农业物联网技术研究进展与发展趋势分析

发表时间:2021/3/18   来源:《科学与技术》2020年33期   作者:范海波
[导读] 智能信息的使用、温室温度及其余指标的精确控制、为农业物联网化提供科学的指标,达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。
        范海波
        徽县蚕桑烤烟工作站  甘肃省陇南市  742300

        摘要:目前靠人民体力劳动生产的方式和愿意以体力劳动为生的人数不断缩减,以个人方式获取农业生产资料的在现代社会中占比逐渐减少,以及个人对某些手动劳动用具使用频率的减少,都是让我国现代的农业生产发展进步如此缓慢的原因,因此,逐步使用现代社会工业工具,大力发展现代农业,结合物联网进展都可以让我国的农产品产量大步提高,使农业资源的使用率和地产的生产产量提升,从而让这些遗留问题得到有效解决。农业物联网,即通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中的物联网。智能信息的使用、温室温度及其余指标的精确控制、为农业物联网化提供科学的指标,达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。
        关键词:农业物联网;农业信息感知;人工智能
        我国人口基数巨大,传统的农业生产和经营的方式相对很多农业已经实现现代化的国家而言较为落后。原有的农业生产结构不科学,而且规模不够大,使得各地农产品产量普遍不高。随着时代的发展,我国的老龄化趋势越来越严重,当然,参与农业生产的人口老龄化数量也越来越多,诸多内外部因素叠加到一起,十分容易产生农业生产资料成本的升高从而导致农产品价格虚高的问题出现,在以往的农业生产活动中,农业的指标一般都是产量,但是正是因为过度强调生产产量,农药使用超量,乱用药的现象也十分严重,这不仅仅是资源的浪费,这些过量残留的农药势必会对生态环境以及人们的身体产生影响,因此,农业物联网技术的出现是必须也必然的。我们将它看作成传统农业向智慧农业的转变。农业物联网主要有感知、传输和控制三个功能。如果感知到水稻叶片中叶绿素含量降低,说明缺氮了,就要添加氮肥。使用这项技术可以对农作物的灌溉情况、大面积的地表检测、土壤空气的变更等信息进行检测,并通过对影响农作物生长的各项指标的采集,以及预测灾害,来提高农产品的质量和产量。
一、农业物联网技术的发展
        (一)、农业物联网的结构以及标准化进展
        农业物联网结构可分为三层,分别是感知层、传输层和应用层。感知层的作用是采用各种传感器来获取植物的各类信息。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。传输层由各种网络平台等组成,是整个物联网的中枢,负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用。根据?WSN获取植物实时生长环境信息,收集每个节点的数据,进行存储和管理,并根据各类信息进行自动灌溉、施肥、降温补光等控制。对异常信息进行自动报警。农业物联网的标准是把农业物联网技术应用于农业发展的关键。这些年来,在很多相关科研和工作人员的努力下,我国的农业物联网不断发展,面向农业发展的物联网技术标准更加的完善起来。但是,因为物联网的学科之间交叉程度太高了。我国的农业物联网还没有办法达到全面支撑起农业物联网发展标准化的程度。
        (二)、农业物联网大数据的人工智能技术
        人工智能(Artificial Intelligence),英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,可以产出一种新的可以和人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究主要有机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。随着“互联网+”和人工智能技术的高速发展,农业发展迎来了新的契机。将人工智能技术应用于现代农业生产中的各个阶段,是农业现代化生产的新方向。人工智能在农业方面的应用有:农作物识别与检测、农作物病虫害诊断、农作物生产精准管控、农产品溯源、土地与种植资源管理等。人工智能技术可贯穿农业生产各个阶段,实现农业生产产前、产中、产后的全产业链监控,进而实现农业优质、高产、安全、生态等可持续发展的目标。我们国家的人工智技术能起步较晚,农业人工智能研究是利用单一的知识表现研究向复杂系统规划、模式识别和机器学习等方面的研究进行过渡。因为农业生产之中的不确定因素较多,而且这些因素之间可以互相影响,产生的不同结果非常多,这对人工智能的设计要求就很高。在不同的区域或者不同的时间段,可能就需要具有不同功能的人工智能去参与到农业生产。这就要求农业人工智能具有自主机器学习、变量间的复杂关系识别、模式自由转化等功能,从而提高人工智能对不同环境的兼容性。这些还都需要我国的相关科研技术人员的不懈努力和刻苦钻研。


二、农业物联网发展面临的问题
        (一)农业物联网发展受传统农业限制
        我国传统农业生产组织化程度较低、规模较小,这对物联网这类新技术而言,想要加入到农作物生产过程中去的难度较高。我国现有的自动化控制技术和农业检测技术还没有广泛适用,适合农作物生长的区域物联网应用技术又不太成熟。农业物联网处于起步阶段,其产品有许多功能不全面,而且产品耐用程度和稳定性不高,这些问题都极大的挫伤了人们对农业物联网产品的使用积极性,这些都不利于农业物联网的实际应用和发展。
        (二)农业物联网技术标准不完善
        面向农业发展的物联网技术标准不够完善,我国的农业物联网还没有办法达到全面支撑起农业物联网发展标准化的程度,同时,我国的物联网传感器标准化程度不够、可靠性不高、精度低、体积大、工作不稳定。传感网络大多使用的是自定义的传输协议,没有统一的规范,导致随意性太大,用户使用困难,这也让农业物联网的实际应用不易实现。
        (三)农业物联网在实际应用中功能不稳定
        由于农作物生长环境的复杂多变,传感器功能不成熟不稳定,使得农业数据采集不全面,采集到的数据可靠性不高。跟国际先进水平相比,我国的自动动态组网技术、网络传输安全性技术、抗干扰技术等在功耗较低的环境下还不够成熟。
三、农业物联网发展策略
        全球各个地区的国家的地理位置和气候都大同小异,要想发展好我国的农业物联网,就要充分的了解我国的农业结构特点,结合我国的实际情况。一些发达国家的农业物联网技术已经相当成熟,从这些国家的农业物联网发展中可以总结出一些经验:重视基础技术,特别是传感器技术的研发、加大农业生产规模、政府要大力支持,提供充足的研发资金、完善农业物联网技术标准化体系等。我国农业物联网起步较晚,应该广泛地学习发达国家的经验,取其精华,去其糟粕,并结合我国农业结构的特点,尽快有效地克服我国农业物联网发展中遇到的问题,争取早日达到国际先进水平。
        我国传统农业生产组织化程度较低、规模较小,政府就应该引导农民们向着大规模种植生产去发展,并为大规模生产创造条件。广泛投入机械生产和人工智能生产,为大规模生产提供先进的技术支持,也为农业物联网的落实创造环境。
        我国的农业物联网还没有办法达到全面支撑起农业物联网发展标准化的程度,应该尽快完成相关标准的制定,促进行内尽快达成共识,使农业物联网技术和借口标准实现统一。
        传感器功能不成熟不稳定,使得农业数据采集不全面,采集到的数据可靠性不高。应该重点发展传感器技术,使得传感器在低耗能状态下也能高效运行,提高传感器数据采集的精确性。
        四、结语
        农业物联网的发展与完善是现代化农业发展的必要,随着科学的进步,农业物联网发展面临问题将会被一一解决,农业物联网势在必行。它必将取代传统的农业生产方式,让农业生产大规模化、组织化、规范化,让我国的农业发展突飞猛进,早日达到世界先进水平。
        参考文献:
        [1] 葛文杰,赵春江.农业物联网研究与应用现状及发展对策研究[J].农业机械学报,2014.45(7):222-230
        [2] 沈苏彬,范曲立,宗平,毛燕琴,黄维.物联网的体系结构与相关技术研究.南京邮电大学学报(自然科学版), 2009.29(6):1-11
        [3]李道亮,杨昊.农业物联网技术研究进展与发展趋势分析[J].农业机械学报,2018,49(01):1-20
作者姓名:范海波
出生年月:1981年10月29日
性别:女
民族:汉
籍贯:甘肃省天水市
职称:助理农艺师
学历:本科
单位:徽县蚕桑烤烟工作站
研究方向:农学
单位所在的省市:甘肃省陇南市
邮编:742300
       
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