农业物联网技术推动智能农业新发展
1 农业物联网的架构
农业物联网主要包括三个层次：感知层、传输层和应用层。第一层感知层，以包括RFID条形码、传感器等设备在内的传感器节点为主，可以实现信息实时动态感知、快速识别和信息采集，感知层主要采集内容包括农田环境信息、植物养分及生理信息等；第二层是传输层，可以实现远距离无线传输物联网采集的数据信息，在农业物联网上主要反映为大规模农田信息的采集与传输；第三层是应用层，该系统可以通过数据处理及智能化管理、控制来提供农业智能化管理，结合农业自动化设备实现农业生产智能化与信息化管理，达到在农业生产中节省资源、保护环境和提高产品品质及产量的目的。农业物联网的三个层次分别赋予了物联网全面感知信息、可靠传输数据、有效优化系统及智能处理信息等功能。农业物联网基本架构如图1所示。
图1 农业物联网基本架构
2 农业物联网的特点
物联网、无线自组织网络在国内外研究应用都非常广泛，尤其在工业控制领域，物联网的组网通信协议研究也随之成为研究热点。物联网应用环境不一样，往往导致它的通信协议并不一定完全兼容于其他场合，如环境监测、农场机械、精准灌溉、精准施肥、病虫害控制、温室监控、大田果园监控、精准畜牧等，不同的应用环境需要不同的组网方式。传统的无线网络包括移动通信网、无线局域网、蓝牙技术通信网络等，这些网络通信设计都是针对点对点传输或多点对一点传输方式，然而，物联网的功能不仅是点对点或多点对点的数据通信，它在通信方面有更高的目标和要求。
20世纪末以来，美国、日本等发达国家和一些欧洲国家都相继启动了许多关于无线传感器网络的研究计划，比较著名的计划有SensorIT、WINS、SmartDust、SeaWeb、Hourglass、SensorWebs、IrisNet、NEST等。美国国防部、航空航天局等多个部门投入巨资支持对物联网开发技术的研究与物联网区别。农业物联网的主要特点有以下几个，
2 1.大规模农田物联网采集设备布置稀疏
农业物联网设备成本低，节点稀疏，布置面积大，节点与节点之间的距离较远。对于实际农业生产而言，现阶段普通农作物收益并不高，农田面积大，投入成本有限，大规模农田在物联网设备投入方面决定了大面积农田很难密集布置传感节点。另外，大面积地在农田里铺设传感节点不仅会给农业作业带来许多干扰，特别对农业机械化作业形成较大的阻碍，还会给传感节点的维护带来诸多不便，造成传感网络维护成本过高等问题。可以根据实际情况将大规模农田划分成若干个小规模的区域，可以近似地认为每个小区域环境相同、土质和土壤养分含量基本相同。因此，在每一个小区域里铺设一个传感器节点基本可以满足实际应用需要。
2 2.农业传感节点要求传输距离远、功耗低
对于较大规模的农田，物联网信息采集节点与节点之间的距离往往会比较大。由于布置在农田中，传感节点一般无人维护，也无市电供电，因此，农业物联网不仅要求传感节点传输距离远，还要求传感节点功耗低，要满足在低成本太阳能供电情况下长期不断电的工作要求。
2 3.农业物联网设备要稳定可靠，具有自维护、自诊断能力
由于农业物联网设备基本布置在野外，而且作物的生长会影响信息的无线传输，因此，要求农业物联网设备能在高温、高湿、低温、雨水等环境下连续不间断运行。同时，由于农业从业人员文化素质不高，缺乏设备维护能力，因此，农业物联网设备必须稳定可靠，而且要具有自维护、自诊断的能力。
2 4.农业物联网设备位置不宜经常大范围变动
农业物联网信息采集设备一旦安装完成，不宜经常大范围调整位置。在特殊需要时也只宜小范围调整某些节点，移动的节点结构在网络分布图内不宜有太大的变化。
综上所述，农业物联网技术应用特点及环境与工业物联网有明显区别。工业组网的规则不一定能满足农业物联网信息的传输需求。
3 农业物联网的应用
近些年，农业物联网在我国如火如茶地发展，我国农业的物联网应用主要实现农业资源、环境、生产过程、流通过程等环节信息的实时获取和数据共享，以保证产前正确规划，提高资源利用效率；产中精细管理，提高生产效率，实现节本增效；产后高效流通，实现安全溯源等多个方面的提升。虽然取得了长足进步，但多数应用还处于试验示范阶段，与国外比起来依然存在一些差距。美国、欧洲的一些发达国家和地区相继开展了农业领域的物联网应用示范研究，实现了物联网在农业生产、农业资源利用、农产品流通、精细农业的实践与推广等方面的应用，形成了一批良好的产业化应用模式，推动了相关新兴产业的发展，同时还促进了农业物联网与其他物联网的互联，为建立无处不在的物联网奠定了基础。农业物联网的应用主要集中在农业资源监测与利用、农业生态环境监测、农业生产精细管理、农产品安全潮源和农业物联网云服务等领域。
1.农业资源监测与利用领域
在农业资源监测与利用领域，利用各种资源卫星收集国土资源情况，利用先进的传感器、信息传输和互联网等综合化信息监测、传输、分析平台实现区域农业的统筹规划和资源监测。例如，美国加州大学洛杉砚分校建立的林业资源环境监测网络，通过对加州地区的森林资源进行实时监测，为相应部门提供实时的资源利用信息，为统筹管理林业提供支撑。再如，欧洲主要利用资源卫星对土地利用信息进行实时监测，其中，法国利用通信卫星技术对灾害性天气进行预报，对病虫害进行测报。
2.农业生态环境监测领域
在农业生态环境监测领域，农业物联网主要利用高科技手段构建先进农业生态环境监测网络，利用无线传感器技术、信息融合传输技术和智能分析技术感知生态环境变化。例如，美国加州大学伯克利分校的研究人员通过无线传感器网络对大鸭岛上海燕的栖息情况进行了9个月周期性的监测，采用区域化静态MICA传感器节点部署，实现了无入侵、无破坏地对敏感野生动物及其栖息地的监测。美国、法国和日本等一些国家主要建立可综合运用并覆盖全国的农业信息化平台，实现对农业生态环境的自动监测，保证农业生态环境的可持续发展。
3.农业生产精细管理领域
在农业生产精细管理领域，将光、温、水、气、土、生物等农业物联网传感器布局于大田作物生产、果园种植、畜禽水产养殖等方面，实现不间断化感知、实时化决策、精细化生产。例如，2002年英特尔公司率先在美国俄勒冈州建立了世界上第一个无线传感器网络葡萄园；通过采用Crossbow公司的Mote系列传感器，每隔一分钟采集一次光照、土壤温湿度等数据，实时监控葡萄生长环境的细微变化，确保葡萄的健康生长。2004年，美国佐治亚州的两个农场使用了与无线互联网配套的远距离视频系统和GPS定位技术，分别监控蔬菜的包装和灌溉系统。荷兰VELOS智能化母猪管理系统，能够实现自动供料、自动管理、自动数据传输和自动报警。泰国也初步形成了小规模的水产养殖物联网，解决了RFID技术在水产领域的应用难题。
4.农产品安全溯源领域
在农产品安全溯源领域，利用条码技术和RFID技术等来跟踪、识别、监测农产品的生产、运输、消费过程，保证农产品的质量安全。例如，从2001年起，加拿大肉牛使用一维条形码耳标之后又过渡到电子耳标；2004年，日本基于RFID技术构建了农产品追溯试验系统，利用RFID标签，实现了对农产品的流通管理和个体识别。近年来，RFID的应用更加广泛，并由此形成了自动识别技术与装备制造产业。据美国市调公司ABIResearch发布的2007年第一季度报告显示，2006年全球RFID市场规模为38.12亿美元，其中亚太地区已跃升为全球最大市场，规模为14.07亿美元。
5.农业物联网云服务领域
云存储、云计算和云分析等方面的平台纷纷被建立。2007年，Google第一次提出“云计算”概念。2008年，微软推出WindowsAzure操作系统，力图在互联网架构上搭建新的云计算平台。亚马逊使用弹性计算云（elasticompute cloud,EC2)和简单存储服务（simplestorage service,S3)为企业开畏云计算和存储服务。美国政府推出了包括美国农业部在内的各大部委主Apps.gov网站。日本从2009年5月开始致力于建设KasumigasekiCloud系统，打造日本云计算战略部署。
将云技术迁移到农业领域可以更好地促进农业物联网的发展。在农业云平台上，云存储通过在线存储、网络硬盘等方式解决了农业信息资源分散、行业条块分割和涉农信息与资源整合不够的问题，云计算针对农业也逐步完善基础设施即服务（Infrastructureas a Service,laaS)、平台即服务（Platformas a Service,PaaS)、软件即服务（Software as a Service,SaaS)的架构模式。“平台上移、服务下延”的模式变得更加泛在，云服务使农业物联网的发展变得更加及时、方便和泛在。
物联网应用逐渐普及，改变生活方式
