智慧農(nóng)業(yè)如何實現(xiàn)農(nóng)業(yè)四情監(jiān)測？
物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息技術(shù)浪潮。近年來隨著5G技術(shù)的落地，無線物聯(lián)得以快速發(fā)展。相對于4G網(wǎng)絡(luò)，5G通訊和帶寬能力更加強大，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用覆蓋面廣、高速穩(wěn)定等需求。隨著智能傳感器、移動嵌入式系統(tǒng)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，物聯(lián)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用逐漸增加?？梢詼?zhǔn)確獲取田間作物生長信息,根據(jù)作物生長需求實現(xiàn)最優(yōu)環(huán)境與肥水調(diào)控,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),對節(jié)省水肥資源、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。
智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是全球農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢。傳統(tǒng)的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)多采用有線組網(wǎng)的方式或者直接采用人工實地檢測獲得環(huán)境數(shù)據(jù)。有線組網(wǎng)的方式缺乏靈活性，受地理環(huán)境的限制，線路資源損耗大，難以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離、多點位監(jiān)測。人工實地檢測需要消耗更多人力、物力，且獲取的數(shù)據(jù)量有限，受主觀因素影響，結(jié)果容易產(chǎn)生誤差。物聯(lián)網(wǎng)是通過非接觸式的數(shù)據(jù)通信、傳感器、全球定位系統(tǒng)等各種設(shè)備，利用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換和通信，實現(xiàn)智能化識別、定位、監(jiān)控和管理的巨大網(wǎng)絡(luò)。農(nóng)作物生長受到光、溫、土壤、水、氣（CO2）、肥、病蟲害、災(zāi)害性天氣、管理措施等諸多因素的影響，是多因素綜合作用的結(jié)果。通過多種采集傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的采集，為后續(xù)田間管理措施提供數(shù)據(jù)支撐。
作物長勢監(jiān)測
作物長勢反映了作物植株生長發(fā)育發(fā)育狀況及其在產(chǎn)量豐欠方面的特征。盡管作物的長勢收到內(nèi)外環(huán)境的諸多因素影響，但仍然可以通過對植株本身與長勢相關(guān)的外在表現(xiàn)特征進(jìn)行監(jiān)測，從而獲得作物長勢信息。以植被指數(shù)（LAI）、葉面積指數(shù)（NDVI）等為代表的植被遙感參數(shù)是公認(rèn)的能夠反映作物長勢的遙感監(jiān)測指標(biāo)。作物遙感監(jiān)測的原理是建立在作物光譜特征基礎(chǔ)之上，即作物在可見光部分（被葉綠素吸收）有較強的吸收峰，近紅外波段（受葉片內(nèi)部構(gòu)造影響）有強烈的反射率，形成突峰，這些敏感波段及其組合形成植被指數(shù)，可以反射作物生長的空間信息。
利用實時NDVI圖像的值，通過與歷史數(shù)據(jù)比較，可反映實時的作物生長差異。作物生長期內(nèi)，分析遙感數(shù)據(jù)隨時間的變化，可動態(tài)的監(jiān)測作物的長勢。且隨著資料的積累，可以統(tǒng)計生長過程曲線的特征參數(shù)包括上升速率、下降速率、累計值等各種特征參數(shù)，借以反映作物生長趨勢上的差異，也可得到作物單產(chǎn)的變化信息。多光譜遙感還能實現(xiàn)對作物病蟲害、作物營養(yǎng)、洪澇干旱、土壤養(yǎng)分等諸多農(nóng)業(yè)信息的監(jiān)測。
土壤環(huán)境監(jiān)測
土壤墑情是最基本、最主要也是最常用的土壤信息之一。土壤的品質(zhì)是高產(chǎn)作物的關(guān)鍵因素，溫濕度和水分對農(nóng)作物的產(chǎn)量十分重要。土壤墑情的好壞，直接影響農(nóng)作物的生長發(fā)育。好的墑情土壤干濕程度適中，能夠供應(yīng)作物生長充足的水分，不僅有利于播種期種子的發(fā)芽和成活，還能促進(jìn)土壤水、肥、氣、熱協(xié)調(diào)發(fā)揮作用，調(diào)節(jié)土壤溫度、田間氣候，促進(jìn)土壤微生物活動和養(yǎng)分分解，提高土壤通氣性。墑情不佳土壤濕度差，不利于種子發(fā)芽和生長，干旱嚴(yán)重會導(dǎo)致作物枯死，甚至農(nóng)業(yè)生產(chǎn)減產(chǎn)。特別在干旱半干旱水源不足的地區(qū)，土壤墑情顯得尤為重要，及時準(zhǔn)確的對土壤墑情進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)報，掌握春旱和伏旱墑情狀況，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水提供依據(jù)和參考，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)豐收穩(wěn)產(chǎn)。土壤介電常數(shù)常被用作反應(yīng)土壤墑情的重要指標(biāo)。水分是決定土壤介電常數(shù)的主要因素，測量土壤的介電常數(shù)，能直接穩(wěn)定地反應(yīng)各種土壤的真實水分含量。通過埋入地下的傳感器發(fā)射一定頻率的電磁波，電磁波沿探針傳輸，到達(dá)底部后返回，檢測探頭輸出的電壓，由于土壤介電常數(shù)的變化通常取決于土壤的含水量，由輸出電壓和水分的關(guān)系則可計算出土壤的含水量。
土壤溫度的高低，與作物的生長發(fā)育、肥料的分解和有機物的積聚等有著密切的關(guān)系，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的環(huán)境因子。土壤溫度也是小氣候形成中一個極為重要的因子，故土壤溫度的測量和研究是小氣候觀測和農(nóng)業(yè)氣象觀測中的一項重要內(nèi)容。土壤溫度的升降，主要決定于土壤熱通量的大小和方向，但也與土壤的容積熱容量、導(dǎo)熱率、密度、比熱和孔隙度等土壤熱力特性和土壤含水量有夫。土壤溫度傳感器大都采用了熱敏電阻原理設(shè)計，相比普通傳感器擁有耐用性更好的密封外殼結(jié)構(gòu)，確保的傳感器在深埋地下的時候能保持工作狀態(tài)。
農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測
農(nóng)業(yè)氣象在防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)事生產(chǎn)管理中發(fā)揮著重要作用?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)進(jìn)入了以高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全為發(fā)展方向的新階段，對農(nóng)業(yè)氣象提出了更高的要求。農(nóng)業(yè)氣象觀測可以讓氣象預(yù)測更加精準(zhǔn)，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃合理性，通過精細(xì)化的管理實現(xiàn)作物的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。現(xiàn)代氣象觀測運用大數(shù)據(jù)技術(shù)能有效提高數(shù)據(jù)收集、整理、分析的效率，減輕人員工作強度，提升農(nóng)業(yè)氣象預(yù)測精準(zhǔn)度。
多普勒雷達(dá)可對雷暴、降水等氣象進(jìn)行預(yù)測，也能實現(xiàn)對光照、地表溫度的監(jiān)測。多普勒雷達(dá)具有短期預(yù)測能力，通過對雷達(dá)數(shù)據(jù)的分析，能夠非常準(zhǔn)確地掌握天氣項目、觀測記載、規(guī)定及編碼等信息，保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，提前預(yù)測天氣發(fā)展?fàn)顩r，合理安排防災(zāi)減災(zāi)工作，降低農(nóng)業(yè)損失。
智慧農(nóng)業(yè)田間氣象站應(yīng)用各項信息技術(shù)實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，明顯提升了數(shù)據(jù)采集、分析和處理的效率，可對災(zāi)害天氣進(jìn)行更加精準(zhǔn)的預(yù)測。應(yīng)用太陽能在田間多種環(huán)境下部署，對空氣溫度、濕度、光照強度、雨量、風(fēng)速、風(fēng)向、土壤溫度、土壤水分、大氣壓、圖像等參數(shù)，并通過無線通訊方式上傳。利用超聲波測量風(fēng)速風(fēng)向傳感器數(shù)據(jù)，能夠獲得更加精準(zhǔn)的氣象數(shù)據(jù)，田間攝像頭也能實時監(jiān)測苗情、病害，為田間管理提供更多精確信息。
害蟲蟲情監(jiān)測
傳統(tǒng)的蟲情測報方式往往需要需要人工準(zhǔn)備誘蟲器具逐一清點害蟲數(shù)量并做分類記錄。而現(xiàn)代蟲情自動監(jiān)測系統(tǒng)運用生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、數(shù)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、邏輯學(xué)等知識和方法，利用現(xiàn)代光、電、數(shù)控技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，在無人監(jiān)管的情況下，可自動完成誘蟲，殺蟲，蟲體分散，拍照，運輸，收集，排水等系統(tǒng)作業(yè)。大幅提高了蟲情測報的準(zhǔn)確性、及時性，減少了工作人員強度。利用無線傳輸技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)并實時將蟲害情況上傳，結(jié)合實踐經(jīng)驗和歷史資料，通過大數(shù)據(jù)分析對病蟲害未來發(fā)生趨勢作出預(yù)測，從而制定準(zhǔn)確地防治方案，降低蟲害帶來的損失。
蟲情測報系統(tǒng)通過利用害蟲的趨光、趨波特性，選用對害蟲具有極強誘殺作用的光源與波長，是誘殺害蟲的一種高效無污染的殺蟲技術(shù)，同時兼有殺蟲與監(jiān)測兩種作用。擁有環(huán)境無污染，也不會引起人、畜中毒，監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確，誘蟲效果優(yōu)異，效率提升明顯等優(yōu)勢，在害蟲的環(huán)保型治理及害蟲蟲情預(yù)測預(yù)報方面擁有廣闊的應(yīng)用前景。