物聯(lián)網(wǎng)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)合的3大發(fā)展趨勢和6個特征

隨著信息技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)走進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。

國際電信聯(lián)盟認為，物聯(lián)網(wǎng)是通過智能傳感器、射頻識別（RFID）設(shè)備、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）等信息傳感設(shè)備按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

近年來，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)自動化需求的不斷增長和信息技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在物理感知、數(shù)據(jù)傳輸、智能處理、應(yīng)用服務(wù)等領(lǐng)域取得了重要進展。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)取得重要進展

隨著傳感技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，采用新材料、新機理、新工藝的新型傳感器不斷涌現(xiàn)，實現(xiàn)了高靈敏度、高適應(yīng)性、高可靠性并向嵌人式、微型化、模塊化、智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

美、德、日等工業(yè)發(fā)達國家在傳感器技術(shù)與制造工藝方面處于國際領(lǐng)先地位。從近兩年國際工業(yè)展覽會展出產(chǎn)品和國際知名廠商技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r分析可以看出，傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢是：數(shù)字補償技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、智能化技術(shù)、多功能復(fù)合技術(shù)。同時技術(shù)參數(shù)指標更加嚴格，制造工藝更加精細，補償工藝更加完善外觀質(zhì)量更加精美。

從國際整體發(fā)展?fàn)顩r來看傳感器技術(shù)主要有以下幾方面的發(fā)展趨勢：

一是本身變革的個方向：微型化、智能化和可移動性;

二是運用新原理、新結(jié)構(gòu)、新材料，以實現(xiàn)微功耗、低成本、高可靠性等參數(shù)指標的提升;

三是研發(fā)更高技術(shù)和創(chuàng)新類產(chǎn)品，并重視產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，如地震、颶風(fēng)等自然災(zāi)害預(yù)報與監(jiān)測類傳感器產(chǎn)品。

01 農(nóng)業(yè)傳感器微型化取得成效

納米傳感器有望為糧食問題做貢獻。英國環(huán)境、食品和農(nóng)村事務(wù)大臣希拉里本表示，納米技術(shù)將具有真正的潛力，幫助滿足人口快速增長的對世界糧食的需求，它不僅將使包裝食品的保存時間大大延長，還能促使作物的生長。

在美國還有多項試驗考察研制納米傳感器，這種可植入牲畜體內(nèi)的傳感器能夠在疾病感染整群牲畜之前將其檢測出來。納米技術(shù)在納米水平上取得的新突破，有助于研制出用于防止食品和飲料受到致命細菌污染或阻止氧氣進人容器內(nèi)的塑料包裝。

該技術(shù)還將用于豐富食品的營養(yǎng)并保持食品中通常會隨時間流失的維生素含量。農(nóng)民還可利用該項技術(shù)確保在恰當(dāng)?shù)臅r間為作物緩慢地釋放化肥，積極探査來自病蟲害或污染物的威脅。

美國制成新型生物傳感器。美國普渡大學(xué)等機構(gòu)的研究人員制成了新型生物傳感器，能夠探測出人體唾液和眼淚中極低的葡萄糖濃度。該項技術(shù)無需過于繁復(fù)的生產(chǎn)步驟，從而可降低傳感器的制造成本，并可能幫助消除或降低利用針刺進行糖尿病測試的幾率。

相關(guān)研究論文發(fā)表在《先進功能材料》雜志上。新型生物傳感器包括3個主要部分：石墨烯制成的納米片層、鉑納米粒子和葡萄糖氧化酶。

這種探測器能探測到濃度為0.3微摩爾的葡萄糖，比其他基于石墨烯、碳納米管或金屬納米粒子等材質(zhì)的電氣化學(xué)生物傳感器更為敏感。這項技術(shù)有望在農(nóng)產(chǎn)品葡萄糖含量精確檢測中推廣應(yīng)用。

02 農(nóng)業(yè)傳感器智能化獲得突破

德國開發(fā)出可聞出水果成熟度的儀器。其核心技術(shù)是用金屬氧化物氣敏傳感器去檢測水果釋放出的特殊氣味，最后分析判斷出水果的成熟度。初步試驗顯示，這種儀器與食品實驗室中專用測量儀的檢測效果一樣精確。利用這種儀器，大宗水果批發(fā)商將可以直接在倉庫中高效監(jiān)測計劃出售水果的成熟度。

美國科羅拉多大學(xué)的科學(xué)家日前研制出智能微芯片，可置于植物葉片上，這種智能芯片類似夾式耳環(huán)，比郵票還要輕薄，貼在植物葉片上，當(dāng)植物需要水時，會向農(nóng)戶的手機發(fā)送信息需求。采用此法可以省水省時省錢，可減少植物生長所需的10%-40%的水量，每年為農(nóng)戶節(jié)省幾千美元。

03 農(nóng)業(yè)傳感器可移動化成為主流方向

韓國研究人員日前宣布，他們發(fā)明了一種小型生物芯片傳感器，可快速、準確地對食品和環(huán)境污染進行檢測。生物芯片傳感器利用表面等離子共振技術(shù)，即通過接收被掃描物體表面反射的激光共振信號來辨別分子層的結(jié)構(gòu)，從而檢測被測對象的DNA和蛋白質(zhì)是否受到污染。這種便攜式新型裝置可進行“即時檢驗”，大大提高了檢測效率。

美國專家研究RFID和傳感器保障農(nóng)業(yè)食品安全。研究人員將在運輸卡車內(nèi)的農(nóng)產(chǎn)品貨箱里安裝感應(yīng)器，監(jiān)測溫濕度水平，波動的發(fā)生時間以及它們?nèi)绾螌α闶鄣霓r(nóng)產(chǎn)品上的大腸桿菌或其他病原體的產(chǎn)生可能造成的影響。研究人員還希望利用研究結(jié)果為包裝、配送專業(yè)人士提供培訓(xùn)，通過監(jiān)測運輸和配送過程中的新鮮食品，防止食源性致病菌的產(chǎn)生。

從國外傳感器產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟性角度分析來看，主要呈現(xiàn)出以下主要6個發(fā)展特征：

第一，重視基礎(chǔ)技術(shù)、基礎(chǔ)工藝和共性關(guān)鍵技術(shù)的研究，保證基礎(chǔ)技術(shù)與基礎(chǔ)工藝處于世界領(lǐng)先地位。

第二，重視制造工藝技術(shù)和裝備研究與應(yīng)用。配置優(yōu)良的工藝裝備和檢測儀器，特別是智能化工藝設(shè)備確保工藝裝備的先進性。

第三，重視新產(chǎn)品和自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的開發(fā)，增強核心競爭力。瞄準全球傳感器技術(shù)和市場的發(fā)展潮流與戰(zhàn)略前沿，確定研究課題和產(chǎn)品開發(fā)方向。

第四，重視傳感器的可靠性設(shè)計、控制與管理，嚴格設(shè)計符合性控制和工藝可靠性控制，有效地提高產(chǎn)品生產(chǎn)成品率。

第五，重視市場競爭，加強市場調(diào)查與分析，快速響應(yīng)市場。注重市場競爭中的個性化服務(wù)特色，響應(yīng)及時，品質(zhì)優(yōu)良，性價比高。

第六，重視產(chǎn)品技術(shù)標準熟悉系統(tǒng)信息采集過程中，上下游接口聯(lián)接的各項標準的完整性、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性。

正因為如此，國外傳感器產(chǎn)品品種繁多，規(guī)格齊全，集成化與模塊化結(jié)構(gòu)性能強，產(chǎn)品內(nèi)在與外觀質(zhì)量并重。市場配套與服務(wù)能力較強，不斷把新技術(shù)運用和市場競爭推向新的高度，使同類產(chǎn)品不僅具有在靈敏度、精度、穩(wěn)定性和可靠性等指標上的競爭，在新材料應(yīng)用、生產(chǎn)制造工藝與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平上，也同樣形成了明顯的競爭優(yōu)勢。