物聯(lián)網(wǎng)一詞最早出現于比爾·蓋茨1995 年《未來(lái)之路》中，美國IBM 向奧巴馬提出的“互聯(lián)網(wǎng)＋物聯(lián)網(wǎng)＝智慧地球”讓人們真正接受了這個(gè)概念。溫總理在視察中科院無(wú)錫微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心時(shí)，指出：要著(zhù)力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，及早部署后IP 時(shí)代相關(guān)技術(shù)研發(fā)，特別是與中國自主知識產(chǎn)權的TD-SCDMA技術(shù)相融合。
物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第3 次浪潮［3］。近年來(lái)，隨著(zhù)智能農業(yè)、精準農業(yè)的發(fā)展，智能感知芯片、移動(dòng)嵌入式系統等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現代農業(yè)中的應用逐步拓寬，通過(guò)使用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )可以有效降低人力消耗和對農田環(huán)境的影響，獲取精確的作物環(huán)境和作物信息，從而大量使用各種自動(dòng)化、智能化、遠程控制的生產(chǎn)設備，足不出戶(hù)就可以監測到農田信息，實(shí)現科學(xué)監測、科學(xué)種植，促進(jìn)了現代農業(yè)發(fā)展方式的轉變。筆者將物聯(lián)網(wǎng)應用于農業(yè)，農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用可以更好地控制農作物的生長(cháng)環(huán)境，使之能夠更好地適應作物的生長(cháng)，提高農作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，有利于實(shí)現農作物的高產(chǎn)穩產(chǎn)，提高土地的產(chǎn)出率，提高農業(yè)抗御自然災害的能力。農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣應用，也是農業(yè)現代化水平的一個(gè)重要標志。農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，將會(huì )為中國農業(yè)發(fā)展與世界同步提供一個(gè)國際領(lǐng)先的全新的平臺，也必將為傳統產(chǎn)業(yè)改造升級起到巨大的推動(dòng)作用。
1 物聯(lián)網(wǎng)內涵及相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介
1.1 內涵
物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things）的定義是通過(guò)射頻識別（Radio Frequency Identificatio，RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，先進(jìn)的云計算技術(shù)和超級計算機則可以對海量數據進(jìn)行整理分析，幫助人們做出正確的行動(dòng)決策，以實(shí)現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網(wǎng)絡(luò )。物聯(lián)網(wǎng)的精髓是賦予網(wǎng)絡(luò )新的含義，實(shí)現人與物之間的相融與互動(dòng)，對人的規范性回復進(jìn)行識別，做出方案性的選擇。物聯(lián)網(wǎng)的組成架構包括：
（1）末梢節點(diǎn)（采集控制層）：即利用各種傳感器、RFID形成的物體與物體之間進(jìn)行身份識別和數據交流；（2）接入層（數據傳輸層）：現在所有的網(wǎng)絡(luò )形式，包括有線(xiàn)的、無(wú)線(xiàn)的以及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )形式中的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、2G、3G等。（3）承載網(wǎng)絡(luò )；（4）應用控制層；（5）用戶(hù)。其中由計算機網(wǎng)絡(luò )和通信網(wǎng)絡(luò )構成的承載網(wǎng)絡(luò )為業(yè)務(wù)的基礎網(wǎng)絡(luò )，圖1為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )組成示意圖。
1.2 技術(shù)組成
國際電聯(lián)報告提出物聯(lián)網(wǎng)主要有4 個(gè)關(guān)鍵性的應用技術(shù)：標簽事物的RFID，感知事物的傳感網(wǎng)絡(luò )技術(shù)（Sensor technologies），思考事物的智能技術(shù)，微縮事物的納米技術(shù)（Nano technology-RFID）。
1.2.1 射頻識別（RFID） RFID是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，具有數據儲存量大、可讀寫(xiě)、穿透力強、讀寫(xiě)距離遠、讀取速率快、使用壽命長(cháng)、環(huán)境適應性好等特點(diǎn)，是唯一可以實(shí)現多目標識別的自動(dòng)識別技術(shù)，可工作于各種惡劣的環(huán)境。最基本的RFID 系統由電子標簽、讀寫(xiě)器和天線(xiàn)3 部分組成。RFID系統的工作原理是：電子標簽根據電源的不同而分為有源電子標簽和無(wú)源電子標簽，當電子標簽進(jìn)入讀寫(xiě)器的工作區域后，無(wú)源電子標簽接收到讀寫(xiě)器發(fā)出的電磁波，產(chǎn)生感應電流從而獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息被讀取器讀取，解碼后送至電腦主機進(jìn)行有關(guān)處理；有源電子標簽則依靠自帶電池供電。圖2 為RFID 的工作原理圖。
現在RFID 在農畜產(chǎn)品安全生產(chǎn)監控、動(dòng)物識別與跟蹤、農畜精細生產(chǎn)系統、畜產(chǎn)品精細養殖數字化系統、農產(chǎn)品物流與包裝等方面已正式應用。例如，日本的田間伺服器（field server）和美國伯克利大學(xué)MOTE 和JPL 研發(fā)的SW（Sensor Web），能夠使用RFID 等無(wú)線(xiàn)技術(shù)的田間管理監測設備自動(dòng)記錄田間影像與土壤酸堿度、溫濕度、日照量甚至風(fēng)速、雨量等微氣象，詳細記錄農產(chǎn)品的生產(chǎn)成長(cháng)記錄。
1.2.2 傳感網(wǎng)絡(luò )技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的重點(diǎn)，即研究的核心，是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )（WSN，Wireless Sensor Networks），是由一組稠密布置、隨機撒布的傳感器組成的無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò )，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò )覆蓋的地理區域內感知對象的信息，并發(fā)布給觀(guān)察者。近年來(lái)，在農業(yè)方面，尤其是在精準農業(yè)方面應用越來(lái)越多。精準農業(yè)是［21］利用3S（全球定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）、遙感（RS））的差異從地塊水平精確到平方厘米的一整套綜合農業(yè)管理技術(shù)，可以實(shí)現農田操作的自動(dòng)指揮和控制。在中國科學(xué)院、農業(yè)部等單位開(kāi)展了面向全國范圍的農情遙感監測系統的研究，利用3S和各種數學(xué)模型進(jìn)行農情監測，已經(jīng)取得了較明顯的效果。該系統中的數學(xué)模型主要有糧棉作物識別模型、農作物長(cháng)勢分級模型、農作物估產(chǎn)模型、農業(yè)災害監測與災情損失評估模型等。作物長(cháng)勢遙感監測模型主要利用紅光波段和近紅外波段遙感數據得到的植被指數（NDVI）與作物的葉面積指數和生物量正相關(guān)原理進(jìn)行長(cháng)勢監測。作物長(cháng)勢模型主要有3種，即逐年比較模型、距平等級模型和極值等級模型。
2 物聯(lián)網(wǎng)在農業(yè)信息化的初期應用
物聯(lián)網(wǎng)在農業(yè)和農村信息化領(lǐng)域中得到廣泛應用，如：精準農業(yè)、智能化專(zhuān)家管理系統、遠程監測和遙感系統、生物信息和診斷系統、食品安全追溯系統等。在精準農業(yè)方面，中國已取得較高水平的成果，并進(jìn)入實(shí)踐階段。
2.1 中國的精準農業(yè)
目前，數字農業(yè)重大專(zhuān)項已在中國新疆、黑龍江、吉林、北京、上海、河北、江蘇等地建立起26 個(gè)設施農業(yè)數字化技術(shù)、大田作物數字化技術(shù)和數字農業(yè)繼承技術(shù)綜合應用示范基地。中國研制的具有自主知識產(chǎn)權的谷物聯(lián)合收割機智能測產(chǎn)系統在2000 年11月畫(huà)出了中國第1 張“精準農業(yè)”產(chǎn)量圖，2005 年引進(jìn)美國CASE 公司精準農業(yè)機械設備，建立了黑龍江八五二農場(chǎng)和寶泉嶺農場(chǎng)精準農業(yè)試驗示范基地，2006年底，黑龍江墾區已裝備成大約160 個(gè)現代農機裝備區，使精準農業(yè)技術(shù)在墾區有了新的發(fā)展和推廣應用。在國家精準農業(yè)研究示范基地也進(jìn)行了一系列農業(yè)定量遙感試驗。示范區內大田作物產(chǎn)量提高15%~20%，經(jīng)濟效益提高10%，設施農業(yè)成本降低10%，生產(chǎn)率提高20%，養殖業(yè)提高經(jīng)濟效益18%。同等產(chǎn)量下，采用先進(jìn)的農業(yè)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，總成本降低了15%~20%，化肥、農藥和灌溉用水量減少了20%~30%。
2.2 全國首批“電子豬”上市
2009 年9 月30 日金卡豬的上市［2］，使成都市民有幸成為全國第1 批吃到通過(guò)RFID 電子標簽對豬的養殖、宰殺全過(guò)程實(shí)施溯源的“電子豬肉”的市民。RFID技術(shù)應用于畜牧業(yè)食品生產(chǎn)的全過(guò)程，包括飼養、防疫滅菌、產(chǎn)品加工、食品流通等各個(gè)環(huán)節，全面引入標準化的技術(shù)規程和質(zhì)量監管措施，建立“從農場(chǎng)到餐桌”的食品供應鏈跟蹤與可追溯體系，從而達到科學(xué)的全程化飼養監控、安全化生產(chǎn)監控、市場(chǎng)化可追溯的高質(zhì)量、高水平、高效益的目標。
2.3 食品安全溯源系統建設
國家農業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心在北京市小湯山的試點(diǎn)應用食品安全溯源系統的項目。條碼生成與打印以國際通用的EAN/UCC 系統為編碼基礎，用戶(hù)只需填入相關(guān)產(chǎn)品、地塊等信息，即可自動(dòng)生成條碼并按標準化條碼格式打印出來(lái)，系統支持不同打印機和不同的碼制。例如：2006 年中國水產(chǎn)業(yè)推出了魚(yú)類(lèi)產(chǎn)品智能防偽卡——千島湖“淳牌”有機魚(yú)身份證，實(shí)現了從水體到餐桌的全程質(zhì)量跟蹤管理；2009 年10月，江蘇大閘蟹成功利用RFID 二維碼溯源系統追蹤其品質(zhì)。
3 農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展展望
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在無(wú)錫掀起了研究的熱潮，2020 年之前中國已經(jīng)規劃了3.86 萬(wàn)億元的資金用于物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)。物聯(lián)網(wǎng)研究和開(kāi)發(fā)既是機遇，更是挑戰。如果能夠面對挑戰，從深層次解決物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵理論問(wèn)題和技術(shù)難點(diǎn)，并且能夠將物聯(lián)網(wǎng)研究和開(kāi)發(fā)的成果應用于實(shí)際，就可以在物聯(lián)網(wǎng)研究和開(kāi)發(fā)中獲得發(fā)展的機遇。目前，關(guān)于農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展項目有很多：土壤養分和墑情監測，為作物選擇和耕種方式提供指導；糧情信息監測，為監管部門(mén)科學(xué)決策保護糧食安全提供有效數據；農業(yè)大棚溫室監控和田間自動(dòng)化管理，通過(guò)連續監測土壤濕度數據，實(shí)現多點(diǎn)同時(shí)滴灌補水；農民可以通過(guò)3G手機接入信息數據庫中，根據專(zhuān)家們開(kāi)好的科學(xué)種田“處方”，用計算機對灌溉、施肥、溫度和濕度等進(jìn)行控制和管理；如果某些人群對作物品質(zhì)有特殊要求，可以通過(guò)控制作物施肥達到這種要求，點(diǎn)著(zhù)鼠標配化肥。當然，農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也面臨著(zhù)諸多問(wèn)題。
（1）智能感知器的成本問(wèn)題。目前，農業(yè)環(huán)境和動(dòng)植物群（個(gè)）體信息采集和傳輸的感知設備成本相對還比較昂貴。如農產(chǎn)品供應鏈上的電子標簽，生產(chǎn)100萬(wàn)個(gè)的成本約為14 美分/個(gè)。除此之外還有實(shí)施RFID所需的基礎設施的成本，如閱讀器的購置價(jià)格等。因為農產(chǎn)品的本身價(jià)值并不大，使用RFID 所增加的成本相比之下顯得過(guò)高，目前只適用于一些高價(jià)值的農產(chǎn)品。
（2）農田無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )體系的功耗問(wèn)題。由于農作物生產(chǎn)周期較長(cháng)，傳感器節點(diǎn)數量較多，如果經(jīng)常更換電池將是一項耗資巨大的工作。如何有效節省電能、延長(cháng)網(wǎng)絡(luò )的生命周期，是面向大規模農田種植的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )需解決的重要問(wèn)題。
（3）物聯(lián)網(wǎng)感知節點(diǎn)上數據高效傳輸問(wèn)題。農業(yè)監測區域分布大量傳感器節點(diǎn)（sensor node）和少數匯聚節點(diǎn)（sink node），傳感器節點(diǎn)負責采集相關(guān)數據信息，最終將數據傳送至匯聚節點(diǎn)。由于農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具有感知數據量大、無(wú)線(xiàn)通信帶寬低、時(shí)效性強的特征，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)在能量、計算、存儲及通信能力方面存在局限性，數據高效傳輸與管理問(wèn)題是提高節點(diǎn)協(xié)作感知、采集、處理、發(fā)布效率的有效途徑。
在如何促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方面，應圍繞本地優(yōu)勢與特色產(chǎn)業(yè)，結合高校、科研院所和企業(yè)的現有的研究成果，選擇關(guān)鍵領(lǐng)域集中力量，扶持有廣闊應用前景的傳感器開(kāi)發(fā)重點(diǎn)突破，以點(diǎn)帶面，全面發(fā)展。以農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試驗示范建設為重點(diǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣和應用，提高農業(yè)的產(chǎn)出率和土地利用率，提高農業(yè)抗御自然風(fēng)險的能力。同時(shí)，跟蹤國際農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展前沿和動(dòng)態(tài)，提高農業(yè)現代化水平，提高農業(yè)生產(chǎn)的綜合效益。
4 結語(yǔ)
美國《商業(yè)周刊》認為物聯(lián)網(wǎng)是全球未來(lái)四大技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，是21世紀世界最具有影響力的21項技術(shù)之一。農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用是現代農業(yè)發(fā)展的需要，也是未來(lái)農業(yè)發(fā)展水平的一個(gè)重要標志，它將是未來(lái)農業(yè)發(fā)展的方向。它必將提高全球農業(yè)產(chǎn)品的數量和質(zhì)量，提高農民的收入，增強食品安全，實(shí)現農業(yè)自動(dòng)化、智能化，使人類(lèi)從繁重的勞動(dòng)中解脫出來(lái)，從而徹底解放生產(chǎn)者，形成以人為本的生產(chǎn)方式，提高全人類(lèi)的生活質(zhì)量。2009 年10 月24 日中國的第1 顆物聯(lián)網(wǎng)的中國芯“唐芯一號”芯片研制成功，在一定程度上表明了中國已經(jīng)攻克了物聯(lián)網(wǎng)的部分核心技術(shù)。正是由于這些關(guān)鍵技術(shù)的蓬勃發(fā)展，才使得物聯(lián)網(wǎng)應用于現代農業(yè)得以實(shí)現。中國有堅實(shí)的技術(shù)和知識基礎，農業(yè)生產(chǎn)設備數學(xué)化、自動(dòng)化和智能化程度也越來(lái)越高。盡管物聯(lián)網(wǎng)在農業(yè)中的應用還面臨著(zhù)巨大的挑戰，相信隨著(zhù)各種技術(shù)的不斷發(fā)展，農業(yè)智能生產(chǎn)時(shí)代也會(huì )距離人們越來(lái)越近。
物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第3 次浪潮［3］。近年來(lái)，隨著(zhù)智能農業(yè)、精準農業(yè)的發(fā)展，智能感知芯片、移動(dòng)嵌入式系統等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現代農業(yè)中的應用逐步拓寬，通過(guò)使用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )可以有效降低人力消耗和對農田環(huán)境的影響，獲取精確的作物環(huán)境和作物信息，從而大量使用各種自動(dòng)化、智能化、遠程控制的生產(chǎn)設備，足不出戶(hù)就可以監測到農田信息，實(shí)現科學(xué)監測、科學(xué)種植，促進(jìn)了現代農業(yè)發(fā)展方式的轉變。筆者將物聯(lián)網(wǎng)應用于農業(yè)，農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用可以更好地控制農作物的生長(cháng)環(huán)境，使之能夠更好地適應作物的生長(cháng)，提高農作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，有利于實(shí)現農作物的高產(chǎn)穩產(chǎn)，提高土地的產(chǎn)出率，提高農業(yè)抗御自然災害的能力。農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣應用，也是農業(yè)現代化水平的一個(gè)重要標志。農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，將會(huì )為中國農業(yè)發(fā)展與世界同步提供一個(gè)國際領(lǐng)先的全新的平臺，也必將為傳統產(chǎn)業(yè)改造升級起到巨大的推動(dòng)作用。
1 物聯(lián)網(wǎng)內涵及相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介
1.1 內涵
物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things）的定義是通過(guò)射頻識別（Radio Frequency Identificatio，RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，先進(jìn)的云計算技術(shù)和超級計算機則可以對海量數據進(jìn)行整理分析，幫助人們做出正確的行動(dòng)決策，以實(shí)現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網(wǎng)絡(luò )。物聯(lián)網(wǎng)的精髓是賦予網(wǎng)絡(luò )新的含義，實(shí)現人與物之間的相融與互動(dòng)，對人的規范性回復進(jìn)行識別，做出方案性的選擇。物聯(lián)網(wǎng)的組成架構包括：
（1）末梢節點(diǎn)（采集控制層）：即利用各種傳感器、RFID形成的物體與物體之間進(jìn)行身份識別和數據交流；（2）接入層（數據傳輸層）：現在所有的網(wǎng)絡(luò )形式，包括有線(xiàn)的、無(wú)線(xiàn)的以及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )形式中的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、2G、3G等。（3）承載網(wǎng)絡(luò )；（4）應用控制層；（5）用戶(hù)。其中由計算機網(wǎng)絡(luò )和通信網(wǎng)絡(luò )構成的承載網(wǎng)絡(luò )為業(yè)務(wù)的基礎網(wǎng)絡(luò )，圖1為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )組成示意圖。
1.2 技術(shù)組成
國際電聯(lián)報告提出物聯(lián)網(wǎng)主要有4 個(gè)關(guān)鍵性的應用技術(shù)：標簽事物的RFID，感知事物的傳感網(wǎng)絡(luò )技術(shù)（Sensor technologies），思考事物的智能技術(shù)，微縮事物的納米技術(shù)（Nano technology-RFID）。
1.2.1 射頻識別（RFID） RFID是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，具有數據儲存量大、可讀寫(xiě)、穿透力強、讀寫(xiě)距離遠、讀取速率快、使用壽命長(cháng)、環(huán)境適應性好等特點(diǎn)，是唯一可以實(shí)現多目標識別的自動(dòng)識別技術(shù)，可工作于各種惡劣的環(huán)境。最基本的RFID 系統由電子標簽、讀寫(xiě)器和天線(xiàn)3 部分組成。RFID系統的工作原理是：電子標簽根據電源的不同而分為有源電子標簽和無(wú)源電子標簽，當電子標簽進(jìn)入讀寫(xiě)器的工作區域后，無(wú)源電子標簽接收到讀寫(xiě)器發(fā)出的電磁波，產(chǎn)生感應電流從而獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息被讀取器讀取，解碼后送至電腦主機進(jìn)行有關(guān)處理；有源電子標簽則依靠自帶電池供電。圖2 為RFID 的工作原理圖。
現在RFID 在農畜產(chǎn)品安全生產(chǎn)監控、動(dòng)物識別與跟蹤、農畜精細生產(chǎn)系統、畜產(chǎn)品精細養殖數字化系統、農產(chǎn)品物流與包裝等方面已正式應用。例如，日本的田間伺服器（field server）和美國伯克利大學(xué)MOTE 和JPL 研發(fā)的SW（Sensor Web），能夠使用RFID 等無(wú)線(xiàn)技術(shù)的田間管理監測設備自動(dòng)記錄田間影像與土壤酸堿度、溫濕度、日照量甚至風(fēng)速、雨量等微氣象，詳細記錄農產(chǎn)品的生產(chǎn)成長(cháng)記錄。
1.2.2 傳感網(wǎng)絡(luò )技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的重點(diǎn)，即研究的核心，是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )（WSN，Wireless Sensor Networks），是由一組稠密布置、隨機撒布的傳感器組成的無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò )，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò )覆蓋的地理區域內感知對象的信息，并發(fā)布給觀(guān)察者。近年來(lái)，在農業(yè)方面，尤其是在精準農業(yè)方面應用越來(lái)越多。精準農業(yè)是［21］利用3S（全球定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）、遙感（RS））的差異從地塊水平精確到平方厘米的一整套綜合農業(yè)管理技術(shù)，可以實(shí)現農田操作的自動(dòng)指揮和控制。在中國科學(xué)院、農業(yè)部等單位開(kāi)展了面向全國范圍的農情遙感監測系統的研究，利用3S和各種數學(xué)模型進(jìn)行農情監測，已經(jīng)取得了較明顯的效果。該系統中的數學(xué)模型主要有糧棉作物識別模型、農作物長(cháng)勢分級模型、農作物估產(chǎn)模型、農業(yè)災害監測與災情損失評估模型等。作物長(cháng)勢遙感監測模型主要利用紅光波段和近紅外波段遙感數據得到的植被指數（NDVI）與作物的葉面積指數和生物量正相關(guān)原理進(jìn)行長(cháng)勢監測。作物長(cháng)勢模型主要有3種，即逐年比較模型、距平等級模型和極值等級模型。
2 物聯(lián)網(wǎng)在農業(yè)信息化的初期應用
物聯(lián)網(wǎng)在農業(yè)和農村信息化領(lǐng)域中得到廣泛應用，如：精準農業(yè)、智能化專(zhuān)家管理系統、遠程監測和遙感系統、生物信息和診斷系統、食品安全追溯系統等。在精準農業(yè)方面，中國已取得較高水平的成果，并進(jìn)入實(shí)踐階段。
2.1 中國的精準農業(yè)
目前，數字農業(yè)重大專(zhuān)項已在中國新疆、黑龍江、吉林、北京、上海、河北、江蘇等地建立起26 個(gè)設施農業(yè)數字化技術(shù)、大田作物數字化技術(shù)和數字農業(yè)繼承技術(shù)綜合應用示范基地。中國研制的具有自主知識產(chǎn)權的谷物聯(lián)合收割機智能測產(chǎn)系統在2000 年11月畫(huà)出了中國第1 張“精準農業(yè)”產(chǎn)量圖，2005 年引進(jìn)美國CASE 公司精準農業(yè)機械設備，建立了黑龍江八五二農場(chǎng)和寶泉嶺農場(chǎng)精準農業(yè)試驗示范基地，2006年底，黑龍江墾區已裝備成大約160 個(gè)現代農機裝備區，使精準農業(yè)技術(shù)在墾區有了新的發(fā)展和推廣應用。在國家精準農業(yè)研究示范基地也進(jìn)行了一系列農業(yè)定量遙感試驗。示范區內大田作物產(chǎn)量提高15%~20%，經(jīng)濟效益提高10%，設施農業(yè)成本降低10%，生產(chǎn)率提高20%，養殖業(yè)提高經(jīng)濟效益18%。同等產(chǎn)量下，采用先進(jìn)的農業(yè)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，總成本降低了15%~20%，化肥、農藥和灌溉用水量減少了20%~30%。
2.2 全國首批“電子豬”上市
2009 年9 月30 日金卡豬的上市［2］，使成都市民有幸成為全國第1 批吃到通過(guò)RFID 電子標簽對豬的養殖、宰殺全過(guò)程實(shí)施溯源的“電子豬肉”的市民。RFID技術(shù)應用于畜牧業(yè)食品生產(chǎn)的全過(guò)程，包括飼養、防疫滅菌、產(chǎn)品加工、食品流通等各個(gè)環(huán)節，全面引入標準化的技術(shù)規程和質(zhì)量監管措施，建立“從農場(chǎng)到餐桌”的食品供應鏈跟蹤與可追溯體系，從而達到科學(xué)的全程化飼養監控、安全化生產(chǎn)監控、市場(chǎng)化可追溯的高質(zhì)量、高水平、高效益的目標。
2.3 食品安全溯源系統建設
國家農業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心在北京市小湯山的試點(diǎn)應用食品安全溯源系統的項目。條碼生成與打印以國際通用的EAN/UCC 系統為編碼基礎，用戶(hù)只需填入相關(guān)產(chǎn)品、地塊等信息，即可自動(dòng)生成條碼并按標準化條碼格式打印出來(lái)，系統支持不同打印機和不同的碼制。例如：2006 年中國水產(chǎn)業(yè)推出了魚(yú)類(lèi)產(chǎn)品智能防偽卡——千島湖“淳牌”有機魚(yú)身份證，實(shí)現了從水體到餐桌的全程質(zhì)量跟蹤管理；2009 年10月，江蘇大閘蟹成功利用RFID 二維碼溯源系統追蹤其品質(zhì)。
3 農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展展望
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在無(wú)錫掀起了研究的熱潮，2020 年之前中國已經(jīng)規劃了3.86 萬(wàn)億元的資金用于物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)。物聯(lián)網(wǎng)研究和開(kāi)發(fā)既是機遇，更是挑戰。如果能夠面對挑戰，從深層次解決物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵理論問(wèn)題和技術(shù)難點(diǎn)，并且能夠將物聯(lián)網(wǎng)研究和開(kāi)發(fā)的成果應用于實(shí)際，就可以在物聯(lián)網(wǎng)研究和開(kāi)發(fā)中獲得發(fā)展的機遇。目前，關(guān)于農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展項目有很多：土壤養分和墑情監測，為作物選擇和耕種方式提供指導；糧情信息監測，為監管部門(mén)科學(xué)決策保護糧食安全提供有效數據；農業(yè)大棚溫室監控和田間自動(dòng)化管理，通過(guò)連續監測土壤濕度數據，實(shí)現多點(diǎn)同時(shí)滴灌補水；農民可以通過(guò)3G手機接入信息數據庫中，根據專(zhuān)家們開(kāi)好的科學(xué)種田“處方”，用計算機對灌溉、施肥、溫度和濕度等進(jìn)行控制和管理；如果某些人群對作物品質(zhì)有特殊要求，可以通過(guò)控制作物施肥達到這種要求，點(diǎn)著(zhù)鼠標配化肥。當然，農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也面臨著(zhù)諸多問(wèn)題。
（1）智能感知器的成本問(wèn)題。目前，農業(yè)環(huán)境和動(dòng)植物群（個(gè)）體信息采集和傳輸的感知設備成本相對還比較昂貴。如農產(chǎn)品供應鏈上的電子標簽，生產(chǎn)100萬(wàn)個(gè)的成本約為14 美分/個(gè)。除此之外還有實(shí)施RFID所需的基礎設施的成本，如閱讀器的購置價(jià)格等。因為農產(chǎn)品的本身價(jià)值并不大，使用RFID 所增加的成本相比之下顯得過(guò)高，目前只適用于一些高價(jià)值的農產(chǎn)品。
（2）農田無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )體系的功耗問(wèn)題。由于農作物生產(chǎn)周期較長(cháng)，傳感器節點(diǎn)數量較多，如果經(jīng)常更換電池將是一項耗資巨大的工作。如何有效節省電能、延長(cháng)網(wǎng)絡(luò )的生命周期，是面向大規模農田種植的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )需解決的重要問(wèn)題。
（3）物聯(lián)網(wǎng)感知節點(diǎn)上數據高效傳輸問(wèn)題。農業(yè)監測區域分布大量傳感器節點(diǎn)（sensor node）和少數匯聚節點(diǎn)（sink node），傳感器節點(diǎn)負責采集相關(guān)數據信息，最終將數據傳送至匯聚節點(diǎn)。由于農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具有感知數據量大、無(wú)線(xiàn)通信帶寬低、時(shí)效性強的特征，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)在能量、計算、存儲及通信能力方面存在局限性，數據高效傳輸與管理問(wèn)題是提高節點(diǎn)協(xié)作感知、采集、處理、發(fā)布效率的有效途徑。
在如何促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方面，應圍繞本地優(yōu)勢與特色產(chǎn)業(yè)，結合高校、科研院所和企業(yè)的現有的研究成果，選擇關(guān)鍵領(lǐng)域集中力量，扶持有廣闊應用前景的傳感器開(kāi)發(fā)重點(diǎn)突破，以點(diǎn)帶面，全面發(fā)展。以農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試驗示范建設為重點(diǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣和應用，提高農業(yè)的產(chǎn)出率和土地利用率，提高農業(yè)抗御自然風(fēng)險的能力。同時(shí)，跟蹤國際農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展前沿和動(dòng)態(tài)，提高農業(yè)現代化水平，提高農業(yè)生產(chǎn)的綜合效益。
4 結語(yǔ)
美國《商業(yè)周刊》認為物聯(lián)網(wǎng)是全球未來(lái)四大技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，是21世紀世界最具有影響力的21項技術(shù)之一。農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用是現代農業(yè)發(fā)展的需要，也是未來(lái)農業(yè)發(fā)展水平的一個(gè)重要標志，它將是未來(lái)農業(yè)發(fā)展的方向。它必將提高全球農業(yè)產(chǎn)品的數量和質(zhì)量，提高農民的收入，增強食品安全，實(shí)現農業(yè)自動(dòng)化、智能化，使人類(lèi)從繁重的勞動(dòng)中解脫出來(lái)，從而徹底解放生產(chǎn)者，形成以人為本的生產(chǎn)方式，提高全人類(lèi)的生活質(zhì)量。2009 年10 月24 日中國的第1 顆物聯(lián)網(wǎng)的中國芯“唐芯一號”芯片研制成功，在一定程度上表明了中國已經(jīng)攻克了物聯(lián)網(wǎng)的部分核心技術(shù)。正是由于這些關(guān)鍵技術(shù)的蓬勃發(fā)展，才使得物聯(lián)網(wǎng)應用于現代農業(yè)得以實(shí)現。中國有堅實(shí)的技術(shù)和知識基礎，農業(yè)生產(chǎn)設備數學(xué)化、自動(dòng)化和智能化程度也越來(lái)越高。盡管物聯(lián)網(wǎng)在農業(yè)中的應用還面臨著(zhù)巨大的挑戰，相信隨著(zhù)各種技術(shù)的不斷發(fā)展，農業(yè)智能生產(chǎn)時(shí)代也會(huì )距離人們越來(lái)越近。
農先鋒網(wǎng)聲明：凡資訊來(lái)源注明為其他媒體來(lái)源的信息，均為轉載自其他媒體，并不代表本網(wǎng)站贊同其觀(guān)點(diǎn)，也不代表本網(wǎng)站對其真實(shí)性負責。您若對該文章內容有任何疑問(wèn)或質(zhì)疑，請立即與網(wǎng)站(m.08wjj.com)聯(lián)系，本網(wǎng)站將迅速給您回應并做處理。
聯(lián)系郵箱:3267146135@qq.com
聯(lián)系郵箱:3267146135@qq.com
