物聯網技術在現代農業中的應用逐步拓寬
發布日期：2010-10-19 瀏覽次數 ：4619
近年來，隨著智能農業、農業的發展，智能感知芯片、移動嵌入式系統等物聯網技術在現代農業中的應用逐步拓寬。在監視農作物灌溉情況、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、氮濃縮量和土壤pH值等方面，物聯網技術正在發揮出越來越大的作用，從而實現科學監測，科學種植，幫助農民抗災、減災，提高農業綜合效益，促進了現代農業的轉型升級。
形形色色的物聯網傳感器在傳統農業中，人們獲取農田信息的方式很有限，主要是通過人工測量，獲取過程需要消耗大量的人力，而通過使用無線傳感器網絡可以有效降低人力消耗和對農田環境的影響，獲取的作物環境和作物信息。在現代農業中，大量的傳感器節點構成了一張張功能各異的監控網絡，通過各種傳感器采集信息，可以幫助農民及時發現問題，并且準確地捕捉發生問題的位置。這樣一來，農業逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機械的生產模式轉向以信息和軟件為中心的生產模式，從而大量使用各種自動化、智能化、遠程控制的生產設備，促進了農業發展方式的轉變。
目前，一批成本低、高性能的土壤水分和作物營養信息采集技術產品正在農業生產領域發揮著作用，解決了數字農業信息快速獲取技術瓶頸問題。譬如具有知識產權的土壤水分傳感器，可以地采集土壤和作物養分信息；基于稱重傳感器的智能測產系統，解決了智能測產與谷物品質監測系統的精度難題……形形色色、功能各異的各種物聯網傳感器系統，使我國農業發展邁出了新的步伐。在現代化溫室栽培領域，物聯網技術地呵護著果蔬和作物的秧苗。在這個過程中，溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、光傳感器、離子傳感器、生物傳感器、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濃度等物理量參數，通過各種儀器儀表實時顯示或作為自動控制的參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。
在果蔬和糧食的儲藏中，溫度傳感器發揮著巨大的作用，制冷機根據冷庫內溫度傳感器的實時參數值實施自動控制并且保持該溫度的相對穩定。
氣調庫相比冷藏庫是更為的貯藏保鮮方法，除了溫度之外，氣調庫內的相對濕度（RH）、O2濃度、CO2濃度、乙烯（C2H4）濃度等均有相應的控制指標。控制系統采集氣調庫內各種物理量參數，通過各種儀器儀表適時顯示或作為自動控制的參變量參與到自動控制中，保證有一個適宜的貯藏保鮮環境。在作物的生長過程中還可以利用形狀傳感器、顏色傳感器、重量傳感器等來監測物的外形、顏色、大小等，用來確定物的成熟程度，以便適時采摘和收獲；可以利用二氧化碳傳感器進行植物生長的人工環境的監控，以促進光合作用的進行。例如，塑料大棚蔬菜種植環境的監測等；可以利用超聲波傳感器、音量和音頻傳感器等進行滅鼠、滅蟲等；可以利用流量傳感器及計算機系統自動控制農田水利灌溉。
生物技術、遺傳工程等都成為良種培育的重要技術，在這其中生物傳感器發揮了重要的作用。農業科學家通過生物傳感器操縱種子的遺傳基因，在玉米種子里找到了防止脫水的基因，培育出了優良的玉米種子。此外，監測育種環境還需要溫度傳感器、濕度傳感器、光傳感器等；測量土壤狀況需用水分傳感器，吸力傳感器、氫離子傳感器、溫度傳感器等；測量氮磷、鉀各種養分需要用各種離子敏傳感器。在動物飼養中也有傳感器應用，如有可用來測定畜、禽肉鮮度的傳感器。它可以地測定出雞、魚、肉等食品變質時發出的臭味成分二甲基胺（DMA）的濃度，其測量的zui小濃度可以達到1ppm,利用這種傳感器可以準確地掌握肉類的鮮度，防止腐敗變質。也有用來檢測雞蛋質量的傳感器。
物聯網在現代農業中的幾個主要應用環境信息和動植物信息監測通過布置多層次的物聯網傳感器網絡檢測系統，對牲畜家禽、水產養殖、稀有動物的生活習性、環境、生理狀況及種群復雜度進行觀測研究，也可用于對森林環境監測和火災報警（平時節點被隨機密布在森林之中，平常狀態下定期報告環境數據，當發生火災時，節點通過協同合作會在很短的時間內將火源的具體地址、火勢大小等信息傳送給相關部門）。同時也可以應用在農業中，來監測農作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。
溫室環境中的信息采集在溫室環境里單個溫室即可成為無線傳感器網絡一個測量控制區，采用不同的傳感器節點構成無線網絡來測量土壤濕度、土壤成分、pH值、降水量、溫度、空氣濕度和氣壓、光照強度、CO2濃度等來獲得作物生長的條件，同時將生物信息獲取方法應用于無線傳感器節點，為溫室調控提供科學依據，從而達到增加作物產量、改善品質、調節生長周期、提高經濟效益的目的。
精細農業中的節水灌溉無線傳感網自動灌溉系統利用傳感器感應土壤的水分，并在設定條件下與接收器通信，控制灌溉系統的閥門打開、關閉，從而達到自動節水灌溉的目的。由于傳感器網絡信息互遞、自組網絡及實時通信等特點，使灌區面積、節點數量不受到限制，可以靈活增減輪灌組，加上節點具有的土壤、植物、氣象等測量采集裝置，可以構建、低能耗、低投入、多功能的農業節水灌溉平臺。可在溫室、庭院花園綠地、高速公路中央隔離帶、農田井用灌溉區等區域，實現農業與生態節水技術的定量化、規范化、模式化、集成化，促進節水農業的快速和健康發展。
物聯網在農業領域具有廣闊應用前景在農田、果園等大規模生產方面，如何借助物聯網技術把農業小環境的溫度、濕度、光照、降雨量等，土壤的有機質含量、溫濕度、重金屬含量、PH值等，以及植物生長特征等信息進行實時獲取傳輸并利用，對于科學施肥、灌溉作業來說具有非常重要的意義，這已成為目前農業物聯網研究領域主要的課題之一。在生鮮農產品流通方面，需要對儲運環境的溫度和農產品的水分進行控制，環境溫度過高可能會發生大批農產品的腐爛，水分不足品質會受到影響，在這個環節如果借助物聯網的幫助，將能大大提高農產品運輸的品質，目前，韓國、歐盟等地區已經在這方面開發出可操作的物聯網應用模型，而我國在這方面的研究亟待加強。
還有一類具有典型意義的應用是工廠化健康養殖作業，物聯網技術可以實現畜禽、水產養殖環境的動態監測與控制，目前，在無錫已經有了此類物聯網應用的初級模本，如借助物聯網技術可以對太湖的水體環境進行實時監測。
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