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物联网在智慧农业系统中的应用 摘要：介绍了物联网及智慧农业系统的内涵，结合农业智能化生产的实际情况设计了智慧农业物联网架构，主要包括物联网感知层、物联网网络层和物联网应用层。同时，通过农产品疾病识别与治理系统，具体研究了物联网在智慧农业中的应用。 关键词：智慧农业系统；物联网；架构；疾病识别 0引言 我国是农业大国，传统农业在国际市场上的优势主要依赖于丰富的自然资源和低廉的劳动力成本。随着物联网等高新技术的发展，我国传统农业正在加快向现代农业转型，而智慧农业将成为现代农业未来发展的趋势。要建设智慧农业，就要依托物联网等先进的科学技术，大力推进农业科技创新，研究多功能、智能化、能推动农业生产力发展的农业科技成果，并及时地将科技成果转化为农业生产所需的技术产品，应用于农业生产的整个过程。 托普物联网指出：智慧农业系统是将全球定位系统、遥感、地理信息系统、人工智能等高新技术用于对农作物精确的管理方法。这种定位技术用于农业生产，主要是针对农田因土壤构成、肥力状况、作物生长情况等因素的差异而对种籽、化肥、除草剂和杀虫剂施用量提出的不同要求。在目前情况下，农民一般难以顾及这些因素，在同一地区不同条块的农田上使用等量的种籽和农用化学品，这除了用量过多而造成经济上的浪费之外，还导致了土壤中残余化学物质的积累和地下水资源的污染。 1 物联网 物联网(The Intemet of Things，简称IOT)的概念是在1999年提出的，2005年国际电信联盟(ITu)发布的n’U互联网报告，对物联网做了如下定义：通过二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络¨J。自2009年8月温家宝总理到中国科学院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心(国家传感网工程中心、无锡物联网产业研究院)考察时提到“尽快建立中国的传感信息中心或者叫‘感知中国’中心”以来，物联网被正式列为我国5大新兴战略性产业之一。 物联网的体系结构如图1所示。它可分为3层：感知层、网络层和应用层。感知层相当于人体的皮肤和五官，主要用于识别物体，采集信息包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、传感器及传感器网络等。网络层相当于人体的神经中枢和大脑，主要用于信息传递和处理，包括通信与互联网的融合网络、物联网管理中心、物联网信息中心和智能处理中心等。应用层相当于人的社会分工，与行业需求结合，实现广泛智能化，是物联网与行业专用技术的深度融合旧。 目前，物联网技术已经在智慧农业、智慧城市、智慧家居、智慧医疗、智慧交通和智慧物流等领域得到了广泛的应用。 2 智慧农业 智慧农业是最近兴起的一个概念，目前国内外还没有一个公认的定义。中国农业大学李道亮教授认为：智慧农业是以最高效率地利用各种农业资源，最大限度地降低农业成本和能耗、减少农业生态环境破坏以及实现农业系统的整体最优为目标，以农业全产业、全过程智能化的泛在化为特征，以全面感知、可靠传输和智能处理等物联网技术为支撑和手段，以自动化生产、最优化控制、智能化管理、系统化物流和电子化交易为主要生产方式的高产、高效、低耗、优质、生态和安全的一种现代农业发展模式与形态13]。中国农业科学院周国民研究员认为：智慧农业是充分利用信息技术，包括更透彻的感知技术、更广泛的互联互通技术和更深入的智能化技术，使得农业系统的运转更加有效、更加智慧，以使农业系统达到农产品竞争力强、农业可持续发展、农业资源有效利用和环境保护的目标。 智慧农业系统主要内容包括： 1)通过各种无线传感器实时采集农业生产现场的温湿度、光照、CO：浓度等参数，利用视频监控设备获取农作物的生长状况等信息，远程监控农业生产环境，同时将采集的参数和获取的信息进行数字化转换和汇总后，经传输网络实时上传到相关农业智能管理系统中；系统按照农作物生长的各项指标要求，精确地遥控农业设施自动开启或者关闭(如远程控制节水浇灌、节能增氧等)，实现智能化的农业生产。 2)利用RFID电子标签，搭建农产品安全溯源系统，加强农业生产、加工、运输到销售等全流程数据共享与透明管理，实现农产品全流程安全溯源，促进农产品的品牌建设，提升农产品的附加值。 3)组建无线传感器网络，开发智能农业应用系统，对空气、土壤、作物生长状态等数据进行实时采集和分析，系统规划农业产业园分布、合理选配农作物品种、在线疾病识别和治理、科学指导生态轮作。在未来的现代农业生产过程中，智慧农业的应用将更加广泛，农户将选择合适的农业生产智能化系统，以提高农产品产量，增加收益。 3智慧农业系统物联网架构 通常情况下，应用于智慧农业系统的物联网架构，可以按物联网感知层、物联网网络层和物联网应用层