ICT在精细农业中的应用与展望

 

 

谢海军

Summary：为了解决中国的农业问题、粮食问题，改善中国人多地少和资源短缺等现状，保障人民粮食安全，“精细农业”应运而生，ICT作为精细农业发展的核心，对于精细农业来说极其重要。本文将以此为题，简要论述ICT和精细农业的含义及作用，ICT在精细农业中的应用与展望，并预测未来ICT在精细农业中的发展趋势。

Key：ICT；精细农业；应用；展望

精细农业的发展已经成为我国农业目前的首要目标，它能保证国家粮食问题、土地问题、农业问题等得到有效解决。精细农业的发展需要先进的科学技术支撑，我国近年来飞速发展的科技和3S技术取得的巨大成功恰巧为精细农业提供了技术支持。ICT同精细农业紧密结合，推动精细农业顺利进行，它在精细农业中的应用已经成为农业发展的必然趋势。

1 ICT和精細农业的概述

1.1 ICT概述

ICT是信息与通信技术的简称，是一种能对信息进行访问、储存、加工等操作的技术服务。ICT就是一系列的电子技术在经过新的机构组合之后拥有了一定的可塑性，加强了信息技术同通信技术之间的联系，让人们可以通过不同的设备来进行信息的收集、管理、分享等活动，是信息技术和通信技术之间相融合的新模式。

从ICT目前的应用领域来看，它在教育领域和商业领域的应用较为广泛，在农业领域的应用推广较少，但随着农业问题、粮食问题的出现以及通信技术和信息技术的发展，实现ICT在农业领域的应用是必然的结果。在信息技术和通信技术出现之初，两者都是相对独立的概念，信息技术指通过计算机等设备对信息进行收集、利用、储存等作业，通信技术指通过电子手段来进行信息传递，但在社会的发展和进步之下，加上人们生产活动的需求，信息技术和通信技术之间的界限逐渐被打破，两者在应用结合上越走越近，逐渐实现宽带化，慢慢地融合起来，形成了新的ICT模式，让信息资源不再是简单被汇集到一起，而是能通过ICT对信息进行收集、组织、整合、利用等工作，让信息资源充分被利用和传播。ICT可以划分为软件和硬件设施，其中软件设施有电子邮件、电子期刊、论坛、微信等应用程序，硬件设施有计算机网络、储存器、手机、计算机等设备，软硬件之间的相互组合配合才能让信息实现更好的管理、传播和利用。

1.2 精细农业概述

精细农业是在日益严重的农业问题、粮食问题下应运而生的现代化农业理念，它指在进行田间管理过程中更加精细的管理，即按照田间农作物和土壤不同的特性进行有针对性的施肥工作和给予不同的施肥量[1]。传统的农业管理中，对于农作物的施肥、浇水等工作都是采用统一的

进行，忽略了不同农作物之间肥量的不同需求和对施肥浇水时间的不同要求，使得资源被浪费，在肥沃土地上过量使用的肥量就会流入地下水，造成环境污染。对此，为了更好的获得收成，减少农作物种植过程中的资源不合理并做到保护环境的目的，精细农业应运而生，根据田间农作物和田间土壤的不同和差异性来决定各项农作物的管理工作，以达到提高农作物的收成，降低种植成本，保护农田环境，实现种植业长期可持续发展[2]。

要想精细农业能得到有效的开展，就需要依靠现代技术进行支撑，利用3S技术获得田间数据，为农作物的生产管理决策制定提供技术支撑，通过信息技术设备收集到的多种数据可以做出更精准、更科学的决策，让田间农作物生长的差异性得到满足，产量得到提升。

2 ICT的组成和发展

2.1 无线传感网络

无线传感网络是ICT的重要组成部分之一，它能让人们在位于任何时间、地点、环境的情况下获取自己想要的信息并对信息加以利用。在科学技术发展推动下，这种具有智能获取、处理信息的无线传感网络得到了极大的发展机会，并在各个领域被广泛的应用，对人们日常生活发展带来了极大的好处。无线传感网络在20世纪90年代末得到了飞速发展，此时正是现代传感器、现代网络、无线通信技术等飞速发展的时期，各类新兴技术的发展融合和新技艺的出现为无线传感网络发展提供了机会，传感技术开始朝着无线化、智能化方面发展，各类具有感知、通信等功能的微型传感器被研发出来，通过布置在各个区域节点的微型传感器形成一个巨大的无线传感网络，为信息收集传播提供良好的条件。通过组成的无线传感网络能实现实时的信号采集、检测、信息传播、利用，让人们在无线传感网络覆盖的范围内进行所需信息的获取和应用。

2.2 物联网

物联网同无线传感网络一样，是ICT组成应用中不可缺少的部分之一，它通过感知层、网络层、应用层之间的相互联系应用来实现信息技术和行业专业技术之间的融合，针对行业需求提供信息服务。目前的物联网还未建立起一个标准、开放的体系构架，只是简单的被划分为感知层、网络层、应用层三个层面，在感知层中主要是解决信息的感知、识别问题，以RFID标签、传感器网络、摄像头等读取设备来感知信息、采集信息。而在网络层中主要进行信息传输，在信息传输过程中利用通信网络、互联网络等融合网络实现对信息的管理和处理，从而实现感知层和应用层的连接服务。在应用层中实现最终的信息技术、通信技术和行业需求、专业技术要求的有效结合应用，完成信息决策，为行业需求提供特色化的服务。

2.3 云计算和云服务

在ICT中，云计算和云服务对其来说十分重要，它依靠公开的标准和互联网作为运行中心来运行，为用户提供更安全的云计算服务，实现有效的数据信息储存；云服务则让用户实现不必储存、上网即可操作的快捷服务，对用户使用的计算机配置要求不高，给予用户价格更低廉的信息服务体验；利用云计算和云服务组成的ICT依靠这一特性可以更好地满足精细农业生产应用的信息需求[3]。

云计算与云服务的架构可以分为三个层次，即基础架构、平台服务架构、软件服务架构。基础架构指各类虚拟的服务器和软件，利用这些虚拟的服务器和软件可以对数据库的信息进行补充。平台服务架构就是让用户在虚拟的服务器中实现程序运行，不需要去考虑对运行系统的维护。而软件服务架构则是为用户提供了传统应用程序的基本功能，解决了用户在程序应用过程中的基本需求[4-5]。

2.4 北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统是全球的四大卫星定位系统之一，它是中国自行研发的区域性卫星定位系统，北斗卫星导航系统的出现为通信技术提供了强有力的支持，让导航系统覆盖性得到提升，更加独立自主，它能够为用户提供开放服务和授权服务两种服务形式，用户可以根据需求来选择应用哪一种服务形式，开放服务让用户能在服务区内实现定位、授时等服务，而授权服务则是为用户提供更准确和安全的定位、授时等服务。北斗卫星导航系统在精细农业中的应用能为农业提供更高效安全的导航定位服务，并保证其系统信息的完好性和安全性，做到农作物的有效田间管理工作。

2.5 IPv6

IPv6是为了解决地址空间问题而生的，它是互联网

的第六版，我国目前正处于IPv4向IPv6过渡的过程，为了实现下一代高速网的互联工作。同IPv4相比，IPv6采用32位二进制作为地址的编码，地址空间比IPv4更广，其在ICT中的应用能为信息存储传播提供更广的空间。

3 ICT在精细农业中的应用与展望

3.1 精细农业中物联网和无线传感的应用与展望

ICT中的物联网以及无线传感在精细农业中应用最多、最广，它能让精细农业的生产管理人员和技术操作者获取相关的农业种植信息，根据获取的信息进行农作物种植，并对农作物的种植情况进行实时的监督，预测农作物在生长过程中可能遇到的问题，科学防治农作物病灾虫害。物联网和无线传感在精细农业种植生产中的应用是依靠农田中部署的环境监测节点、通信系统等来实施，它能在农田内构成无线传感网络，对农田的情况、气候变化、农作物生长情况等进行信息的收集和监视，并将这些信息经由各类传输网络传输到信息监控中心，信息监控中心能对传送的信息进行接收和

，对信息进行可视化的处理，为精细农业种植提供决策参考，实现合理科学的精细农业种植生产[6-7]。目前，国家和政府已经为农业物联网的建设提出了明确的方向，制定了合理的战略目标。农业物联网的建设要根据国家和政府的指示进行，将农业发展和农业物联网的建设同国情和技术结合起来，稳步进行。我国在建设农业物联网和无线传感时，除了做好基础的顶层之外，还要对实际的应用进行管理改进，让基础的顶层设计工作和实际的应用工作能满足精细农业生产的实际需求，促进物联网和无线传感在精细农业中的应用和发展。

物联网的发展需要实现物和物之间的联系，达到这一目的除了要求物与物之间有不同类型的传感器之外，还要求每一个物有自己的IP地址，让物联网用户可以通过IP地址实现对任何一个物的访问。所以物联网的发展还需要大量的地址空间为物构建IP，而我国目前正在转型过渡的IPv6正好能满足物联网发展的地址空间需求，为物联网构建发展提供技术支撑，因此我国必须加快IPv6的转型应用。

3.2 精细农业中云计算和云服务的应用与展望

ICT中的云计算和云服务在精细农业中应用能为精细农业提供较为完善便捷的信息平台，解决农业信息分散性、滞后性的问题，实现农业领域信息的高效共享，为精细农业提供更科学合理的参考依据，实现按照农作物特性进行生产的目的，提高资源利用率，减少农作物生长资源的浪费，让农田综合效益得到高度的提升。我国农业信息技术水平不高，农业信息的数量和质量都无法满足精细农业科学生产、种植、管理的需求，云计算和云服务在精细农业中的应用就是为了解决这一问题，以农业数据库的建立来为农业种植提供精细的信息资源，加快农业领域信息技术的云信息化。同时，精细农业中云计算和云服务的应用能为用户减少软硬件的维护成本和应用成本，让用户以低廉的价格获得高效的服务。

要想云计算和云服务能在精细农业生产中得到有效的应用，首先需要逐渐完善精细农业各项资源共享的标准，对精细农业生产管理进行规范，加强精细农业生产同其他相关行业之间的信息联系，做到在更大范围内获取信息，以精细农业资源信息的标准化和规范化来为信息资源共享做构建准备。而后根据标准构建成本低但使用灵活方便的云服务商公有云模式，或者相对独立完整、针对性强的私有云模式，以及既独立灵活又共享的混合云模式，依据精细农业生产实际情况选择云模式进行构建，创建操作简单的云服务平台进行用户接入，为用户提供相应的云服务。

3.3 精细农业中北斗卫星导航系统的应用与展望

北斗卫星导航系统在精细农业中应用的一个主要目的是为了获取农田土壤采样标本的坐标信息，让农业机械在对农田进行相关作业时可以自动锁定作业位置，进行作业定位、精确施工；了解农田地形的情况和农作物情况以及相应的农田坐标信息，为精细农业的农田管理提供准确位置[8]。为了更好达到精细农业的精确生产施工，精细农业施工机械需要借助于北斗卫星导航系统进行工作，让精细农业施工机械在进行田间施工的过程中可以随时进行定位，获取田间作业信息，收集田间地形起伏的信息，并将这些信息传输到资源平台上，在后续的播种、施肥过程中可以依据这些信息进行精准播种和肥料输送工作，减少农业生产中水肥药的浪费，提升农田种植的综合效率，提高农作物的产量。

北斗卫星导航系统能为用户提供更安全、精准的定位服务，在精细农业中的应用能极大的推动精细农业生产目的的实现；同时，北斗卫星导航系统在精细农业应用中还能促进北斗卫星导航系统的产业化应用和推广[9-10]。

4 结语

ICT在精细农业中的应用能实现精细农业的生产目的，为精细农业构建可参考的信息系统模型，提供高效服务的信息资源获取平台，通过信息感知层收集信息，利用信息管理层来进行精细农业的云计算和物联网管理，让用户能满足差异性精细农业信息需求，为用户提供可视化的服务，促进精细农业的有效开展。

Reference

[1] 張波，罗锡文.ICT在精细农业中的应用与展望[C].中国农业工程学会（CSAE）.中国农业工程学会2011年学术年会

集.中国农业工程学会（CSAE）：中国农业工程学会，2011.1042-1046.

[2] 王康钱.试论“精细农业”在我国农业中的发展[J].科技资讯，2005（22）：122.

[3] 陈敏克，王晋宁，逯张禹，等.基于云计算的农业信息资源共享系统建设研究[J].农业网络信息，2011（4）：5-7+11.

[4] 何东健，何勇，李明赞，等.精准农业中信息相关科学问题研究进展[J]，中国科学基金，2011，25（1）：10-16.

[5] 张建.论ICT对农业的改造和影响[J].贵州农业科学，2006（2）：119-121.

[6] 魏会廷.信息技术在农业科技信息传播中的应用研究[J].农业经济，2012（2）：27-28.

[7] 孙忠富，杜克明，郑飞翔，等.大数据在智慧农业中研究与应用展望[J].中国农业科技导报，2013，15（6）：63-71.

[8] 蒋天小，赵金峰，郭瑞宇，等.北斗导航系统在精细农业系统中的应用[J].数字通信世界，2016（2）：9-12.

[9] 张倩，刁志国，肖一明.地理信息系统在精细农业方面的应用[J].基层农技推广，2015，3（2）：54-56.

[10] 耿爱军，张晓辉，宋涛，等.精细农业与信息化技术的研究现状与发展趋势[J].中国农机化，2011（6）：38-41.

 

-全文完-