多协议兼容、自组织和高通量等功能特征，实现信息处理实时、准确和高效。1物联网与智慧农业的内涵1.1农业物联网目前公认的物联网定义是通过智能传感器、射频识别（RFID）、激光扫描仪、全球定位系统（GPS）、遥感等信息传感设备及系统和其他基于物－物通信模式（M2M）的短距无线自组织网络，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实

3、现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种巨大智能网络［1］。经过十几年的发展，物联网技术与农业领域应用逐渐紧密结合，形成了农业物联网。笔者认为，农业物联网就是物联网技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用，具体讲就是运用各类传感器，广泛地采集大田种植、设施园艺、畜禽水产养殖和农产品物流等农业相关信息；通过建立数据传输和格式转换方法，集成无线传感器网络、电信网和互联网，实现农业信息的多尺度（个域、视域、区域、地域）传输；最后将获取的海量农业信息进行融合、处理，并通过智能化操作终端实现农业产前、产中、产后的过程监控、科学管理和即时服务，进

4、而实现农业生产集约、高产、优质、高效、生态和安全的目标。1.2智慧农业智慧农业是以物联网技术为支撑和手段的一种现代农业形态，它和电脑农业、精准农业和数字农业一样属于农业信息化的范畴，是现代信息技术发展到一定阶段的产物。电脑农业是1990年科技部组织实施的“农业智能化信息技术应用工程”的简称，属国家“863”计划项目。“电脑农业”的实质是农业专家系统的应用，即把众多农业技术专家掌握的知识输入电脑，建立一套科学的程序，用电脑模仿人脑进行推理决策，对各种单项的农业先进技术成果进行综合组装配套，给出一个易于操作的、科学明了的答案，用以指导农业生产［

5、2］。精准农业也称精细农业或精确农业，是现有农业生产措施与现代信息技术的有机结合，其核心技术是“3S”技术。“3S”技术是遥感（RemoteSensing，RS）、地理信息系统（GeographicalInformationSys-tem，GIS）和全球定位系统（GlobalPositionSystem，GPS）的统称。其中，GPS具有全球性、全天候和连续定时定位的优势，可以对采集的农田信息进行空间定位；RS在数据获取方面具有范围广、多时相和多波谱的特点，可以获取农田作物的生长环境、生长状况和空间变异的大量时空变化信息；GIS具有强大的空间

6、与属性信息一体化处理能力，可以建立农田土地管理、自然条件、作物产量的空间分布等空间数据库。数字农业是以农业生产数字化为特色的农业，是数字驱动的农业。其主要目标是建成融数据采集、数字传输网络、数据分析处理和数控农业机械为一体的数字驱动的农业生产管理体系，实现农业生产的数字化、网络化和自动化［3］。物联网、云计算等高新技术的兴起，正在引领我国农业迈入智慧农业的发展阶段。由于“智慧农业”这一概念出现的时间很短，目前尚没有一个公认的定义，笔者认为智慧农业是以最高效率地利用各种农业资源，最大限度地减少农业能耗和成本，最大限度减少农业生态环境破坏以及实

7、现农业系统的整体最优为目标，以农业全链条、全产业、全过程智能化的泛在化为特征，以全面感知、可靠传输和智能处理等物联网技术为支撑和手段，以自动化生产、最优化控制、智能化管理、系统化物流和电子化交易为主要生产方式的高产、高效、低耗、优质、生态和安全的一种现代农业发展模式与形态。智慧农业包括智慧生产、智慧流通、智慧销售、智慧社区、智慧组织以及智慧管理等环节，如图1所示智慧农业框架结构2农业物联网体系架构虽然物联网的定义不统一，但物联网的技术体系、结构基本已得到统一认识。根据物联网的技术体系架构，可将农业物联网分为3个层次：信息感知层、信息传输层和

8、信息应用层。信息感知层由各种传感器节点组成，通过先进传感器技术，多种支持过程精细化管理的参数可通过物联网获取，如土壤肥力、作物苗情长势以及动物个体产能、健康和行为等信息。信息传输