摘要：物联网以感知为基础，通过网络在人与人、人与物、物与物之间完成互联互通。即物理世界以传感器获取各种复杂信息，并以互联网、移动通信网实现信息传递，利用智能技术综合处理这部分信息，使人们深刻认知物质世界，实现智能化控制。本文通过阐述物联网技术及其在现代农业中的应用理论，提出物联网技术在农业中应用目标和领域，完成物联网在如皋市现代农业中的应用设计，总结利用物联网技术发展现代农业的对策。
关键词：物联网；现代农业；应用
近年来，在工业、农业、城市、交通、环保、气象等领域广泛应用物联网技术，并逐步发展为新兴战略产业，创造全新的经济增长点。农业与国际民生密切相关，应高度关注信息化、智能化的发展，为物联网创造发展空间。在农业方面应用物联网技术，有利于快速转型传统农业，提高农业的综合能力。
1物联网技术及其在农业中的应用概述
1.1物联网技术
物联网技术包括信息感知技术、网络通信技术和应用系统技术等，对物实现连接与操控，与各种技术进行连接，在人对人、人对物和物对物间完成感知、互联、互通和互动。继计算机、互联网后，物联网在信息技术发展过程是第三次浪潮，在环境监测、家居生活、食品安全追溯领域内大规模使用，增加经济收益，节省成本，有利于传统农业产业结构优化。
1.2物联网技术在现代农业中的应用概述
作为第一产业农业，为实现高效、现代化发展，应全面引入信息技术。现代农业显著特征为信息化发展。农业信息化利用现代化信息技术，完成生产、加工和流通作业，并在农业生产、经营过程突出智能化特点。农业现代化重要标志之一是互联网普及应用，及农业与其他产业从纵、横向上渗入融合[1]。传统农业向现代农业发展的基础为物联网技术，是未来重要发展趋势。目前，农业系统进行模拟、预测、辅助决策、虚拟农业、精准农业等均要应用物联网技术，主要表现为以下方面：一是在农业环境方面，通过环境感知、实时监控、自动控制等建立网络化监测系统；二是利用智能技术，构建饲料投放、疫情防控、恒温控制、废弃物回收等控制系统；三是在田间作业方面，构建节水灌溉、农机定位耕种、测土配方施肥等精确化系统；四是对生产加工和销售流通的农产品构建质量安全追溯系统。
2物联网技术在农业中应用目标和领域
2.1应用目标
在农业科技园区管理、环境监测、设施作物种植、设施动物养殖、食品加工、大田生产、安全防护等方面，应用传感技术、无线通信技术、计算机网络技术、专家智能分析技术、农业资源数据库等，以物联网技术智能监控农业发展过程，在广大农村地区推广物联网技术，形成综合服务网络，升级农业生产方式，推动现代农业产业化的可持续发展。在设施先进农业科技园建立一定规模的示范基地，对大田作物、设施蔬菜、食用菌、规模设施动物等通过物联网技术进行动态监测，而应用智能管理决策技术、综合信息服务技术、云计算与云服务技术等，突显了高效、集约和绿色低碳发展特色。按国家食品安全标准建立农产品生产安全保障体系，利用物联网溯源与质量控制技术，全方位监测示范区的农业资源与作物生长条件，最大程度保障安全生产；对农业生产，以智能技术实现全程追踪标识，管控产后初加工、包装、物流和配送等，并构建综合控制和质量检验系统，确保消费者获得安全的农产品。
2.2重点领域
2.2.1设施种植领域物联网应用。在设施作物发展过程，为提高产出，增加效益，达到低碳环保要求，利用信息采集识别技术、实时监测与数据传输技术、智能调控与分析处理技术等，综合布置和集成控制，全程掌控作物生长情况，理清蔬菜生长与植物需求在大棚内的关系，智能化和精细化处理、传输、采集作物生产信息，增加作物产值，提高产品质量。
2.2.2设施养殖领域物联网应用。现代畜牧业发展呈现规模化、集约化、产业化、自动化和信息化特点。农业设施养殖业为实现高效、健康发展，积极引入物联网技术。联系物联网应用架构、网络结构、生产环境感知技术、智能监控技术等，提高规模精细养殖水平，建立技术服务创新体系。通过传感技术、通信技术、数据处理技术自动远程监控动物养殖过程，保护养殖资源；自动、精准、智能管理饲喂、疫病、繁殖和粪便清理作业。
2.2.3农业资源环境监测物联网应用。农业资源环境应用物联网技术，降低各自然环境因素影响动植物的程度，获得有价值信息，如监测、跟踪、预报、气象等信息。利用传感识别、数据汇集、智能分析等技术，监测与评估农产品生长环境，合理设置无线传感网络，综合处理多源性数据，采集农产品产地的环境参数，实时监控环境[2]。建立专家智能评估产地环境质量系统，为农产品生长、农产品加工和消费过程提供溯源服务。
2.2.4农产品加工质量安全物联网应用。农产品加工企业综合应用无线传感网络与计算机网络构建监控体系，实时了解工程环境、设备卫生情况，为实时监控农产品加工建立报警系统。借标准化产品体系，保证产品由产地安全过度至餐桌。
3物联网在如皋市现代农业中的应用设计
3.1设施园艺物联网应用
该系统利用无线通信技术组网不同功能的设施环境监测传感器，通过3G、4G网络与互联网有效连接，以专业数据服务器对数据进行采集和存储，统一应用在运行控制平台，调控环境，满足日常设施种植业生产精细化管理的需要，对温度进行智能化监控，提高人工管理的效率。一是实时监测。大棚内安装传感设备，主要采集室内空气湿度、空气温度、二氧化碳浓度、光照强度、土壤水分含量、土壤温度，以及棚外气温、光照强度、风速、风向、雨量等；利用移动通讯网络将数据输送至服务管理平台，对这部分数据综合处置。二是远程智能控制。科学应用温室设施，如电动卷帘、排风机、电动灌溉系统等设备，达到远程控制目的。用户以移动工具进入系统，对温室内水阀、排风机、卷帘机的开关直接控制；借助控制逻辑，结合内外部环境特点自行启动或关停大棚设备。三是查询。在系统内查询各种设施的环境参数、历史温湿度曲线、基本设备历史操作情况、历史照片等；进入系统后，详细解读农业单位颁布的农业政策、市场发展规律、供求数据等，保证信息服务效率。四是报警。报警功能是根据现实情况，提前设置上限和下限数据，联系农作物类型、生长周期和季节规律等调整限定值。一旦某个数据超过限值，系统随机发出声光报警，或向用户传输互联网报警信息，协助用户科学调整。五是水肥一体化灌溉。温室肥水一体化是根据土壤养分含量与作物需肥情况，按比例配置可溶性固体或液体肥料，得到所需的肥液与灌溉水，以压力系统与可控管道实现供水和供肥，充分融合水肥后，通过管道和滴头均匀浸润作物，为作物创造一个含水量和土壤疏松度最佳的生长环境，按作物需肥情况和需水特点，定时、定量为生育期的作物提供水分与养分。
3.2大田种植物联网应用
3.2.1建设作物农情监测系统。一是完善应用小麦监测。二是建立农情监测系统，进一步掌握水稻、玉米农情。三是引入遥感监测技术，获取并分析农作物生长、环境等数据。
3.2.2利用感知数据构建生长智能决策系统。根据水稻、小麦大田生产情况设计智能决策系统，择优集成，使系统有效监控全省的大田生产状况。
3.2.3利用物联网技术，对农业作业过程监控和调整。一是联合农业生产调度平台、农机社会化服务平台构建远程信息服务系统[3]。如皋市利用农机化生产指挥系统在县市间互通信息。二是与研究机构创造合作机会，借农机合作社，开发农机管理终端和探测系统终端。
3.2.4实时监控大田作物种植。利用物联网技术掌握露地大田作物种植的情况。远程操控系统与精准灌溉、作物传感器技术有效整合，在田间建立小型气象站，随时观察田间水位变化；通过可移动式的土壤湿度、土壤墒情传感器动态了解土壤状况；以远程灌溉控制系统掌控蒸发蒸腾量，提高灌溉的自动化水平。
3.3水产养殖物联网应用
3.3.1远程增氧。应用物联网技术构建“水产养殖监控管理系统”，对养殖塘区溶氧量、温度、水质等信息及时收集并整理。为不同测量参数选取对应色块标识，绿色说明溶氧量正常，黄色提示溶氧偏低，红色则警报，一旦出现红色，则远程操作增氧器。科学连接物联网与增氧泵，结合水产生物需求启停增氧泵。
3.3.2智能投喂。中心平台接收手机短信，自行设定投喂间隔时间、投喂量等。一旦发出指令，养殖户通过远程视频对塘区水面实行监测，保证顺利发送指令，杜绝误操作。
3.3.3预警讯息。监控人员收集塘区长期形成的数据资料，总结天气变化规律，利用平台向养殖户传输天气预警、水产动物疾病等信息，帮助养殖户制定行之有效的防范方案，如增氧、移植水草、清塘消毒等。
3.3.4温度监测。科学应用物联网在线温度传感器实时监测养殖水体的温度，对进水口、池内和养殖场温度数据实施采集。按季节变化、养殖品种和密度等设计报警参数。一旦温度无法达到预设值，系统自行启动声光报警设备，向管理员送出报警信息，这部分信息也在电脑监测界面反应，提醒值班人员及时发现问题。自动控制系统开启温控设备，待温度达到规定标准后，温控设备停止运行。
3.3.5光照度监测。光照时间和强弱都干扰养殖对象，改变繁殖周期和体表颜色。其中，繁殖周期决定产量，而体表颜色代表水产品的品质。系统引入室内光照度传感器，根据季节、品种、天然等，为养殖对象提供所需的光照强度与时间，进一步掌握天窗启动时间。
3.3.6溶解氧监测。环境具有较高溶解氧，激发水产生物的食欲，最大程度保证饲料利用率，提高生长发育水平。溶解氧密切联系水质，直接影响氮循环。通过高精度溶解氧探头动态采集水体溶解氧含量。水体溶解氧量过低，或大于空气增大压力时，参考含氧值，自主启动增样本作业，减少死亡现象。
3.4畜禽养殖应用物联网应用
3.4.1养殖环境监控。结合畜禽养殖环境具体状况，对温度、湿度和有害气体浓度动态监测。参考监测数据，科学调节环境，提高管理质量。智能传感器安置在养殖场，向管理者信息终端在线传输环境温湿度、二氧化碳、硫化氢、氨气、光照等。根据养殖场的环境监测信息，实时处理异常数据，向技术人员以短信或声光方式报警。管理者根据监测数据，对控制设备远程控制，自主设置环境参数。
3.4.2精细饲养。养殖场为提高饲养精细化水平，整合各项技术搭建精细饲养平台，借物联网技术管理喂养流程，自主设定喂养量。尤其是在繁殖期畜禽开展精细饲养时，最大程度提高繁殖水平，延长繁殖时间，节省投入费用，保证畜禽的成活质量。
3.4.3疾病监测。关于畜禽生理状况，利用芯片智能采集相关指标，并向计算机系统传输，综合分析健康情况，提高疫病监测效率。联合生理数据和临床诊断初步判断，为管理者反馈异常数据，有利于管理者采取科学措施防控动物疫病，及早治疗畜禽，避免发生严重疫情。
3.4.4追踪溯源。收集畜禽相关数据，建立信息库，科学搭建产品质量安全追溯码平台，保证产品质量，为畜禽生产建立管理档案。消费者在溯源查询平台以二维码实行查询，并对比产品数据，获得查询结果，从而全面监控畜禽产品质量。
4利用物联网技术发展现代农业的对策
4.1做好政策保障
为深度融合信息化与农业现代化，在农业生产、经营、管理和服务领域内应用互联网与现代信息技术，改善发展环境，全面推广农业物联网，彰显政策引导功能，突出市场主导作用，联合农业生产企业、家庭农场和农民专业合作社共同建设农业物联网。
4.2加快考核驱动
农业物联网应用正处在初级阶段，无法避免认识不足、发展失衡的问题[3]。为此，农业物联网是政府推进农村各项工作的重要渠道，在各乡镇广大地区建立物联网示范点，考核对象是自动生产设备、精准化监测控制等，并在产前、产中和产后科学应用物联网技术。在全市范围内对农业物联网发展加强考核驱动，提高技术水平，实现畜禽智能化养殖。
4.3强化服务引领
为了对农业生产经营模式积极改善，保证农产品充足供给和质量安全，实现农民增收，应对各方资源科学整合，建设现代农业信息综合管理平台，促进农技推广服务的发展，在生产、加工农产品过程实现信息化。该平台汇总农业生产各环节的重要数据，推动电子商务企业的可持续发展，综合服务于农产品及休闲农业展销。
5结束语
综上所述，我国主要通过政府投资、项目支持等，在农业中应用物联网技术。该技术在农业各领域内实现规模化应用，提高农业物联网产业的发展水平。传统农业通过物联网技术逐步向现代农业转化，实现物联网技术以点带面的应用，保证农业产业物联网技术的应用效果。
作者：姜丽 单位：江苏省如皋市农林科技与信息中心
