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智慧农业：物联网技术开启农业新时代

创作时间:

作者:

@小白创作中心

智慧农业：物联网技术开启农业新时代

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/2403_89327998/article/details/144415822

智慧农业物联网技术是现代农业发展的重要方向，它将互联网、GPS、云计算等技术融入农业生产，实现了对农业生产的全方位管理与控制。本文将为您详细介绍智慧农业物联网技术的优势、应用案例及其未来发展趋势。

一、引言

在当今时代，智慧农业物联网技术的重要性日益凸显，其发展背景也愈发引人关注。随着科技的飞速发展，传统农业面临着诸多挑战，如资源浪费、管理水平低下、农产品质量难以保障等问题。而智慧农业物联网技术的出现，为解决这些问题提供了新的思路和方法。

我国作为农业大国，农业生产对国家的发展至关重要。然而，传统的农业生产模式以人力为主，不仅效率低下，还对环境造成了严重威胁。例如，传统耕种凭经验施肥灌溉，浪费大量人力物力的同时，也对环境保护与水土保持构成严重挑战，对农业可持续性发展带来严峻考验。

智慧农业物联网技术集互联网、GPS、云计算以及物联网技术于一体，是农业生产中一个比较高级的阶段。它能够实现对农业生产的全方位管理与控制，对建设高水平现代农业有着重大意义。

首先，智慧农业推动农业信息化。通过各种传感器和无线传输设备的使用，农田信息能够实时自动传输到农业管理人员的眼前，实现了农民和农田的有机互联。进一步通过标签技术的应用，还可以建立现代农业物流仓储和运输，实现食品安全的有效监控，同时也能实现自然灾害监测预警，方便区域管理，实现高度的信息共享和农业自动化。

其次，智慧农业提高农业管理水平。在农业生产环节，利用农业智能传感器实现农业环境信息的实时采集，通过自组织智能物联网对采集数据进行远程实时报送，为农作物大田生产和温室精准调控提供科学依据，优化农作物生长环境，提高产量和品质，同时提高水资源、化肥等农业投入品的利用率和产出率。

最后，智慧农业保障农产品和食品安全。在农产品和食品流通领域，集成应用电子标签、条码、传感器网络、移动通信网络和计算机网络等农产品和食品追溯系统，可实现农产品和食品质量跟踪、溯源和可视数字化管理，对农产品从田头到餐桌、从生产到销售全过程实行智能监控，可实现农产品和食品的数字化物流，大大提高农产品和食品的质量。

总之，智慧农业物联网技术在推动农业信息化、提高农业管理水平、保障农产品和食品安全等方面具有重要作用，是未来农业发展的必然趋势。

二、智慧农业物联网技术的优势

（一）智能化管理

物联网卡作为连接传感器和设备的关键纽带，在智慧农业中发挥着重要作用。通过物联网卡，能够将各类传感器和设备紧密连接起来，实现农场的智能化管理。农场主可以实时监测土壤湿度、温度、气候等环境参数，全面了解农作物的生长情况。同时，根据数据分析结果进行相应的调整，大大提高了农业生产的精度和效率。例如，在青翼物联的介绍中，物联卡将农业设备、传感器和终端设备连接到互联网，实现数据的采集、传输、存储和分析。农民能够时刻了解农田的温湿度、土壤湿度、气象变化等信息，及时调整灌溉、施肥、防虫等措施，提高农作物的产量和质量。

（二）精准农业

智慧农业物联网技术能够将传感器和设备与农机械、农药喷洒系统相连，实现精准农业。农场主可以根据农田中的实际情况，精确投放农药和肥料，减少资源浪费和环境污染。同时，通过物联网技术还可以实现精准浇水，提高水资源利用率，减少浪费。例如，智慧农业系统可以实现精准施肥和用药，通过传感器和遥感技术，系统可以实时监测土壤的养分含量和作物生长状态，制定精准的施肥和用药方案，避免过量使用肥料和农药。此外，精准灌溉也能根据土壤湿度和气象数据，自动调整灌溉量和时间，确保作物得到适量的水分供应。

（三）农业数据化

物联网卡可以收集并记录农场各个环节的数据，如土壤质量、农作物生长情况、气候变化等，实现农业生产的数据化和可视化。通过对这些数据的分析和挖掘，农场主可以更好地了解农作物的生长环境和管理需求，做出更明智的决策，优化农业生产流程。例如，智慧农业通过改变传统的农业发展方式，让农业能够以较低的成本得到较高的产出。依托环境监测设备，对环境温度、湿度、土壤水分、二氧化碳、大气压强等进行智能感知，实时检测农作物，而后将数据反馈至云端平台，农户可以根据反馈回来的数据，导入最新的数据，生成数据可视化大屏。

（四）远程监控

物联网卡可以通过互联网将农场中的各个设备连接起来，实现远程监控。农场主可以通过手机或电脑随时随地监控农田的情况，了解设备的工作状态，及时发现问题并进行处理。远程监控大大提高了农场主对农业生产的实时掌控能力。例如，智慧农业远程监控解决方案以物联网为基础，通过远程传输数据的方式对农业环境中的作物生长状况进行监测和控制，及时发现问题，及时进行处理和预防。可通过无线传感网络、手机 APP 终端等多种方式实现对农作物及环境状态动态监测监控。

（五）提高效率

应用物联网技术可提高农业生产效率、质量，降低成本和风险。通过智能化管理、精准农业、农业数据化和远程监控等技术手段，农场主可以更便捷地管理和控制农场的各个环节，提高生产效率和质量，降低成本和风险。例如，智慧农业相较于传统农业能带来更多的优势，最重要的是能为农业生产提供极大的便利。农户可以通过智慧农牧大数据分析平台详细记录各项农业投入品使用情况，还能对农业产品进行实时预警。同时，智能机器人可以帮助采摘成熟的水果和蔬菜、照料作物、管理牲畜，提高农业生产效率。

三、智慧农业物联网技术有哪些

（一）智慧农业物联网的应用

智慧农业物联网的应用将采集到的数据经过系统分析后，进行全自动监控、灌溉、施肥、喷药、降温和补光等一系列操作，推动国家科技园、各大农业园区及农场等智慧农业机构、企业在技术突破方面不断前进，真正实现现代化农业智慧化。具体来说，在农业生产中，通过各种传感器和无线传输设备实时采集农田信息，智能系统根据这些信息对农业生产进行全方位管理与控制。例如，在设施农业中，针对温室环境进行智能监控，根据反馈信息对农业园区进行主动灌溉、降温、卷膜、施肥、喷药等操作，实现精细化智能调控，达到温室管理省时省力、优质高产的目标。同时，智慧农业物联网还能对农场环境进行监测，根据二氧化碳、氨、硫化氢含量和空气温湿度及时通风，提高农业生产的效率和质量。

（二）技术支撑

全球定位系统 GPS：GPS 是智能农业的基础，主要应用于实时快速地进行田间信息采集和田间操作的精确定位。在农业生产中，GPS 为农用机具提供实时位置信息，提高了行走和飞行精度，避免作业重叠和遗漏，减少不必要的浪费。同时，GPS 与农田信息采集技术相结合，可以实现定点采集和分析农田状态信息，生成农田状态分布图，为精准农业实施变量投入提供基础。此外，GPS 还为农机具提供实时位置信息，使得农机具可以调用处方图信息，实现行进间变量投入，提高农业生产效率，节约资源，减少环境污染。
地理信息系统 GIS：GIS 通过快速检索农田中的土壤、空气等各种参数的农业状况，有效针对性地运用精准农机进行操作。在农业资源管理方面，基于 GIS 和遥感技术，建立农场的数字地图，全面掌握农业种植用地的范围和实时了解区域内土壤条件、大气环境等综合信息，并通过对信息的差异性分析将种植区域划分为不同的管理区域，有针对性地进行规划，实现种植业农业资源的实时查询、分析、决策功能。在农作物生产管理方面，整合传统统计数据及农业资源管理信息，对农场不同地块的农作物进行有针对性的种植管理，分析影响区块产量差异的原因，采取技术上可行、经济上有效的耕作措施，实现 “精准农业”。
遥感系统 RS：RS 农业遥感技术对各种物体如田地、土地、河流、水系或农作物等进行观测，使人们快速获得相关农业信息，其准确性及精准性比人工监测预报相对来说有了大大的提高。在农作物监测、估产方面，利用遥感技术监控农作物长势，根据需要及时采取有效措施，并根据各种数据的综合分析较准确地预估农作物产量及采收信息。在病虫害预警方面，利用 GIS、遥感、高光谱分析等技术，对植物病虫害进行分析、预测、防治。在农业保险理赔方面，高分系列卫星提供的高分辨率影像数据支撑，提高理赔效率，通过对卫星遥感技术解译分析出的生产数据、无人机航拍数据，得出绿色植被指数影像分析，判断灾害的位置、面积与作物受损程度。

四、智慧农业物联网技术发展现状

（二）社会经济特征

农业生产全生命周期管理高度信息化。

智慧农业通过将互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等现代信息技术与农业深度融合，实现了农业信息感知、定量决策、智能控制、精准投入和个性化服务。在农业生产的全生命周期中，从播种、生长、收获到销售，各个环节都可以通过信息技术进行高度信息化管理。例如，利用传感器实时监测土壤湿度、温度、养分含量等指标，结合气象预报数据，智能调控滴灌系统，实现按需供水施肥；通过智能农机装备搭载的 GPS 和 GIS 系统，精确定位播种深度、施肥量，提高作业效率和土地生产力；利用农产品质量追踪与溯源技术，记录农作物从种子到餐桌的全过程信息，保障食品安全。

引起农业市场和生产方式变革。

智慧农业的发展考虑到土壤与环境特性、生物多样性、生物成长的多阶段性以及时空差异性，使信息技术与农业各个环节实现有效融合。一方面，智慧农业采用数字科技和智能技术进行田间管控，集成人的智慧参与全程决策，使农业生产技术集成化、管理决策科学化。例如，通过精准灌溉与土壤管理技术，实时监测土壤关键指标，结合气象预报数据智能调控滴灌系统，避免灌溉不足和过度灌溉，提高水资源和肥料利用率。另一方面，随着数字科技服务模式的逐步形成和商业化成熟，智慧农业将会引起农业市场和农业生产方式的变革，使农业生产经营更加系统化、产业化、商业化，促进小农户和现代农业的有效衔接。例如，电商企业转向农村市场，设立农产品生产基地和县级营业网点，推动农村电子商务发展，形成以 B2B、B2C 与 O2O 为主要代表的多元销售模式。

推动数字科技及人工智能技术产业发展。

智慧农业是云计算、传感网、3S 等多种信息技术在农业中综合、全面的应用。一方面，数字科技及人工智能技术带来了智慧农业的产生，推动了智慧农业的发展。例如，智能农机装备搭载 GPS 和 GIS 系统，实现自主规划作业路径；无人机遥感与智能巡检技术，配备高清相机和热成像仪，通过 AI 算法识别作物长势、病虫害分布区域，为精准施药提供依据。另一方面，智慧农业的发展也会进一步推动数字科技及人工智能技术的发展，互联网、人工智能、大数据、区块链、移动互联和智能终端等，将成为提升农业生产者决策和管理行为智能化水平、实现传统农业生产工具转型升级的重要技术需求，而且也将呈现多元化趋势。

五、智慧农业物联网技术应用案例

（一）水资源管理

根据粮农组织的数据，淡水总量的 70% 用于农业，使其成为全球最大的淡水消费者。通过实施精确灌溉，农民可以更有效地用水，从而避免灌溉不足和过度灌溉。通过使用连网传感器测量土壤湿度，农民可以做出数据驱动的决策，实现灌溉自动化，并减少多达 30％的耗水量。例如，美国德州的鳄梨种植者已经在使用物联网来追踪树木周围的土壤水分含量，当水分适量时，自动喷水系统就会关闭，这样就不会浪费水。由于作物价格完全由灌溉用水的成本（以及化肥、农药和雇用的劳动力）来决定，因此，数据驱动的费用管理有助于评估资源的使用效率，制定有吸引力的价格，并赢得市场。

（二）简仓和储罐液位测量

手动监测储罐和筒仓的液位非常耗时，而且容易出错。智能传感器取代手动读数，并为远程设备提供实时测量。使用超声波测量的液位传感器允许配置自动阈值，以通知液位过低或过高。这些传感器是自主的，其电池可帮助运行长达 20 年。例如，传感器解决方案提供商 Terabee 推出了一款基于 LoRaWan 的装置，用于监测高筒仓、大桶和储罐内剩余材料的填充水平，可实时监测小麦、谷物、石油和燃料存量，以此规划再填充时间或发现泄漏甚至偷窃。

（三）测量粮库的温度和湿度

有些作物需要特殊的储存条件。智能温度监控器提供了一种安全和自主的方式来远程管理温度和湿度，以防止作物变质和利润损失。种植者可以在图表和电子表格中收集和接收有关多个单位的信息，以轻松分析趋势并根据结果采取行动。物联网技术有助于确保温度保持一致且质量不受影响。例如，濮阳市储粮用上 “黑科技”，在濮阳皇甫国家粮食储备库，每个粮仓外都配置了智能化控制系统，有高清可视探头和 337 个感应器对粮堆内的温度、湿度、虫害、气体含量等进行实时监测和监控，并同步显示数据到智慧粮库管理系统平台上，遇到异常情况就能及时发出预警，提醒人员提前进行干预。

（四）收集土壤状况数据

如今，物联网技术实现了对数据驱动型精准农业的强劲需求。土地本身可以协调农民有关丰收的最佳条件。借助无线网络，农民可以远程获取精确的田间数据，如土壤温度、含水量和气温，以制定定制的调整方案。土壤湿度数据有助于准确预测最佳种植时间，减少用水量，并保持土壤健康。此外，对历史模式的分析有助于做出明智的长期决策。例如，鲸势智慧农业系统，可根据不同区域的土壤类型、种植作物、灌溉水源及灌溉方式等划分，采用高精度土壤温湿度传感器、PH 传感器和智能气象站，远程在线采集土壤墒情、酸碱度、养分、气象信息等，实现墒情（旱情）自动预报、灌溉用水量智能决策、远程、自动控制灌溉设备等功能，最终达到精耕细作、准确施肥、合理灌溉的目的。

（五）协助病虫害防治

病虫害管理不善可能导致生长季节无利可图。物联网传感器可以提供关于作物健康的实时信息，并显示害虫的存在，从而消除了手动的耗时检查。可以收集传感器和无人机的实时读数，以进一步调查害虫的行为模式。一旦检测到特定的天气模式，便可以创建警报，以便农民提前做好准备并减轻损失。根据定期、最新的数据配置战术性虫害管理策略，以不断调整如何、何时以及在何处应用虫害管理计划。例如，云飞科技的病虫害监测预警解决方案提供了多种设备，如物联网自动虫情信息采集系统、吸虫塔虫情智能测报分析系统、植物病菌孢子捕捉分析系统等，可实时监测害虫，提前预知病害，为制定虫害管理策略提供支持。

（六）牧畜监测、地理围栏

农场主可以利用无线物联网应用程序收集有关牲畜的位置和健康状况的数据。这些数据有助于防止疾病传播，并降低劳动力成本。例如，通过为每头牲畜配备一组基本的传感器，例如 GPS、加速度计、医疗传感器和通讯工具，可实时监测牲畜位置，智能预警长时间不活动或脱离电子围栏（虚拟围栏系统）的牲畜；记录牲畜的心率和体温等健康数据来预防疾病。

（七）下一代温室栽培

垂直农业正在变得越来越受欢迎。水培设施可以更快、更便宜、更清洁地种植水果、蔬菜和菌类食材。与传统做法相比，垂直农场每年可有 12 个生长周期。这种装置不需要土壤或自然光，因为它位于室内废弃的仓库、工厂、停车场。在不需要使用肥料、除草剂和杀虫剂的情况下，通过同样的水培系统再次使用循环水，可以大大降低运营成本。此外，温室可以配备由低成本可再生能源（太阳能、风能）驱动的节能 LED 灯。