國家“十三五”規(guī)劃指出要健全現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新推廣體系，加快推進農(nóng)業(yè)機械化，加強農(nóng)業(yè)與信息技術(shù)融合，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平。智慧農(nóng)業(yè)成為我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢，智慧農(nóng)業(yè)的概念是由電腦農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(精細(xì)農(nóng)業(yè))、數(shù)字農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)業(yè)等名詞演化而來，智慧農(nóng)業(yè)與現(xiàn)代生物技術(shù)、種植技術(shù)等高新技術(shù)融合于一體，對建設(shè)世界水平農(nóng)業(yè)具有重要意義。具體來講，智慧農(nóng)業(yè)是云計算、傳感網(wǎng)、3S等多種信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中綜合、全面的應(yīng)用，完成了信息支持、大田信息采集、生產(chǎn)數(shù)據(jù)搜集等各個環(huán)節(jié)的連接，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能控制[1]。本文結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的傳感網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述分析了傳感網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。

　　1傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

　　傳感網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了檢測對象的信息化，并實現(xiàn)物與物之間相互連接，進行信息交換與傳輸[2]。傳感網(wǎng)具有以下特點：通常節(jié)點數(shù)量多，能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境;節(jié)點部署分部隨機，節(jié)點具有能量存儲功能或者能夠自充能功能，節(jié)點能耗低;節(jié)點組網(wǎng)靈活，形式多樣，可自組網(wǎng)。傳感網(wǎng)技術(shù)包含傳感器技術(shù)、微處理器技術(shù)、設(shè)備節(jié)點組網(wǎng)通信技術(shù)，云平臺數(shù)據(jù)管理技術(shù)等。其中設(shè)備節(jié)點組網(wǎng)通信一般分為有線與無線兩種方式，可以根據(jù)具體應(yīng)用場景選取。

　　1.1傳感器技術(shù)

　　作為現(xiàn)代社會信息技術(shù)的三大支柱之一，傳感器技術(shù)的普及程度成為信息化、自動化、智能化的重要標(biāo)志。傳感器數(shù)據(jù)采集分為模擬量、數(shù)字量與開關(guān)量數(shù)據(jù)采集，光照度、氣體濃度傳感器為模擬量采集傳感器，溫濕度傳感器為數(shù)字量傳感器[3]，紅外信號及聲音信號傳感器可采用開關(guān)量數(shù)據(jù)采集形式。目前，傳感器通常與微處理器相結(jié)合構(gòu)成自動化節(jié)點設(shè)備，傳感器的性能與質(zhì)量對節(jié)點設(shè)備的優(yōu)劣有著重要影響，甚至起著決定性作用。

　　1.2微處理器技術(shù)

　　微處理器與傳統(tǒng)的中央處理器相比，具有體積小、重量輕和容易模塊化等優(yōu)點，微處理器一般作為傳感網(wǎng)節(jié)點的控制核心，實現(xiàn)特定的應(yīng)用功能。微處理器大致可以分為3類：通用高性能微處理器、嵌入式微處理器和數(shù)字信號處理器、微控制器。目前，可用于傳感網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的微處理器種類較多，有意法半導(dǎo)體的STM32微處理器系列，面向工控和終端類應(yīng)用的龍芯2號等[4]。

　　1.3有線通信方式

　　通常有RS485總線通信及CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)，RS485與CAN總線通信均為差分通信，抗干擾能力強，RS485網(wǎng)絡(luò)為主從式網(wǎng)絡(luò)，CAN網(wǎng)絡(luò)為多主式網(wǎng)絡(luò)，所有節(jié)點不分主次，通信方式靈活。有線通信方式起源于工業(yè)工作的現(xiàn)場總線，并不局限于RS485與CAN總線通信，目前工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)已經(jīng)成熟，正在逐步推廣及應(yīng)用。有線通信方式通常用于設(shè)備位置相對固定的場所，如溫室大棚、檢測站等。

　　1.4無線通信網(wǎng)絡(luò)

　　無線通信包含NB-IoT網(wǎng)絡(luò)通信、Wi-Fi通信、ZigBee通信、LoRa通信等[5]。NB-IoT網(wǎng)絡(luò)通信通�；�于現(xiàn)有中國移動、中國電信等網(wǎng)絡(luò)，利用專用模塊如NB-IoT模組NB86-G以及公共云平臺如OneNet進行開發(fā)實現(xiàn)。Wi-Fi通信一般基于專用WIFI芯片構(gòu)建局部環(huán)境網(wǎng)絡(luò)，通信速率相對較高。ZigBee技術(shù)用于節(jié)點數(shù)量多、隨機部署的環(huán)境，LoRa通信用于遠(yuǎn)距離，不需要運營商網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景，可以部署在NB-IoT網(wǎng)絡(luò)通信的未覆蓋到區(qū)域。

　　1.5云平臺數(shù)據(jù)管理技術(shù)

　　云平臺數(shù)據(jù)管理技術(shù)在傳感網(wǎng)中側(cè)重于應(yīng)用配置方面[6-7]。例如，在云平臺上針對特定的傳感網(wǎng)項目建立對應(yīng)的工程，建立工程時需要配置工程名及行業(yè)類別，選擇傳感網(wǎng)項目所對應(yīng)的傳輸協(xié)議如NB-IoT、Wi-Fi或TCP等，設(shè)定監(jiān)測的傳感數(shù)據(jù)及控制對象等。在云平臺可以檢測傳感網(wǎng)的實時傳感數(shù)據(jù)，可以進行設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控[8]。

　　2傳感網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

　　2.1農(nóng)業(yè)感知方面

　　傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的灌溉、施肥、除草、除蟲等工作一般都是人為根據(jù)經(jīng)驗觀察做出的，存在滯后等問題。智慧農(nóng)業(yè)借助傳感網(wǎng)向少人化、集成化、自動化發(fā)展，通過傳感網(wǎng)技術(shù)中的傳感器可以檢測各類生產(chǎn)決策相關(guān)的信息。如通過土壤溫濕度傳感器可以全面監(jiān)控土壤的墑情;通過氣體傳感器可以監(jiān)控空氣中氣體含量;通過光照傳感器可以監(jiān)控光照情況。利用ZigBee技術(shù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)智能大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，是傳感網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的典型應(yīng)用，此外還有土壤墑情自動監(jiān)測站等。智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)向大田監(jiān)控方向發(fā)展，如建立大田視頻監(jiān)控系統(tǒng)，大田風(fēng)力及溫濕度、光照度監(jiān)控站等。目前農(nóng)業(yè)方面?zhèn)鞲衅餍枰�在易用性、長壽命、低成本方面加以突破。

　　2.2農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面

　　智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要走綠色、高效發(fā)展道路，在灌溉環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)灌溉的方式存在效率低，成本高，水資源利用率低等問題。基于LoRa及NB-IoT通信技術(shù)無線智能水肥一體化灌溉系統(tǒng)，能實現(xiàn)對灌溉設(shè)備的統(tǒng)一管理和遠(yuǎn)程控制，可在手機端，電腦端查看灌溉數(shù)據(jù)和環(huán)境信息，具有提高了水資源利用率、避免過度施肥、精準(zhǔn)調(diào)控、節(jié)省人工等特點。在除蟲環(huán)節(jié)，利用傳感網(wǎng)技術(shù)的太陽能滅蟲燈及自動識別蟲情測報燈等方法進行綠色除蟲，其中自動識別蟲情測報燈是一種自動采集蟲情和識別病蟲害的監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對病蟲的自動識別、自動計數(shù)、自動誘殺，同時可將蟲情上報，可根據(jù)蟲情趨勢采用無人機撒藥等方式[9]。此外，基于傳感網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)智能控制系統(tǒng)如自動噴灑系統(tǒng)、自動換氣系統(tǒng)等能適用于不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)場景如溫室大棚、家庭農(nóng)場。集成北斗導(dǎo)航模塊或者高精度數(shù)字土壤數(shù)據(jù)開發(fā)的高智能傳感網(wǎng)節(jié)點設(shè)備，可以實現(xiàn)更精確的耕地、灌溉與施肥作業(yè)控制[10]。

　　2.3農(nóng)業(yè)監(jiān)管方面

　　國家推行標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)田建設(shè)，劃定耕地面積紅線的同時還有保證現(xiàn)有耕地的質(zhì)量，如解決黑土地的退化及土地板結(jié)等問題。在傳感網(wǎng)技術(shù)中，可利用土壤傳感器監(jiān)測土壤pH值、氮磷鉀含量、土壤電導(dǎo)率等指標(biāo)，實現(xiàn)對土壤質(zhì)量的監(jiān)控。根據(jù)空氣質(zhì)量傳感器及視頻系統(tǒng)監(jiān)控農(nóng)田空氣環(huán)境，根據(jù)土壤墑情檢測站、植物長勢監(jiān)測等系統(tǒng)的檢測信息進行產(chǎn)量監(jiān)控，這些傳感信息還可以作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)建局部農(nóng)田數(shù)據(jù)庫以指導(dǎo)來年生產(chǎn)，為農(nóng)業(yè)部門的生產(chǎn)決策提供科學(xué)依據(jù)。另一方面，傳感網(wǎng)技術(shù)集成了溫濕度檢測、風(fēng)速等氣象信息以及視頻監(jiān)控等信息，有利于三農(nóng)一體化發(fā)展，服務(wù)智慧農(nóng)業(yè)的同時，能夠促進農(nóng)村設(shè)施建設(shè)、農(nóng)村文明發(fā)展。

　　2.4農(nóng)業(yè)流通及銷售方面

　　智慧農(nóng)業(yè)中對農(nóng)產(chǎn)品的加工處理有助于農(nóng)產(chǎn)品的流通與銷售，在傳統(tǒng)加工處理環(huán)節(jié)較為粗放，人力較多，自動化程度低，利用傳感網(wǎng)技術(shù)可以構(gòu)建自動化加工處理流水線有利于信息化、提高效率及加工處理質(zhì)量。此外，可對農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)全過程溯源，通過運用電子標(biāo)簽或者條形碼等形式，記錄農(nóng)產(chǎn)品全生命周期，保證質(zhì)量;通過農(nóng)業(yè)生產(chǎn)視頻系統(tǒng)使過程可視化、信息更加透明化，結(jié)合VR實景體驗等進一步刺激消費，增加產(chǎn)品的競爭力。

　　3小結(jié)

　　作為人口大國，保障糧食安全一直是我國的重要任務(wù)。智慧農(nóng)業(yè)是保障糧食安全重要舉措，是藏糧于地、藏糧于技的重要體現(xiàn)。傳感網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，有助力于智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)完備的信息化基礎(chǔ)支撐、實時全面的農(nóng)業(yè)信息感知、廣泛全面的互聯(lián)互通、高效的遠(yuǎn)程智能控制、精準(zhǔn)的決策及公眾服務(wù)。

　　《傳感網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用》來源：《南方農(nóng)業(yè)》，作者：高衛(wèi)勇

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