來源 | HaaS技術社區
摘要
本文綜述了物聯網技術在農業方面的應用和相關技術的研究現狀、中國 “互聯網＋農業”產業鏈的組成和現狀以及互聯網技術取得的成就賦能中國傳統農業向數字農業轉型。
一、數字農業大有可為
我國是一個農業大國，距離農業強國還有很大的差距。現代農業發展仍有以下幾個問題需要重點解決。
1）我國目前在農業物聯網的系統集成方面取得了很大的進步，但是在很多農事操作的關鍵性指標上不能做深、做精、做細。
2）目前互聯網企業雖然已佈局農業，但農業物聯網獲取的農業數據應用不足，農業物聯網往往處於示範階段，沒有發揮農業物聯網應有的作用。
3）由於中國從事農業的勞動人口在減少，耕地也逐漸減少，加上環境問題突出，農業物聯網的研究和實施是必然的，因此不僅需要政府繼續大力引導和提供必要的支撐條件，還需要很多農業科技公司結合現代互聯網技術，深入研究數字農業，全面賦能。
近年來，國家倡導現代科學技術應用於農業，推動農業更快發展和產業升級。隨之，一些互聯網巨頭也在佈局三農，賦能數字農業。互聯網巨頭與科技公司的入局，對農業技術的發展起到非常關鍵的作用，同時能夠利用互聯網的平臺，為傳統農業生態注入新鮮的血液，利於碎片化的資源整合，農產品品牌化的建立，以及更好的提高種子自主化的水平。
互聯網企業與農業科技公司熱情高漲的原因，一方面農業科技創新與成果應用給農業帶來的改變，助農這件事更是符合政策、符合市場。另一方面，農業是個紅海市場，農業的產業升級，為我國互聯網技術提供很大的一塊“自留地”，能夠充分歷練互聯網技術的迭代和升級。
二、認識農業物聯網
物聯網農業就是利用大量的傳感器構成監控節點，通過數據採集實現對農田所種植的農作物、水產養殖、畜牧等現場情況的實時監控，農業物聯網的結構如圖所示，分為感知層、傳輸層和應用層３個層次。
1）感知層
目前，在農業物聯網感知層的傳感器技術上，光、溫、溼、氣、熱等常規環境傳感器已非常成熟，但植物生理生態參數感知和土壤參數感知等非常複雜，目前在感知層方面缺乏有效的傳感器，這些傳感器將會是未來研究的重點和難點。
2）傳輸層
傳輸方式分為有線傳輸和無線傳輸兩類。目前，大多采用無線傳輸方式，無線傳輸的運作受地形和作物種類等因素影響。常用無線通信方式如下表所示。
|
類型 |
傳輸距離 |
功耗 |
傳輸速度 |
模塊價格 |
優缺點 |
|
GPRS |
無限制 |
高 |
14.4k～5M |
高 |
覆蓋範圍廣，但不利於組網 |
|
Zigbee |
1.2km |
低 |
200k |
低 |
低複雜度，自組織，可嵌入各種設備 |
|
WI-FI |
100～300m |
高 |
10M以上 |
高 |
應用普遍，便於建立組網 |
|
藍牙 |
10m左右 |
高 |
720k |
低 |
安全性高，傳輸數據包小 |
|
LoRa |
3～5km |
低 |
500 |
低 |
覆蓋範圍廣，自組網，傳輸數據包小 |
感知層的傳感器分佈密集，如果各個傳感器直接把採集到的數據傳輸給應用層，會導致應用層的接收效率低下。一般是把各個傳感器採集的數據通過短距離無線傳輸，傳輸到數據採集網關，即形 成組網，再通過遠距離傳輸網絡集中發送給應用層。遠距離傳輸通常使用GPRS/NBIoT等運營商網絡，其覆蓋面廣、成本低、安全性高。無線 傳感器網絡是由分佈在檢測區域內大量傳感器節點相互通信形成的自組織網絡系統，是物聯網底層網絡的重要技術形式。
傳輸層的關鍵技術點有：1）無線網絡的拓撲控制問題是無線傳感網絡中的核心問題之一，對延長網絡壽命、提高網絡的可靠性及安全性、減小通訊干擾有重大意義。2）無線傳感器節點弱光充電技術，有效地提高了充電效率，延長了網絡的生存期，可用於大規模的無線傳感器網絡。
3）應用層
物聯網農業的應用層主要是對傳感器節點採集， 並對通過網絡傳輸得到的數據進行計算、處理和核心信息挖掘，從而達到對前端控制端口的實時控制、精確管理和科學決策的目的，應用層的關鍵技術包括雲計算技術、中間件技術、標識和解析技術、信息與隱私安全技術。雲計算就是一個用於海量數據處理的計算平臺，滿足了物聯網農業對數據管理和處理的要求，很大程度上提高了物聯網農業的運行效率。
三、農業物聯網的應用
1）作物生長環境監控
在對作物生長環境進行監控時，主要是監控溫度和溼度等信息來預測作物的生長趨勢和氣候變化等，也可通過溫度和溼度信息來預測某些病蟲害發病率。同時，土壤水分也是監控的重點，可根據此信息來確定灌溉時機。
2）水產養殖環境監控
在傳統水產養殖中，由於對環境的監控主要是依賴人力來完 成，無法實時掌控水體的具體信息。當溫度和PH過高或者水體中氧含量過低時往往無法及時發現，這將會給養殖戶帶來巨大的損失。採用物聯網可以進行遠程實時監控，當某些檢測參數超過預先設定的臨界值時，可自動報警，及時提醒養殖戶注意，能儘量避免損失。
3）畜牧業環境監測與產品溯源
畜牧業正在由傳統的家庭式小規模養殖，向規模化和工廠化轉變。畜牧業的信息化管理和對畜牧環境的科學化管理變得尤為重要，不僅能提高養殖效率，還能減少傳染病的發病率，極大地提高了養殖戶的經濟效益。
四、互聯網+農業產業鏈
早在2015年李克強總理提出制定“互聯網＋”行動計劃，推動移動互聯網、雲計算、大數據和物聯網等與現代產業相結合，“互聯網＋”的本質是傳統產業的在線化和數據化。
“互聯網＋農業”產業鏈如圖所示，其是以物聯網為生產環節，網上商店為銷售環節，結合大數據等先進技術的完整農業系統，阿里巴巴集團技術及基礎設施資源更全面服務涉農業務。
同時，中國政府重視 “互聯網＋農業”的力度前所未有，力圖藉助互聯網這股 “東風”，實現中國農業的信息化和現代化。政府的政策和技術支持也為“互聯網＋農業”的發展創造了有利條件。
