1、物聯網在智慧農業中的應用在傳統農業中，灌溉、施肥、噴藥，農民全憑經驗和感覺。而如今，在智慧農業中，農作物澆水、施肥、打藥時間，農作物的空氣溫度、 空氣濕度、酸堿度、光照、二氧化碳濃度、土壤 水分，做到按需供給， 一系列作物在不同生長周期的問題， 都有信息化、 智能化監控系統實時定量 精確”把關。智能農業、精準農業的發展，智能感知芯片、移動嵌入式系統、無線通信技術等物聯網技術在現代農業中的應用逐步拓寬， 作用顯著，具體表現為： 在監控農作物灌溉情況、 土壤空氣變更、 畜 禽的環境狀況以及大面積的地表檢測， 收集溫度、濕度、風力、大氣、降雨量，有關土地的濕度、 氮濃縮量、土壤污染和土壤pH值等方面

2、實現科學監測、科學種植，幫助農民抗災、減災1.在智慧農業中，可運用物聯網的溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、光照傳感器、CO2傳感器等設備，檢測環境中的溫度、相對濕度、PH值、光照強度、土壤養分、CO2濃度等參數，通過各種儀器儀表實時顯示或作為變量參與到自動控制中，保證農作物有一個良好的、適宜的生長環境。采用物聯網，特別是無線傳感器網絡來獲得作物生長的最佳條件，可以為智慧農業提供科學依據，達到增產增收、 改善品質、 調節生長周期及提高經濟效益的目的。1智慧農業智慧農業是農業生產的高級階段，是集新興的互聯網、移動通信網、云計算和物聯網技術為一體，依托部署在農業生產現場的各種傳感器節點（環境溫

3、濕度傳感器、土壤水分傳感器、二氧化碳濃度傳感器、光照強度傳感器等）和無線傳感器網絡實現農業生產環境的智能感知、智能預警、智能決策、智能分析、專家在線指導，為農業生產提供精準化種植、可視化管理、智能化決策。1.1 智慧農業定義智慧農業”也稱為 智能農業”，它充分應用現代信息技術、計算機與網絡技術、物聯網技術、 音視頻技術、3S技術、 無線通信技術及專家智慧與知識，實現農業可視化遠程診斷、遠程控制、 問題預警等智能管理。智慧農業是以最高效率地利用各種農業資源，最大限度地降低農業成本和能耗、 減少農業生態環境破壞以及實現農業系統的整體最優為目標，以農業全產業、全過程智能化的泛在化為特征，以全面感知、

4、可靠傳輸和智能處理等物聯網技術為支撐和手段，以自動化生產、最優化控制、智能化管理、系統化物流和電子化交易為主要生產方式的高產、高效、低耗、優質、生態和安全的一種現代農業發展模式與形態2.智慧農業所具備的功能有無線采集、無線控制、遠程監控、自動灌溉、自動施肥、自動噴藥等（附圖）。1.2 智慧農業特點基于物聯網技術的智慧農業是當今世界農業發展的新潮流，傳統農業的模式已遠不能適應農業可持續發展的需要，農產品質量問題、農業資源不足、普遍浪費、環境污染、產品種類需求多樣化等諸多問 題使農業的發展陷入惡性循環，而智慧農業為現代農業的發展提供了一條光明之路。智慧農業與傳統農業相比最大的特點是以高新技術和科學

5、管理換取對資源的最大節約，它是由信息技術支持的根據空間時間，定位、定時、定量地實施一整套現代化農業操作與管理的系統，其基本涵義是根據作物生長的土壤性狀、空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強度等調節對作物的投入，即一方面查清田地內部的土壤性狀與生產力，另一方面確定農作物的生產目標，調動土壤生產力，以最少或最節省的投入達到同等收入或更高的收入，并改善環境，高效地利用各類農業資源取得經濟效益和環境效益雙豐收。1.3 智慧農業系統架構物聯網智慧農業平臺系統由前端數據采集系統、無線傳輸系統、遠程監控系統、數據處理系統和專家系統組成3.前端數據采集系統主要負責農業環境中光照、溫度、濕度和土壤含水

6、量以及視頻等數據的采集和控制。無線傳輸系統主要將前端傳感器采集到的數據，通過無線傳感器網絡傳送到后臺服務器上。遠程監控系統通過在現場布置攝像頭等監控設備，實時采集視頻信號，通過電腦或3G手機即可隨時隨地觀察現場情況、查看現場溫濕度等參數和進行遠程控制調節。數據處理系統負責對采集的數據進行存儲和處理，為用戶提供分析和決策依據。專家系統根據智慧農業領域一個或多個專家提供的知識 和經驗，進行推理和判斷，幫助進行決策，以解決農業生產活動中遇到的各類復雜問題。2物聯網在智慧農業中的應用物聯網技術是新生事物，是多學科技術的集成4.隨著世界各國對物聯網行業的前景看好和企業的大力投入， 物聯網產業正飛速的發展

7、，并滲透進每一個行業領域。可以預見的是，越來越多的行業領域以及科技、應用會和物聯網產生交叉融合，傳統農業向智慧農業方向的轉變也已經成為了大勢所趨。2.1 物聯網定義物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，英文名稱叫 The Internet of Things ”，顧名思義， 物聯網就是 物物相連的互聯網”.包含兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。目前公認的物聯網定義是通過智能傳感器、射頻識別（RFID）、激光掃描儀、全球定位系統 （GPS）、遙感等信息傳感設備及系統和其他基于物-物

8、通信模式（M2M）的短距無線自組織網 絡，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種巨大智能網絡 5.物聯網被公認為是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的信息產業第三次浪潮。物聯網的基本特征可概括為全面感知、可靠傳送和智能處理6.它是以感知為前提，實現人與人、人與物、物與物全面互聯的網絡，其原理和實質是在物體上植入各種微型芯片，用這些傳感器獲取物理世界的各種信息，再通過無線傳感器網絡、互聯網、移動通信網等交互傳遞，從而實現對世界的感知。2.2 物聯網架構物聯網架構可分為以下三層：感知層、傳輸層和應用層。2.2.1 感知層采用各種

9、傳感器，如土壤溫濕度傳感器、 光照傳感器、二氧化碳濃度傳感器、 風向傳感器、風速 傳感器、雨量傳感器等來獲取作物的各類信息。其中的一項關鍵技術是射頻自動識別，射頻識別（RadioFre-quency Identification, RFID) 技術是一種利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。RFID技術與互聯網、通訊等技術相結合，可實現全球范圍內物品跟蹤與信息共享 7.感知層是物聯網識別物體、采 集信息的來源。2.2.2 傳輸層傳輸層由各種網絡， 包括互聯網、無線傳感器網絡、移動通信網和云計算平臺等組成，是整個物聯網的中樞，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。其中無線傳感器網絡是農業領域應用較廣

10、泛的一種網絡。 無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network, WSN ),是由監測區域內隨機分布的大量種類繁多的微型傳感器組成，它們通過無線通信方式迅速自行組網，對網絡覆蓋區域中被感知對象的動態信息進行采集、計算和處理8.由于可以對特定的區域進行大面積監控，單個節點成本低，使得傳感器網絡非常適合于農業領域的信息采集工作 9.2.2.3 應用層應用層是物聯網和用戶的接口，與行業需求相結合，實現物聯網的智能應用。 例如在農作物大棚或園區，利用無線傳感器網絡獲取作物實時生長環境中的溫濕度、光照強度等信息， 收集每個節點的數據并進行存儲和管理， 實現整個監測區域的信息動態顯示，并根

11、據各類信息進行自動灌溉、施肥、噴藥、調溫控光等操作， 對異常信息進行自動報警。2.3 物聯網在智慧農業中的應用案例對土壤水分及其變化的監測是生態、農業和水土保持等研究中的一項基礎工作10.蔡鎮等11針對棉花莖桿直徑變化的測量參數，結合Zigbee無線傳感器網絡技術設計了棉花精準灌溉監控系統。該系統由無線監控網絡和遠程數據中心 2個部分組成，給出了系統總體架構，設計開發了無線傳感器網絡節點，并給出了軟件流程。該系統使人們隨時獲得棉花作物精確的需水信息，并實現精準灌溉。由于采用了無線數據傳輸方式，該系統解決了有線通信方式存在的難以擴展、難以升級等問題，具有低功耗、低成本、擴展靈活等優點。趙玉成等1

12、2針對我國農業生產活動的特點，提出在農田土壤肥力監測領域應用無線傳感器網絡的方案和思路， 實現把無線傳感器網絡技術與土壤肥力監測相結合，達到提高土壤肥力的目標。將無線傳感器網絡應用于土壤肥力監測，可實時、動態地測定土壤中養分和肥料的含量，從而有效地指導施肥，使肥料得到更高效的利用。在農業生產活動中，農田土壤肥力信息的監測、采集與處理是不可或缺的重要環節，將無線傳感器網絡技術應用在土壤肥力監測，分布在農田土壤中的大量傳感器節點通過無線通訊網絡與匯聚節點進行信息交換，能很大程度地提高土壤肥力監測的實時性、可靠性，且實施成本較低廉，性價比高，維護簡單，節點的擴展也非常容易，提高了農田作業中土壤肥力信

13、息采集、監測的自動化程度。滕紅麗等13提出了一不基于 ZigBee無線傳感網絡的作物環境監測系統的設計，該系統在ZigBee協議和CC2530芯片基礎上，通過對系統軟硬件設計 ，實現了作物環境的溫度、 濕度、光照度、CO2 濃度等參數的實時監測， 為作物產量提高提供了有效保證。在農業溫室環境下，溫室環境測控系統可對溫室內外環境進行自動檢測、顯示；可按不同作物的要求進行多因子綜合調節與控制；還能對溫室內各環境因子的數據長期存儲，滿足科研和生產的需要，為智能農業專家系統的開發積累豐富的資料數據。將無線傳感器網絡技術應用在溫室環境測控系統，極大地提高了系統的實時性、可靠性， 且系統開發成本較低廉，性

14、價比高，維護簡單，節點的擴展也非常容易，提高了溫室環境下農作物種植環境信息采集、監測和控制的自動化程度14.朱偉興等15基于物聯網技術開發了保育舍環境可視化調控系統，采用Zigbee無線技術將舍內各保育床及周圍設備組成無線網絡系統，系統依據分布于各保育床內的傳感器獲得的環境參數，精確調節各保育床內的小氣候環境。通過WIFI無線技術將服務器與 IN-TERNET無縫連接，使用戶端延伸并擴展到豬舍及室內設備，實現環境與設備之間，環境與人之間進行信息交換。該系統性能穩定，信息無線采集、環境自動調控及遠程可視化調控均達到實際需求，適合保育豬舍環境智能化精準管理，可應用于自動化、智能化的牲畜養殖中。王文

15、山等16以物聯網技術為基礎，研究了果園環境信息監測系統總體結構，將系統分為數據采集模塊、數據傳輸模塊和數據管理模塊三部分，研究了數據傳輸模塊，實現了無線組網和數據的遠距離傳輸，在山東棲霞果園的實際應用效果良好。頓文濤等17針對國內的食品安全問題，對構建食品安全物聯網體系進行了研究，設計了一種食品安全物聯網管理體系，主要由四個方面組成，分別為食品生產、食品流通、食品監管及食品追溯。利用物聯網技術收集食品產業鏈數據、構建食品安全物聯網體系，對食品從源頭到餐桌的各個環節進行追蹤監管，能有效加強食品安全。在農業資源利用方面，隨著物聯網技術的不斷發展，北美一些發達國家通過衛星監測來收集國家土地利用信息，

16、然后再對所采集的信息進行一系列的分析處理，最終實現了大范圍內的農業統籌規劃管理。近年來，我國運用GIS、傳感器和GPS定位相結合的技術，通過WSN與無線通信實現了對農業資源的規劃管理。為了更加準確地獲取農田狀態信息，在作物施肥、病蟲害監測和防治、土壤養分監測等農田信息采集、管理，以及農業環境變化和農業污染監測等方面都使用了GPS定位技術18.3結束語智慧農業取代傳統農業是農業現代化發展的必然，更是符合我國國情的選擇。智慧農業可以促進農業生產方式的轉變，實現各類農業資源的高效利用和改善環境的目標，同時可最大限度地提高農業生產力，是實現優質、高產、低耗和環保的可持續發展農業的有效途徑。參考文獻1嚴

17、璋鵬，彭程。基于物聯網技術的智慧農業實施方案研究J.西安郵電大學學報，2013,18 (4):105-108.2施連敏，陳 志峰，蓋 之華。物聯網在智慧農業中的應用J.農 機化研究，2013, (6): 250-252.3葛 付偉，毛 建新。基 于NRF905的 智能農業無線通信系統設計J.消費電子，2014 (4):105-106.4頓文濤，趙玉成，朱偉，等。物聯網在現代化農業中的應用J.農業網絡信息，2013, (12): 5-8.5李道亮。物聯網與智慧農業J.農業工程，2012,2 (1): 1-7.6孫其博，劉 杰，黎毒，等。物 聯網：概 念、架構與關鍵技術研究綜述J.北京郵電大學學報

18、， 2010,33 (3): 1-9.7王保云。物 聯網技術研究綜述J.電子測量與儀器學報，2009,23 (12): 1-7.8頓文濤，夏斌，車銀超，等。基于無線傳感器網絡的農業精量灌溉系統設計J.現代農業科技，2012,(24): 216-221.9徐剛，陳立平，張 瑞瑞。精準灌溉系統無線傳感器網絡休眠技術研究J.農業機械學報，2009,40(z1 ): 232-236.10頓 文濤，畢 慶生，惠 向暉，等。無 線傳感器網絡在數字農業中的應用J.科技視界，2012, (29):123-124.11蔡鎮，李勉，邱秀榮，等。基于莖直徑微變化的Zigbiee棉花精準灌溉監控系統的設計J.河南農業大學學報，2013,47 (4) : 430-435.12趙 玉成，谷 小青，頓 文濤，等。無 線傳感器網絡在土壤肥力監測中的應用J.現代農業科技，2013, (9): 242-246.13滕 紅麗，李 金城，路 康，等。基 于無線傳感網絡的作物環境監測系統設計J.農業網絡信息，2013, (12): 26-29.14頓文濤，谷小青，王力斌，等。基 于無線傳感器網絡的農業溫室環境測控系統研究J.現代農業科技，2013, (5) : 2