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1、物联网在农业信息化中的应用物联网在农业信息化中的应用摘 要：农业是我国的基础性产业，大部分的农业劳动都是由人工来完成的，其智能化水平比较低。物联网是继计算机互联网之后的第三次产业革命。随着物联网技术的引进与应用逐步实现了现代农业的智能化控制，使农业生产在信息化应用的基础上跨出了一大步，从而将粗放的农业管理方式转向了信息化和集约型的管理控制，降低劳动力成本，保证农产品的质量安全，促进现代农业的迅速发展。本文主要介绍了物联网技术和农业信息化的概念，分析了目前农业信息化的现状，并阐述了物联网技术在农业信息化中的一些应用。关键词：物联网；农业信息化现状；发展模式；农业中的实际应用 TheThe Int
2、ernetInternet ofof thingsthings applicationapplication inin thethe agriculturalagricultural informatizationinformatizationAbstract：Agriculture is our countrys basic industry, most of the farm work is done by manual. Its intelligence level is relatively low. The Internet of things is the third indust
3、rial revolution after the Internet. With the introduction and application of Internet of things technologies, intelligent control of modern agriculture is gradually achieved, agricultural production on the basis of the application of information technology make a great step forward, extensive agricu
4、ltural management is turned into information and intensive management control, labor cost is reduced, ensure the quality and safety of agricultural products and promote the development of modern agriculture. This article mainly introduces the concept of Internet of things technologies and agricultur
5、al information, analyzes the current situation of agricultural information, and describes the application of Internet of things technologies in agricultural information.Keywords：Internet of things; agricultural information status; development models; practical application of agricultural1.1.引言引言随着国内
6、外互联网的快速发展，计算机以及网络通信等技术拉近了人们之间的距离，增强了人与人之间的相互沟通。而物联网的应用与快速发展，更进一步地加深了人们对世界上万事万物的了解。物联网可以将各种信息传感设备与互联网相连接，从而实现其智能化识别与管理。在人类生活和生产过程中，具有信息感知特点的物联网将会拥有更加广阔的应用前景。就现阶段而言，物联网已经成为了我国的新兴产业。我国是发展中国家，农业是关系到我国国计民生的基础性产业，其信息化和智能化的程度不可忽视。把物联网引入和应用到科学研究和农业生产中，对加快农业智能化生产的发展，提高预防各种自然灾害的能力，建设现代化农业具有深远的意义和非常大的作用。2.2.物联
7、网与农业信息化息息相关物联网与农业信息化息息相关2.12.1 物联网的概述物联网的概述物联网（“Internet of Things” ，简称“IOT” ）是以互联网、移动电信通讯网络等为基础的信息承载体，它能够实现被独立寻址的物理对象之间互联互通的网络1。换句话说，物联网就是“物与物相连的互联网” 。它包含了两层含义：物联网是以互联网为核心，它是在互联网的基础之上进行延伸和扩展的。物联网的用户端可以实现任何物与物、人与人、人与物之间的信息交换和通信，方便识别、管理和控制2。 物联网是通过射频识别、激光扫描器和 GPS 定位系统等各种各样的传感器装置，根据约定的协议，将所有的物体和互联网相连接
8、，进行信息交互、信息传输和信息处理。它可以对任何需要被监控、连接和互动的物品与过程，全天24 小时进行采集其需要的温度、湿度、以及氧量含量等各种信息，实现智能化识别、跟踪与定位，是以互联网为基础进行延伸和扩展而形成的一个巨大网络3。物联网技术主要包括感知、信息传递和处理这 3 个层次，如示意图 1 所示：图 1 物联网技术示意图2.1.1 物联网的体系架构物联网的关键不是在于 “物” ，而是在于“网” 。不管在何时何地， “物”只要通过“网”就可以获得“感知” ，就能够具有“智慧” 。无论哪一种物体只有通过智能处理层中的“智能信息处理平台”才会具有智能化。从本质上来说，物联网是借助于射频自动识
9、别与无线传感器技术，同时在计算机互联网的基础之上来完成物品的“自动识别和信息的相互联系与共享” 。从技术架构的角度来看，物联网具有感知层、网络层和应用层这 3 个层次4。物联网的体系结构示意图如图 2 中所示：图 2 物联网体系架构(1)感知层信息处理系统是以数据的采集为基础。通过系统的分析和处理，这些被采集到的数据最终会成为影响我们做出决策的信息。物联网中的感知层的功能等同于人体中的眼、耳、鼻、喉和皮肤等神经末梢的作用。它通过 RFID 电子标签、感 知信息传递处 理传感器无线网络智能芯片物联网应用农业应用、物流监控、灾害监控、公共卫生应用层网络层内网络层与感知层通信传感器网络、2G/3G/
10、4G 网络、互联网感知层内传感器网络和协同信息处理数据采集RFID、感应器、条码器、传感器、智能卡感应器和传感器网络等设施，实现对物体的感知、识别和信息采集，再将信息与网络层中的设施进行交互。(2)网络层为满足“物物相连”的需要，物联网的网络层必须将感知到的信息进行无阻碍、高稳定性、无失真地传送，使“物品”可以在世界的各个地方长距离、广范围地通信。网络层在物联网中的作用与人体的神经中枢和大脑的功能相同，它可以将从感知层所获得的信息进行传输和处理。所以物联网需要从整体上将互联网技术、传感器网络以及移动通信技术组合应用，这样才能更好地完成感知芯片与通信网的相接、有线网络和无线网络的相接以及宽带和窄
11、带的相接。(3)应用层应用层实现了物联网与用户需要的完美结合，是完成输入输出的控制终端，它的主要作用是：通过 PC 机和现代智能电话等采用智能化的应用程序，根据数据的处理分析和决策反馈来达到人们所需要的某种特定信息服务的目的，把人与物以及物与物紧密地连接了起来。它根据用户的需求，建立面向各行各业实际应用的管理平台和运行平台，并根据不同应用的特性集成相关的内容服务，与行业需求紧密联系在一起，提供准确的服务信息，从而达到物联网的智能化应用。2.1.2 物联网的关键技术(1)RFID 技术RFID 技术是利用射频信号和无线电讯号识别特定的目标，同时将相关的数据被读写。它不需要识别系统和特定的目标之间
12、产生实质性的接触，识别工作也不需要人工干预，操作不仅方便而且比较快，更重要的是它可以在各种严酷恶劣的环境下进行识别。电子标签、读写器和天线是构成最简单的 RFID 所不可缺少的元素。RFID 系统的工作原理是：在天线的射频范围内放入电子标签时，将会产生感应电流，然后电子芯片借助感应电流获得能量，发送出存储于其中的物品信息（Passive Tag,被称为“无源标签” ） ，或者主动发射出某一频率的信号（Active Tag，被称为“有源标签” ） ；读写器接收它所发出的信号，并完成解码和解调后，把所获得的信息送至中央信息处理系统，从而实现有关数据的处理5。RFID 工作的原理图如图 3 所示：图
13、 3 RFID 原理图到现在为止，RFID 技术已经成功应用于智能农业、动物识别、医疗卫生、物流管理、农业和畜牧业生产的控制和产品的追溯等方面。比如：在蔬菜生产过程中，将温度、湿度、光敏、气敏、土壤等多个传感器和 RFID 电子标签相结合并应用在一起，不仅可以感知需要添加有机肥、农药、生长调节剂和肥料等物质信息的时间，而且还可以准确地记录、存储和管理每一批蔬菜的种苗来源、优劣、培育场所，以及培育、质量检测、运输等所有的信息。利用 RFID 技术，不仅可以在很大程度上减少种植蔬菜的投资成本，而且还可以快速推动精细农业和智能农业的发展。(2)传感器技术传感器不仅是组成物联网的基础元件，而且还是实现
14、万事万物被感知的重要手段。在一般情况下，传感器往往根据湿度、温度、二氧化氮浓度、氧气含量、声和光等信号，对物体信息进行感知，进而把物体最真实的信息提供给物联网基础服务处。传感器的作用是收集和处理在网络所覆盖的区域范围内被感知到的对象信息，并将其传输到观察者的计算机上。传感器被认为是人类五官的延长，故被称为“电五官” ，它已经渗透到环境保护、工业生产、医学诊断、生物工程、物流运输等众多领域，被广泛应用于人类的生产和生活中。例如，在水产养殖中，鱼类的生长都会受到水中的氨氮计 算 机读 写 器天 线发收信息控制器件标 签天 线控制器件收发信息存储装置含量、酸碱度及溶氧量等的影响，通过使用生物传感器可
15、对水质中的各项参数实行全天 24 小时的监测预警。当检测到参数发生异常时，采取自动防控措施进行处理并能及时将相关信息传输到养殖户手中。智能控制系统的应用不但使养殖环境的自动控制得到了实现，而且完成了水体环境的闭环控制。它在很大程度上提高了养殖业的产品质量和产量，不仅节约成本，还使产业成效提高到 10%以上，从而进一步地达到提高经济效益的目的。2.22.2 国内外农业信息化的发展现状国内外农业信息化的发展现状发达国家的农业信息化相对来说发展的比较好，特点比较明显，其中最突出的就是网络化。农业生产者利用现在的科技产品，比如常用的手机、电脑和电话等，就能体会到网络的作用，并可以借此查阅与农业相关的信
16、息，快速的了解到与农业生产相关的动向信息，从而得到及时的指导并做出正确的决策，从而使风险降到最低。再有就是综合化,把多种现代技术相结合，发挥最大的作用。最后是全程化。就现在的状况来说，科研机构和信息研究等越来越注重结合性,在各个阶段都有交叉部分。这些结合的项目不但使原有的优势得以巩固和发展，也弥补了原先的不足之处,使原有的弊端得到一定程度的改善,使农产品的竞争力在世界市场上得到了进一步地增强6。 目前，我国在农业生产、资源利用以及其他方面的科学研究都采用了多种信息技术，并且都取得了很大的发展。尽管如此，与发达国家进行比较而言，我国仍存在较大的差距。发达国家的平均单位产量比我国高出 30%，我国的单位产量成本反而比发达国家多出 50%，这主要是因为我国农村的信息基础设施相对来说还比较地落后,比如信息的获取、保存、传输、处理等过程,大部分还使用传统的手工方式,利用计算机等现代化设备处理信息的比率还比较低7。所以说，我国的农业生产效率比较低。农业从事者往往不
