来源 | HaaS技术社区
摘要
本文综述了物联网技术在农业方面的应用和相关技术的研究现状、中国 “互联网＋农业”产业链的组成和现状以及互联网技术取得的成就赋能中国传统农业向数字农业转型。
一、数字农业大有可为
我国是一个农业大国，距离农业强国还有很大的差距。现代农业发展仍有以下几个问题需要重点解决。
1）我国目前在农业物联网的系统集成方面取得了很大的进步，但是在很多农事操作的关键性指标上不能做深、做精、做细。
2）目前互联网企业虽然已布局农业，但农业物联网获取的农业数据应用不足，农业物联网往往处于示范阶段，没有发挥农业物联网应有的作用。
3）由于中国从事农业的劳动人口在减少，耕地也逐渐减少，加上环境问题突出，农业物联网的研究和实施是必然的，因此不仅需要政府继续大力引导和提供必要的支撑条件，还需要很多农业科技公司结合现代互联网技术，深入研究数字农业，全面赋能。
近年来，国家倡导现代科学技术应用于农业，推动农业更快发展和产业升级。随之，一些互联网巨头也在布局三农，赋能数字农业。互联网巨头与科技公司的入局，对农业技术的发展起到非常关键的作用，同时能够利用互联网的平台，为传统农业生态注入新鲜的血液，利于碎片化的资源整合，农产品品牌化的建立，以及更好的提高种子自主化的水平。
互联网企业与农业科技公司热情高涨的原因，一方面农业科技创新与成果应用给农业带来的改变，助农这件事更是符合政策、符合市场。另一方面，农业是个红海市场，农业的产业升级，为我国互联网技术提供很大的一块“自留地”，能够充分历练互联网技术的迭代和升级。
二、认识农业物联网
物联网农业就是利用大量的传感器构成监控节点，通过数据采集实现对农田所种植的农作物、水产养殖、畜牧等现场情况的实时监控，农业物联网的结构如图所示，分为感知层、传输层和应用层３个层次。
1）感知层
目前，在农业物联网感知层的传感器技术上，光、温、湿、气、热等常规环境传感器已非常成熟，但植物生理生态参数感知和土壤参数感知等非常复杂，目前在感知层方面缺乏有效的传感器，这些传感器将会是未来研究的重点和难点。
2）传输层
传输方式分为有线传输和无线传输两类。目前，大多采用无线传输方式，无线传输的运作受地形和作物种类等因素影响。常用无线通信方式如下表所示。
| 类型 |
传输距离 |
功耗 |
传输速度 |
模块价格 |
优缺点 |
| GPRS |
无限制 |
高 |
14.4k～5M |
高 |
覆盖范围广，但不利于组网 |
| Zigbee |
1.2km |
低 |
200k |
低 |
低复杂度，自组织，可嵌入各种设备 |
| WI-FI |
100～300m |
高 |
10M以上 |
高 |
应用普遍，便于建立组网 |
| 蓝牙 |
10m左右 |
高 |
720k |
低 |
安全性高，传输数据包小 |
| LoRa |
3～5km |
低 |
500 |
低 |
覆盖范围广，自组网，传输数据包小 |
感知层的传感器分布密集，如果各个传感器直接把采集到的数据传输给应用层，会导致应用层的接收效率低下。一般是把各个传感器采集的数据通过短距离无线传输，传输到数据采集网关，即形 成组网，再通过远距离传输网络集中发送给应用层。远距离传输通常使用GPRS/NBIoT等运营商网络，其覆盖面广、成本低、安全性高。无线 传感器网络是由分布在检测区域内大量传感器节点相互通信形成的自组织网络系统，是物联网底层网络的重要技术形式。
传输层的关键技术点有：1）无线网络的拓扑控制问题是无线传感网络中的核心问题之一，对延长网络寿命、提高网络的可靠性及安全性、减小通讯干扰有重大意义。2）无线传感器节点弱光充电技术，有效地提高了充电效率，延长了网络的生存期，可用于大规模的无线传感器网络。
3）应用层
物联网农业的应用层主要是对传感器节点采集， 并对通过网络传输得到的数据进行计算、处理和核心信息挖掘，从而达到对前端控制端口的实时控制、精确管理和科学决策的目的，应用层的关键技术包括云计算技术、中间件技术、标识和解析技术、信息与隐私安全技术。云计算就是一个用于海量数据处理的计算平台，满足了物联网农业对数据管理和处理的要求，很大程度上提高了物联网农业的运行效率。
三、农业物联网的应用
1）作物生长环境监控
在对作物生长环境进行监控时，主要是监控温度和湿度等信息来预测作物的生长趋势和气候变化等，也可通过温度和湿度信息来预测某些病虫害发病率。同时，土壤水分也是监控的重点，可根据此信息来确定灌溉时机。
2）水产养殖环境监控
在传统水产养殖中，由于对环境的监控主要是依赖人力来完 成，无法实时掌控水体的具体信息。当温度和PH过高或者水体中氧含量过低时往往无法及时发现，这将会给养殖户带来巨大的损失。采用物联网可以进行远程实时监控，当某些检测参数超过预先设定的临界值时，可自动报警，及时提醒养殖户注意，能尽量避免损失。
3）畜牧业环境监测与产品溯源
畜牧业正在由传统的家庭式小规模养殖，向规模化和工厂化转变。畜牧业的信息化管理和对畜牧环境的科学化管理变得尤为重要，不仅能提高养殖效率，还能减少传染病的发病率，极大地提高了养殖户的经济效益。
四、互联网+农业产业链
早在2015年李克强总理提出制定“互联网＋”行动计划，推动移动互联网、云计算、大数据和物联网等与现代产业相结合，“互联网＋”的本质是传统产业的在线化和数据化。
“互联网＋农业”产业链如图所示，其是以物联网为生产环节，网上商店为销售环节，结合大数据等先进技术的完整农业系统，阿里巴巴集团技术及基础设施资源更全面服务涉农业务。
同时，中国政府重视 “互联网＋农业”的力度前所未有，力图借助互联网这股 “东风”，实现中国农业的信息化和现代化。政府的政策和技术支持也为“互联网＋农业”的发展创造了有利条件。
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