摘要：物联网已经在许多方面改变了人们的生活，如自动驾驶汽车、智能家居和智慧城市。物联网通过自动化为人们的生活提供便利。虽然物联网已经开始在各个行业领域使用，但农业领域还没有发挥物联网的全部潜力。农业物联网的许多应用仍然未被开发，智慧农业仍处于萌芽阶段。
关键词：物联网；智慧农业；应用
人口增长、资源约束和气候变化已经成为农民面临的主要问题。据联合国粮食与农业组织估计，全球粮食生产需要增加70%才能养活2050年的23亿人口。
完成这项任务需要有效的管理、种子和肥料的优化利用以及精确、连续的监测。在发展中国家，有小规模土地的农民生产值占农业总产值的近4/5。如果得到正确和实时的信息，农民可以采取更明智的决策来增加产量，因此农业2.0十分必要。
互联网驱动的对象和传感器可以部署在任何位置收集湿度水平和作物健康的数据。农民可以通过平板电脑和手机方便地访问存储的数据。还可以在手动和自动选项之间进行选择，以便根据这些数据采取必要的行动。例如，如果土壤湿度降低，农民可以使用传感器启动灌溉系统，这就是所谓的智慧农业。
1.智慧农业解决方案的运作方式
智慧农业解决方案通过传感器工作。通过结合传感器、运动探测器、按钮相机和可穿戴设备，农民可以监测土壤湿度、水位、光、湿度、障碍物和运动等各种条件。基于物联网的智慧农业自动化灌溉系统与传统操作方式相比效率更高。
在基于物联网的农业App的辅助下，遵循有机农业、家庭农业规律非常简单。农业物联网主要应用于农用车辆跟踪、禽畜监测、水位监测、粮食存储和土壤监测等。
2.改变农业领域的应用
2.1植物与土壤监测
要获取几十万亩农田的数据非常困难的。传统的方法是从不同的位置取样，来检验土壤肥力、含水量和化学成分等。但是，这种取样方法不太准确，因为化学成分和含量水平倾向于从一个位置改变到另一个位置。
物联网在农业应用是必然趋势。土壤传感器均匀分布在农田里，可以提醒农民任何反常的条件，如高酸度或低水分等。农民可以通过仪表板或定制的移动App获得准确的土壤数据。
植物和土壤的监测可以使农民获得更高的投资回报率。作为精准农业的一部分，土壤和植物监测包括，水分和养分监测、优化植物生长的水分利用监测、施肥与化学成分监测、气象条件报告、作物的最优产量确定等。
简而言之，精准农业或精确农业是物联网最流行的应用之一，因为它有许多优点。精准农业应用服务于许多目标，从管理灌溉和施肥到为当地农艺提供不同季节的支持。
2.2 无人机与人工智能的应用
农业无人机已经开始普及，因为它们可以完成各种任务，如喷洒农药，利用GPS技术拍摄农场照片或输入有关水和肥料的信息，这些无人机可以轻松地完成任务。无人机可以提高作物健康评估、灌溉、土壤和田间分析领域的农业实践。
据 Grand View Research的估计，到2024年农业无人机的市场规模将超过37.7万亿美元。这些无人机很容易操控，任何人都可以手动或使用地面物联网传感器来进行控制。无人机将收集到的数据发送到服务器或系统，从最终用户可以得到它们。总之，无人机技术提供了实时数据，对农业产业进行了改造。
除了无人机之外，农民还可以使用自动驾驶拖拉机，实现远程控制并节省劳动力成本。
2.3禽畜监测
牧场主可以通过禽畜传感器监控禽畜。当动物在田地里走动时，这些传感器会发出信号，牧场主可以追踪禽畜的位置。
禽畜监测还使牧场主能够获得动物的健康数据。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆它可以用两种方式帮助牧场主：
识别生病的动物，它帮助牧场主将患病动物与牧群分开，从而防止疾病传播。
1. 位置跟踪，它节省了牧场主的时间和人工成本，因为每次都不需要工人跟随牧群。
2. 然而，在家畜中插入传感器非常困难。除了项圈之外，无线改装的丸剂非常有用，它可以通过蓝牙进行通信。
2.4远程气象监测
对农民来说最具挑战性的因素之一就是天气。农民需要准确地测量温度、降雨量、湿度、湿度和化学成分等关键条件，以便在一年中收获更多的作物。如今，大量的可定制传感器可用于帮助农民监测作物，和偏远地区的天气状况。
这些传感器适应了农场实际存在的需求。某种程度上，传感器可以提高生产率，农民可以在不增加额外投入的情况下获得更多的农业产出。
3.智慧农业解决方案开发
在开发智能农业解决方案的同时，工程师需要考虑与农业和牲畜有关的具体问题。这里简要介绍五个方面：
3.1目的
当物联网应用程序开发人员构建应用程序时，最终用户想要监控的应该是中心。例如，如果最终用户是种植玉米的农民，客户主要关心用水问题。要确保当作物得到足够的水分，就要合理用水。这时，水位和水分监测传感器会起关键作用。换言之，传感器的类型取决于物联网解决方案的目的。
3.2技术
当涉及到农业解决方案时，距离在选择技术中起着至关重要的作用。这是因为传感器收集数据并将其发送到服务器。不同量级的面积测量需要采用不同的技术。例如，NFC（近场通信）或RFID（射频识别）最适合近距离传输。但是，如果我们想发送数据的距离超过几万公里，最好选择LPWAN（低功率，广域网）。
3.3电源要求
工程师们倾向于在定制的基于物联网的农业解决方案中节省成本和降低功率。因此，它们通常会使应用程序发送不频繁使用的数据。由于大多数的物联网解决方案都是针对分散的农场，所以开发低功耗的应用程序是首选。更多的数据传输将转化为数据成本和功耗。为农民开发具有成本效益的物联网解决方案，这是开发人员需要考虑的重要因素。
3.4数据频率
用户要求对于决定传感器中集成数据包的数量也至关重要。例如，种植马铃薯的农民不需要频繁收集与水分相关的信息。但是，如果开发人员对自动拖拉机进行了物联网应用，则需要GPS定位和其他连接、实时的信息，这种情况下数据传输频率非常高。
3.5传感器的放置
工程师面临的另一挑战是将传感器放置在可以提供最佳性能的位置上。例如，在橘子园里安装天线时需要比草莓场更加小心。即使农业解决方案具有所有必要的传感器，适当的放置是必要的，以获得最佳的效果。
4.结论
根据中国的研究报告，到2024年农业领域的连接设备的数量预计将达到2.25亿部。在全球范围内，农民开始意识到物联网是一种以成本效益的方式增加农业生产的动力。物联网可以给所有以分散和无序的方式耕作发展中国家提供很大的帮助。然而，在开发智能农业解决方案之前，工程师应该了解终端用户的需求。
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论文作者:谭春波
论文发表刊物:《文化时代》2019年18期
论文发表时间:2020/3/18
标签：农业论文; 传感器论文; 农民论文; 无人机论文; 数据论文; 土壤论文; 解决方案论文; 《文化时代》2019年18期论文;