引言

　　物聯(lián)網(wǎng) 被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮, 這一當(dāng)前迅猛發(fā)展的新技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今的熱門話題。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為, 物聯(lián)網(wǎng)是下一個經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。一方面, 物聯(lián)網(wǎng)可以提高經(jīng)濟(jì)效益, 大大節(jié)約成本; 另一方面, 可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動力。

　　近幾年, 我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展速度較快, 農(nóng)業(yè)機(jī)械化支撐農(nóng)業(yè)發(fā)展的能力顯著增強(qiáng), 加速了農(nóng)業(yè)增長方式的轉(zhuǎn)變和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。但是, 由于受我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、農(nóng)業(yè)勞動力轉(zhuǎn)移程度、農(nóng)業(yè)經(jīng)營規(guī)模和農(nóng)機(jī)工業(yè)水平等多因素的影響, 農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展仍存在一些問題。目前, 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在智能化培育控制、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)業(yè)信息監(jiān)測等方面表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢, 但在農(nóng)業(yè)機(jī)械方面的應(yīng)用還不廣泛。本文對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械化領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行深入分析, 論證其可行性與發(fā)展前景, 以期促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科技發(fā)展。

　　1  農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展趨勢

　　1. 1  物聯(lián)網(wǎng)的概念

　　物聯(lián)網(wǎng)( Internet of Th ings) 是指通過射頻識別( RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)和激光掃描器等信息傳感設(shè)備, 按約定的協(xié)議, 把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來, 進(jìn)行信息交換和通訊, 以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。這一概念是在1999年提出的, 簡而言之就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。這意味著物聯(lián)網(wǎng)的核心仍是互聯(lián)網(wǎng), 但它將  物 帶入了互聯(lián)網(wǎng), 進(jìn)行信息交換和通訊。歐洲聯(lián)盟對物聯(lián)網(wǎng)的定義是: 物聯(lián)網(wǎng)是一個動態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,它具有基于標(biāo)準(zhǔn)和互操作通信協(xié)議的自組織能力。其中, 物理的和虛擬的  物 具有身份標(biāo)識、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口, 并與信息網(wǎng)絡(luò)無縫整合。物聯(lián)網(wǎng)將與媒體互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一道, 構(gòu)成未來互聯(lián)網(wǎng)。

　　物聯(lián)網(wǎng)主要包括3個層次(如圖1所示): 第1個層次是傳感器網(wǎng)絡(luò), 是指包括RFID、條形碼、傳感器等設(shè)備在內(nèi)的傳感網(wǎng), 可以實(shí)現(xiàn)信息的感知、識別和采集; 第2 個層次是信息傳輸網(wǎng)絡(luò), 可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無縫傳輸來自傳感網(wǎng)所采集的巨量數(shù)據(jù)信息; 第3個層次是信息應(yīng)用網(wǎng)絡(luò), 該網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)通過數(shù)據(jù)處理及解決方案來提供人們所需要的信息服務(wù)[ 5] 。正是這3個層次賦予了物聯(lián)網(wǎng)能全面感知信息、可靠傳遞數(shù)據(jù)、有效優(yōu)化系統(tǒng)以及智能處理信息等特征。

　　所謂農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng), 是指通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生長、農(nóng)民生活、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)流通等信息的獲取, 通過智能農(nóng)業(yè)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本要素與農(nóng)作物栽培管理、畜禽飼養(yǎng)、施肥、植保以及農(nóng)民教育相結(jié)合, 以提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理、交易和物流等各環(huán)節(jié)智能化程度, 為建立現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、增加農(nóng)民收入、完善基層農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣和服務(wù)體系、提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、推進(jìn)農(nóng)村綜合改革、提升農(nóng)村行政服務(wù)效能以及推進(jìn)社會主義新農(nóng)村建設(shè)提供新一代技術(shù)支撐平臺。

　　1. 2  農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢

　　物聯(lián)網(wǎng)作為當(dāng)代信息技術(shù)的新發(fā)展方向, 很多國家都在投入巨資研究物聯(lián)網(wǎng), 我國也正高度關(guān)注對此的研究。溫家寶總理在 2010年政府工作報告 中提出 當(dāng)計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展時, 我們因?yàn)闆]有掌握核心技術(shù)而走過一些彎路。在傳感網(wǎng)發(fā)展中, 要早點(diǎn)謀劃未來, 早一點(diǎn)攻破核心技術(shù)。 在這樣的有利形勢下, 我國嘗試在各個行業(yè)進(jìn)行應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)示范工作, 在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用也取得一些成效。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以把感應(yīng)器嵌入農(nóng)業(yè)機(jī)械、土地、灌溉系統(tǒng)等各種物體中, 然后將  物 與互聯(lián)網(wǎng)整合起來, 通過智能分析, 實(shí)施實(shí)時的管理和控制。這樣, 人類可以以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn), 提高資源利用率和生產(chǎn)力水平, 促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。主要體現(xiàn)在: 應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行農(nóng)作物田間及溫室環(huán)境控制和信息反饋, 用其檢測動植物的環(huán)境信息監(jiān)測, 保證動植物良好的生長環(huán)境以提高產(chǎn)量保證質(zhì)量; 還可以應(yīng)用農(nóng)用傳感器于移動信息裝備制造產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)自動識別技術(shù)與設(shè)備產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)精細(xì)作業(yè)機(jī)具產(chǎn)業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品物流產(chǎn)業(yè)。

　　2  我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的趨勢及技術(shù)需求

　　農(nóng)業(yè)機(jī)械化是指用機(jī)器裝備代替人力、畜力進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)改造和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程。農(nóng)業(yè)機(jī)械化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的置換, 同時在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力置換過程中有利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展, 促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高[ 7] 。近年來, 隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)生深刻的變化, 減少勞動和土地等傳統(tǒng)資源要素的投入, 增加科技和裝備等現(xiàn)代生產(chǎn)要素的投入, 已成為目前建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的方向, 我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展也隨之呈現(xiàn)以下趨勢。

　　2. 1  智能化

　　高新技術(shù)不斷融合于農(nóng)機(jī)化領(lǐng)域, 農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化已成為提升農(nóng)業(yè)裝備制造業(yè)競爭力的需要, 能夠最大限度地發(fā)揮土壤和作物的潛力, 做到既滿足作物生長發(fā)育的需要, 又減少農(nóng)業(yè)物資的投入, 從而降低物資消耗、增加利潤、保護(hù)生態(tài)環(huán)境, 實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

　　2. 2  節(jié)約型

　　資源的不足和環(huán)境的退化是人類面臨的重大問題, 也是我國建設(shè)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)和促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展過程中不可忽視的問題。積極推進(jìn)節(jié)約型農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展, 能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)水、節(jié)油、節(jié)肥、節(jié)藥、節(jié)種和節(jié)能的目標(biāo), 同時減少對環(huán)境的污染, 獲得較大的社會、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。因此, 農(nóng)業(yè)機(jī)械節(jié)約化發(fā)展對于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長方式的根本性轉(zhuǎn)變和促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

　　2. 3  精準(zhǔn)化

　　隨著節(jié)約型、環(huán)保型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展理念的深入,精量及定位播種和育秧、精準(zhǔn)定位施肥及精量施藥等精準(zhǔn)農(nóng)藝生產(chǎn)需求的發(fā)展, 對高科技精量化農(nóng)機(jī)裝備的需求日益增長, 給農(nóng)機(jī)產(chǎn)品配備精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)已經(jīng)成為世界農(nóng)機(jī)發(fā)展的潮流。

　　2. 4  大型化

　　考慮到我國土地集中、規(guī)模加大、復(fù)式作業(yè)和節(jié)本增效等問題, 農(nóng)業(yè)機(jī)械化向大型發(fā)展的趨勢顯得尤為必要, 這是因?yàn)榇笮娃r(nóng)業(yè)機(jī)械具有作業(yè)質(zhì)量好、效率高、平均作業(yè)成本低和有利于進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)等優(yōu)勢, 農(nóng)用動力繼續(xù)大型化將是未來我國農(nóng)機(jī)的發(fā)展趨勢之一。

　　目前, 我國農(nóng)業(yè)正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期, 農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品在滿足不同層次需求的同時, 逐步向大型化、精準(zhǔn)化、智能化和節(jié)約型的方向發(fā)展, 更加注重產(chǎn)品質(zhì)量和配套技術(shù)的集成應(yīng)用。應(yīng)該指出的是, 農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)的過程離不開對農(nóng)作物信息的感知、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的傳遞、系統(tǒng)的優(yōu)化與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能決策, 而農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)恰恰在這幾方面能發(fā)揮獨(dú)特而又重要的作用, 因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)就是信息感知、數(shù)據(jù)傳輸、智能處理和優(yōu)化決策等關(guān)鍵技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合集成體系。下面就農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)機(jī)化領(lǐng)域的應(yīng)用前景進(jìn)行闡述。

　　3  在農(nóng)業(yè)機(jī)械化中的應(yīng)用前景

　　3. 1  在農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用前景

　　物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一就是在  物 中安裝傳感器和其他控制系統(tǒng)。將這一技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械上就可以實(shí)現(xiàn)  讓土地說話 , 通過及時收集和掌握作物生長的一些重要參數(shù), 如土壤濕度、土壤成分、pH 值、降水量、溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、氣壓和CO2 濃度等, 可以摸索出植物生長對溫度、濕度、光、土壤的需求規(guī)律, 提供精準(zhǔn)的科研實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過智能分析與智能控制, 農(nóng)業(yè)機(jī)械能及時做出決策, 精確地滿足植物生長對環(huán)境各項(xiàng)指標(biāo)的要求, 達(dá)到增產(chǎn)增收的目的, 提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的效果。澳大利亞已經(jīng)將物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械, 推出一種能識別莠草的噴霧器。這種噴霧器在田野移動時, 能借助專門的電子傳感器來識別莠草, 發(fā)現(xiàn)莠草時才噴出除莠劑, 從而大大節(jié)約了花費(fèi)的除莠劑, 減輕了對環(huán)境的污染。浙江工業(yè)大學(xué)也成功利用傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測大田及溫室土壤溫濕度及建立節(jié)水灌溉系統(tǒng), 隨時精確獲取作物需水信息, 為精量灌溉提供科學(xué)依據(jù)?？梢? 如果綜合應(yīng)用信息技術(shù)、先進(jìn)加工工藝于農(nóng)機(jī)產(chǎn)品上, 實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的有機(jī)結(jié)合, 將提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能, 更好地實(shí)現(xiàn)精確作業(yè)。

　　3. 2  在氣候智能型農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景

　　2010年上半年, 我國的極端氣候日益增多。年初, 西南五省特大旱災(zāi); 7月中下旬, 我國南北諸多地區(qū)接連遭受洪澇災(zāi)害  有農(nóng)業(yè)專家指出: 農(nóng)業(yè)是對氣候條件依賴性很高且生產(chǎn)周期較長的產(chǎn)業(yè), 面對這些極端氣候現(xiàn)象, 必然會給脆弱的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)帶來嚴(yán)重危害, 直接威脅國家 米袋子 和 菜籃子 的安全。因此, 快速反應(yīng)、積極應(yīng)對極端氣候已成為農(nóng)業(yè)農(nóng)村面臨的一項(xiàng)極其緊迫而艱巨的任務(wù)。利用物聯(lián)網(wǎng)的感應(yīng)器技術(shù)原理, 可以在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)信息的實(shí)時監(jiān)測,提高農(nóng)業(yè)對洪水和干旱等破壞性自然災(zāi)害的抵御能力, 加強(qiáng)對農(nóng)業(yè)的管理, 降低氣候?yàn)?zāi)害對農(nóng)業(yè)社區(qū)的危害程度, 同時建立農(nóng)業(yè)機(jī)械化應(yīng)急體系來幫助農(nóng)民應(yīng)對氣候變化。如在農(nóng)業(yè)的水利水位上安裝水位測定感應(yīng)器, 可以實(shí)現(xiàn)對水位數(shù)據(jù)的識別、采集和處理。

　　3. 3  在農(nóng)機(jī)化區(qū)劃與農(nóng)機(jī)4S中的應(yīng)用前景

　　每年農(nóng)時, 農(nóng)機(jī)戶大多數(shù)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)器的配備及更新, 而由于每年的生產(chǎn)要求與氣候變化, 常常造成農(nóng)機(jī)配備過?；蚨倘眱煞N結(jié)果, 從而造成資金的浪費(fèi)及農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)利益受損。尤其在生產(chǎn)的關(guān)鍵時刻, 由于農(nóng)業(yè)機(jī)械未及時到位, 就會造成嚴(yán)重的油料、時間、人力的浪費(fèi), 甚至延誤農(nóng)時[ 9] ?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù), 可以給農(nóng)業(yè)機(jī)械貼上電子標(biāo)簽, 那么農(nóng)機(jī)信息就可以實(shí)時獲取, 清楚地了解到作業(yè)機(jī)械的具體位置, 進(jìn)行自動跟蹤。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理, 可以實(shí)現(xiàn)對農(nóng)機(jī)裝備的統(tǒng)籌管理, 了解各區(qū)域農(nóng)業(yè)機(jī)械的類別及配套數(shù)量等, 從而增強(qiáng)了農(nóng)機(jī)化區(qū)劃的準(zhǔn)確性和快捷性, 才能發(fā)揮農(nóng)機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化配備的最大效用。

　　農(nóng)機(jī)4S體系是一種以整機(jī)銷售( Sale)、零配件( Spare- part)、售后服務(wù)( Serv ice)、信息反饋( Survey)四位一體 為核心的農(nóng)機(jī)特許經(jīng)營模式。對于這種新型的 一條龍 農(nóng)機(jī)經(jīng)營服務(wù)模式, 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以在運(yùn)輸、銷售、使用和回收等其他環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的定位追蹤。改進(jìn)農(nóng)機(jī)銷售商的庫存管理, 實(shí)現(xiàn)快速供貨、適時補(bǔ)貨, 并最大限度地減少儲存成本, 提高效率, 減少出錯。即使在農(nóng)機(jī)作業(yè)過程中出現(xiàn)問題,也可以準(zhǔn)確地定位, 做出及時的補(bǔ)救, 使損失盡可能降到最低。這就大大提高了農(nóng)機(jī)供應(yīng)商送貨的可靠性和效率, 大幅度提升了對農(nóng)機(jī)用戶的服務(wù)水平、檔次、效能和質(zhì)量。另外, 對不合格的產(chǎn)品也可以實(shí)現(xiàn)及時召回, 降低產(chǎn)品退貨率, 提高了自己的服務(wù)水平,同時也提高了消費(fèi)者對產(chǎn)品的信賴度。

　　3. 4  在農(nóng)業(yè)機(jī)械化應(yīng)急體系中的應(yīng)用前景

　　我國是世界上災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)之一。災(zāi)害的突發(fā)性、難以預(yù)料性是超乎人類想象的。如果處理得不及時, 就會嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村社會的穩(wěn)定, 因此提高農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)急工作能力刻不容緩?？紤]將農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)械結(jié)合來構(gòu)建農(nóng)業(yè)機(jī)械化應(yīng)急體系, 一是可以對不同災(zāi)害的有關(guān)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時采集, 集中信息資源, 建立災(zāi)害預(yù)警模型庫、告警信息指導(dǎo)模型庫, 為災(zāi)害事故的預(yù)測、預(yù)報和防止提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和技術(shù)支持, 如在小型超低空飛行器底部支架上裝備數(shù)碼攝像機(jī)實(shí)時的獲取地面蝗蟲圖像,從而實(shí)現(xiàn)災(zāi)情預(yù)警; 二是在一些極端環(huán)境下, 可以迅速決策, 調(diào)配農(nóng)業(yè)機(jī)械, 做到運(yùn)轉(zhuǎn)有序、避免混亂, 保證所需農(nóng)機(jī)裝備在最短的時間內(nèi)運(yùn)送到災(zāi)區(qū)第一線,如一旦發(fā)現(xiàn)災(zāi)情, 可以及時調(diào)用農(nóng)業(yè)航空飛機(jī)及所需的農(nóng)用機(jī)械救災(zāi); 三是這樣有針對性地調(diào)用農(nóng)業(yè)機(jī)械可以避免運(yùn)輸費(fèi)用的浪費(fèi), 降低抗災(zāi)救災(zāi)的成本, 最大限度地減輕農(nóng)業(yè)損失。

　　4 結(jié)束語

　　1) 物聯(lián)網(wǎng)是一個概念, 其內(nèi)涵清晰、外延無限。雖然物聯(lián)網(wǎng)的概念在1999年才被提出, 但人們的實(shí)踐早已開始, 其應(yīng)用已觸及各個領(lǐng)域, 在農(nóng)業(yè)機(jī)械化領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊, 應(yīng)該受到重視。

　　2)物聯(lián)網(wǎng)是一種思想, 一種使物變?nèi)恕⒋糇兟?、死變活、靜變動的思想, 一種地球數(shù)字化的思想, 具有明顯的社會經(jīng)濟(jì)特征, 它的應(yīng)用將改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)方式和生活方式。農(nóng)業(yè)機(jī)械有了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù), 人們耕作時即可實(shí)現(xiàn) 不在情景、盡在掌控 , 增產(chǎn)增收, 大大地提高生產(chǎn)效率。

　　3)物聯(lián)網(wǎng)是一種戰(zhàn)略, 不可一蹴而就, 因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也是有周期的, 從技術(shù)創(chuàng)生、成長到成熟有一個過程, 因此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展是一個動態(tài)的經(jīng)濟(jì)過程。國內(nèi)在物聯(lián)網(wǎng)方面處于發(fā)展初級階段, 在核心技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模方面都還有差距, 必須考慮成本、效率和收益, 走  宏觀戰(zhàn)略、因地制宜、分步實(shí)施、效果優(yōu)先 的發(fā)展路徑。