物聯(lián)網(wǎng)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)合的3大發(fā)展趨勢(shì)和6個(gè)特征

隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)走進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。

國(guó)際電信聯(lián)盟認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)智能傳感器、射頻識(shí)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(lái)，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)自動(dòng)化需求的不斷增長(zhǎng)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(jìn)展。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)取得重要進(jìn)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(jī)理、新工藝的新型傳感器不斷涌現(xiàn)，實(shí)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(dá)國(guó)家在傳感器技術(shù)與制造工藝方面處于國(guó)際領(lǐng)先地位。從近兩年國(guó)際工業(yè)展覽會(huì)展出產(chǎn)品和國(guó)際知名廠(chǎng)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(shì)是：數(shù)字補(bǔ)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(shí)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)更加嚴(yán)格，制造工藝更加精細(xì)，補(bǔ)償工藝更加完善外觀(guān)質(zhì)量更加精美。

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

一是本身變革的個(gè)方向：微型化、智能化和可移動(dòng)性;

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

三是研發(fā)更高技術(shù)和創(chuàng)新類(lèi)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(bào)與監(jiān)測(cè)類(lèi)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(wèn)題做貢獻(xiàn)。英國(guó)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(mǎn)足人口快速增長(zhǎng)的對(duì)世界糧食的需求，它不僅將使包裝食品的保存時(shí)間大大延長(zhǎng)，還能促使作物的生長(zhǎng)。

在美國(guó)還有多項(xiàng)試驗(yàn)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(cè)出來(lái)。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(xì)菌污染或阻止氧氣進(jìn)人容器內(nèi)的塑料包裝。

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

美國(guó)制成新型生物傳感器。美國(guó)普渡大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員制成了新型生物傳感器，能夠探測(cè)出人體唾液和眼淚中極低的葡萄糖濃度。該項(xiàng)技術(shù)無(wú)需過(guò)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(jìn)行糖尿病測(cè)試的幾率。

相關(guān)研究論文發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》雜志上。新型生物傳感器包括3個(gè)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(cè)器能探測(cè)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(xiàng)技術(shù)有望在農(nóng)產(chǎn)品葡萄糖含量精確檢測(cè)中推廣應(yīng)用。

02 農(nóng)業(yè)傳感器智能化獲得突破

德國(guó)開(kāi)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(cè)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(yàn)顯示，這種儀器與食品實(shí)驗(yàn)室中專(zhuān)用測(cè)量?jī)x的檢測(cè)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(cāng)庫(kù)中高效監(jiān)測(cè)計(jì)劃出售水果的成熟度。

美國(guó)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(lèi)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(shí)，會(huì)向農(nóng)戶(hù)的手機(jī)發(fā)送信息需求。采用此法可以省水省時(shí)省錢(qián)，可減少植物生長(zhǎng)所需的10%-40%的水量，每年為農(nóng)戶(hù)節(jié)省幾千美元。

03 農(nóng)業(yè)傳感器可移動(dòng)化成為主流方向

韓國(guó)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(zhǔn)確地對(duì)食品和環(huán)境污染進(jìn)行檢測(cè)。生物芯片傳感器利用表面等離子共振技術(shù)，即通過(guò)接收被掃描物體表面反射的激光共振信號(hào)來(lái)辨別分子層的結(jié)構(gòu)，從而檢測(cè)被測(cè)對(duì)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(jìn)行“即時(shí)檢驗(yàn)”，大大提高了檢測(cè)效率。

美國(guó)專(zhuān)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(yùn)輸卡車(chē)內(nèi)的農(nóng)產(chǎn)品貨箱里安裝感應(yīng)器，監(jiān)測(cè)溫濕度水平，波動(dòng)的發(fā)生時(shí)間以及它們?nèi)绾螌?duì)零售的農(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(zhuān)業(yè)人士提供培訓(xùn)，通過(guò)監(jiān)測(cè)運(yùn)輸和配送過(guò)程中的新鮮食品，防止食源性致病菌的產(chǎn)生。

從國(guó)外傳感器產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟性角度分析來(lái)看，主要呈現(xiàn)出以下主要6個(gè)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(cè)儀器，特別是智能化工藝設(shè)備確保工藝裝備的先進(jìn)性。

第三，重視新產(chǎn)品和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力。瞄準(zhǔn)全球傳感器技術(shù)和市場(chǎng)的發(fā)展潮流與戰(zhàn)略前沿，確定研究課題和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方向。

第四，重視傳感器的可靠性設(shè)計(jì)、控制與管理，嚴(yán)格設(shè)計(jì)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，加強(qiáng)市場(chǎng)調(diào)查與分析，快速響應(yīng)市場(chǎng)。注重市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的個(gè)性化服務(wù)特色，響應(yīng)及時(shí)，品質(zhì)優(yōu)良，性?xún)r(jià)比高。

第六，重視產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)熟悉系統(tǒng)信息采集過(guò)程中，上下游接口聯(lián)接的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的完整性、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性。

正因?yàn)槿绱耍瑖?guó)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(qiáng)，產(chǎn)品內(nèi)在與外觀(guān)質(zhì)量并重。市場(chǎng)配套與服務(wù)能力較強(qiáng)，不斷把新技術(shù)運(yùn)用和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)推向新的高度，使同類(lèi)產(chǎn)品不僅具有在靈敏度、精度、穩(wěn)定性和可靠性等指標(biāo)上的競(jìng)爭(zhēng)，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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。