农业核心论文农业信息获取技术及应用

分类：农业经济论文发表 时间：2016-07-09 14:57 关注：(1)

　　农业信息获取技术是农业信息化建设过程中的核心技术，农业核心论文为农业预测预警技术、农业智能控制技术、农业智能决策技术、农业诊断技术、农业视频图像处理技术等农业信息处理技术提供有效的原始数据和支撑依据，直接影响着农业信息化建设成效的精准，对国家城乡统筹发展、农业信息化以及食品质量安全的发展进程取着关键作用。

　　《河南农业科学》(月刊)创刊于1972年，是由河南省农业科学院主办、国内外公开发行的权威性农业科技期刊。全国农业核心期刊，河南省优秀期刊，在全国同类期刊中具有重要影响。目前还以《中国学术期刊(光盘版)》的形式向国内外公开发行，相当多的文章被英国CAB、美国AGRIS收录。本刊始终坚持立足河南、面向农村经济主战场，重点报道全省农业科技界的新成果、新品种、新技术，已形成了鲜明的个性与特色，深受农村干部、广大科技人员、农业院校师生和有一定文化知识的农民朋友喜爱。

　　摘 要：农业信息化是现代农业发展的必然趋势，通过对目前在农业信息获取方面应用的主流技术以及应用的关键领域进行分析，阐述了在农业信息化建设过程中，农业信息的获取对精准精细农业生产管理、交通运输存储管理、食品安全监督检测等方面起着至关重要的作用，同时也是农业信息化建设中关键核心技术。

　　关键词：农业信息 获取技术 管理

　　一、前言

　　农业生产活动中所表现出来的客观农业物质运动形式即为农业信息，它既不是物质，也不是能量，它在物质运动过程中所起的作用是表述其所属的物质系统，在同其他任何物质系统全面相互作用(或联系)的过程中，以质、能、波动的形式所呈现出来的结构、状态和历史。

　　农业生产活动由传统的粗放型耕作管理模式转向精细精准化劳作管理，在精细精准农业生产管理中，农业信息的获取是至关重要的因素，起着决定性的作用。

　　二、农业信息的获取技术

　　农业信息主要是通过传感网络、RFID、条码、3S等技术在任何时间和任何地点对农业领域信息进行采集和获取。

　　传感网络主要由传感器和通讯网络、信息处理系统三部分构成，具有实时数据采集、监督控制等功能。凭借这种技术，通过网络实时监控各种环境、设施及内部运行机理等成为可能。

　　传感器正由传统的传感器逐步实现微型化、智能化、信息化、网络化，正经历着一个从传统传感器(Dumb Sensor)→智能传感器(Smart Sensor)→嵌入式Web传感器(Embedded Web Sensor)的内涵不断丰富的发展过程。随着单片机技术及系统、微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System， MEMS)、片上系统(SOC，System on Chip)、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展，无线传感网络(Wireless Sensor Networks， WSN)技术应运而生，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。这也成为当前农业信息应用研究领域内的新热点。

　　农业传感器技术是农业信息工程的核心，农业传感器主要用于采集各个农业要素信息，包括种植业的光、温、水、肥、气等参数;养殖业中的二氧化碳、氨气、二氧化硫等有害气体含量，空气中的尘埃、飞沫、温湿度等参数。

　　射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池;也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波(调成无线电频率的电磁场)。标签包含了电子存储的信息，数米之内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。

　　一套完整的RFID系统，是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部分所组成。其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时 Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。

　　RFID技术中所衍生的产品分为三大类：无源RFID产品、有源RFID产品、半有源RFID产品。

　　无源RFID产品发展最早，也是发展最成熟，市场应用最广的产品。比如，公交卡、食堂餐卡、银行卡、宾馆门禁卡、二代身份证等。这个在我们的日常生活中随处可见，属于近距离接触式识别类。其产品的主要工作频率有低频125KHZ、高频13.56MHZ、超高频433MHZ，超高频915MHZ。

　　有源RFID产品，是最近几年慢慢发展起来的，其远距离自动识别的特性，决定了其巨大的应用空间和市场潜质。在远距离自动识别领域，如智能监狱、智能医院、智能停车场、智能交通、智慧城市、智慧地球及物联网等领域有重大应用。有源RFID在这个领域异军突起，属于远距离自动识别类。产品主要工作频率有超高频433MHZ，微波2.45GHZ和5.8GHZ。

　　有源RFID产品和无源RFID产品，其不同的特性，决定了不同的应用领域和不同的应用模式，也有各自的优势所在。

　　半有源RFID产品，结合有源RFID产品及无源RFID产品的优势，在低频125KHZ频率的触发下，让微波2.45G发挥优势。半有源 RFID技术，也可以叫作低频激活触发技术，利用低频近距离精确定位，微波远距离识别和上传数据，来解决单纯的有源RFID和无源RFID没有办法实现的功能。简单地说，就是近距离激活定位，远距离识别及上传数据。

　　条码技术是在计算机和信息技术基础上产生和发展起来的容编码、识别、数据采集、自动录入和快速处理等功能于一体的新兴信息技术。条码技术以其独的技术性能(如实时生成或预先制作均可，操作简单，成本低廉，技术成熟等)，广泛应用于各行各业，迅速地改变着人们的工作方式和生产作业管理，极大地提高了生产效率。条码技术是实现POS系统、EDI、电子商务、供应链管理的技术基础，是物流信息系统的关键节点和物流信息由手工处理到数字化、自动化的桥梁，也是物流管理现代化的重要技术手段。条码技术包括条码的编码技术、条码标识符号的设计、快速识别技术和计算机管理技术，它是实现计算机管理和电子数据交换不可少的前端采集技术。条码技术是集条码理论、光电技术、计算机技术、通信技术于一体的一种自动识别技术，主要应用于农产品质量追溯领域。

　　3S技术即地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、遥感系统(RS)等技术的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通信技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。

　　GIS就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统，它不但能分门别类、分级分层地去管理各种地理信息;而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等二次开发应用;还可以查询、检索、修改、输出、更新等。地理信息系统还有一个特殊的“可视化”功能，就是通过计算机屏幕把所有的信息逼真地再现到地图上，成为信息可视化工具，清晰直观地表现出信息的规律和分析结果，同时还能在屏幕上动态地监测“信息”的变化。总之，地理信息系统具有数据输入、预处理功能、数据编辑功能、数据存储与管理功能、数据查询与检索功能、数据分析功能、数据显示与结果输出功能、数据更新功能等。通俗地讲，地理信息系统是信息的“大管家”。地理信息系统一般由计算机、地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型图形用户界面及系统人员组成。地理信息系统技术现已在资源调查、数据库建设与管理、土地利用及其适宜性评价、区域规划、生态规划、作物估产、灾害监测与预报、精确农业等方面得到广泛应用。

　　GPS是由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成的。GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，广泛应用于军事、民用交通(船舶、飞机、汽车等)导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地利用调查、精确农业以及日常生活(人员跟踪、休闲娱乐)等不同领域。该技术在农业上主要是对农业机械田间作业和管理起导航作用。

　　RS是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术。遥感技术可用于植被资源调查、气候气象观测预报、作物产量估测、病虫害预测、环境质量监测、交通线路网络与旅游景点分布等方面。例如，在大比例尺的遥感图像上，可以直接统计烟囱的数量、直径、分布以及机动车辆的数量、类型，找出其与燃煤、烧油量的关系，求出相关系数，并结合城市实测资料以及城市气象、风向频率、风速变化等因数，估算城市大气状况。同样，遥感图像能反映水体的色调、灰阶、形态、纹理等特征的差别，根据这些影像显示，一般可以识别水体的污染源、污染范围、面积和浓度。该技术在农业领域主要是利用高分辨率传感器、采集地面空间分布的地物辐射或辐射信息，在不同的作物生长期实现全面监测，根据光谱信息，进行空间定性、定位分析，为定位处方农业提供大量的田间时空变化信息，用于作物长势、水分、养分、产量等监测。

　　三、农业信息的获取环节

　　农业信息的获取主要从农业生产田间环节、农业生产加工环节、农业生产流通环节、农业生产消费环节、农业生产追溯环节等几个方面获取数据。

　　在农业生产田间环节中，采用农用无线传感器网络应用于农产品种植中。在农产品种植基地里采用不同的传感器节点构成无线网络，结合3S技术来测量土壤湿度、降水量、温度、空气湿度、光照强度等，对区域自然资源做出管理、评价和决策，来获得农产品生长的最佳条件，并保存农产品生长过程中的各类关键信息，为农产品生产的决策、监管、评估以及溯源提供基础数据。实现农业生产的标准化、数字化、网络化。

　　在农业生产加工环节中，FID读写器采集首先读得二维条码标签包含的信息，并与计算机相连，把采集到的数据信息导入农产品加工厂的本地数据库中。农产品加工可以根据本身需要和相关主管部门的要求添加必要的信息，如加工单位、加工日期、加工过程使用的添加剂等。经过加工的数据充实后，种植环节信息和加工环节信息都已经存储在农产品加工厂的本地数据库中。

　　在农业生产流通环节中，农产品作为一种时令产品，其对仓库环境要求高，尤其是在仓库环境欠佳的情况下，更应该减少农产品在仓库的存放时间。农产品入库前，利用二维码读写器，通过农产品托盘标签数据的读取，获取其保存的EAN-UCC追溯条码，并自动读入仓库的后台数据库，由系统处理后根据仓库特点形成库存信息，并输出入库区位、货架、货位的指令。盘点时，仓库管理人员使用手持二维条码标签盘点机读入农产品托盘标签信息，实时记录盘点的数量。计算机终端导入和解析手持二维条码标签盘点机采集的标签数据并将解析的结果上传至仓库本地数据库中。农产品在出库前，利用二维条码标签读写器对农产品托盘标签进行数据读写与检查，并记录农产品的出库时间等信息，把所有的农产品仓储过程信息都导入仓库的后台数据库，并利用追溯条码建立与农产品种植、加工、包装各个环节的关联，仓储物流管理子系统通过网络定期上传数据到中心数据库。

　　在交通运输中，利用二维条码标签可以实现在途货物的监控、跟踪及口岸检查。通过把二维条码标签技术和3S结合起来，实现对运输车辆的实时监控和跟踪，并将运输环节中的信息，例如出发时间、车体环境、到达时间以及运输路线通过车载无线模块上传至中心数据库。

　　在农业生产消费环节中，超市以及批发市场的经营户在零售农产品时，以随附其上的EAN-UCC追溯条码标签刷开标签电子秤，电子秤完成零售农产品的称重后，自动打印出包含EAN-UCC追溯条码的收银小票。超市以及批发市场的销售管理子系统将农产品销售数据(出售地点、出售时间等)保存在本地，并定期上传数据中心进行存储和处理，这样各级政府管理人员就可以通过监管决策平台对超市或者批发市场的市场行为进行监控，而消费者通过查询终端对了解农产品的购买信息。

　　在农业生产追溯环节中，当农产品加工对任何一个地块的农产品品种收购时，通过采用RFID读写器对农产品信息进行信息采集，不仅加快了收购速度，降低了出错率，而且为农产品加工提供了基础数据，为农产品的溯源提供产品信息、产地信息、施肥信息、施药信息等源头数据。