农业物联 技术在大豆生产中的应用

物联 技术是世界信息产业继计算机与互联 之后的又一次飞跃，为农业现代化的快速发展提 供了前所未有的机遇。物联 的概念于 1999 年由 美国麻省理工学院率先提出，即把所有物体通过信 息传感设备与互联 连接起来。2005 年在非洲突 尼斯举行的信息 会世界峰会上，国际电信联盟 ( ITU) 发布了“ITU 互联 告 2005: 物联 ”，物联 的概念正式提出。

农业物联 是物联 技术在农业生产、经营、 管理和服务中的具体应用，是用各类感知设备采集 农业生产过程、农产品物流以及动植物本体的相关 信息，通过无线传感器 络、移动通信无线 和互 联 传输，将获取的海量农业信息进行融合、处理， 最后通过智能化操作终端，实现农业产前、产中、产 后的过程监控、科学决策和实时服务。农业物联 是贯穿于农业的生产、加工、经营、管理和流通等 各个环节的物联 应用体系。

1 农业物联 技术在大豆生产中的应用

1. 1 播种

精量播种机在播种作业过程中往往会出现重 播、漏播现象以及粒距均匀性较差等问题，直接影 响出苗质量。精确的播种粒数、株距与播种深度， 能够使大豆种子在田间分布合理，株距均匀，深度 一致，从而为种子萌发及生长发育创造适宜的生长 环境，为大豆稳产高产奠定良好基础，同时还可减 少种子、人工等投入，而物联 技术的发展为实现 这一目标提供了可能。田辉辉等［13］为提高大豆精播机的性能，设计了基于 CAN 总线的大豆精播机播 种监测系统，实现了监测大豆播种过程中播种信息 的实时采集、处理和上传等功能。王熙等研制出 基于 GPS 定位的大豆变量施肥精密播种机，并在黑 龙江省八五二农场精准农业示范基地进行了田间 试验，结果表明: GPS 定位准确，作业效果良好，达到 了预期目标。

1. 2 生长环境

研究表明，大豆生长发育过程中的温度、光照、 水分、土壤等环境因子及其互作均可显著影响大豆 产量。通过物联 感知技术，结合物联 智能 应用技术，可实现对农业环境监测的准确感知、及 时帮助，有助于农业生产者及管理者进行有效的科学决策。当前，物联 生长环境监测在水稻、玉 米、小麦等作物进行了相应的开发与应用，如李爱 传等开展了水稻生长环境监测与控制系统的研 究，孙雪成开展了寒地水稻生长智能化远程监控 系统通用平台的研究，姜舒文设计了基于 3G 络的玉米生长环境监测系统，李萍等研究了基于 物联 设计玉米生长及土壤信息自动采集系统，时 雷进行了基于物联 的小麦生长环境数据采集 与数据挖掘技术研究，而物联 在大豆生长环境监 测方面的研究鲜有 道，有待进行广泛而深入的研 究，充分发挥物联 智能感知在大豆生产中的应 用，提升大豆生产的信息化水平。

1. 3 生产管理

目前，我国大豆生产仍以传统耕作方式为主， 缺乏科学的栽培管理，限制了大豆单产的提高，成 本投入高，致使大豆播种面积难以提高，产量徘徊 不前。随着物联 技术的逐步应用，其在农业生 产管理中的作用愈加明显，有效提高了农业生产的 管理效率。物联 在大豆生产管理方面的应用取 得了一定的进展

武向良利用专家系统和知识模型的构建原 理与技术，以多年大豆科研数据和现有科研成果为 依托，建立了基于知识模型的大豆生产管理专家系 统，利用信息技术为大豆产前、产中和产后提供专 家水平的决策支持服务。王艳艳利用 GIS 和 ES 的动态链结集成技术和智能推理技术，融合大豆农 业专家知识，建立了基于 GIS 的大豆生产技术专家 系统。戚国强等提出了基于专家系统( ES) 和地 理信息系统( GIS) 的大豆优质高产栽培计算机模拟 优化决策咨询系统，该系统针对大豆生产的策略与 产前、产中、产后的服务需要，提供了大豆栽培基础 知识介绍、气象数据管理、土壤数据管理等 9 项功能，并进 行 了 测 试 与 验 证，取 得 良 好 效 果。闫 凤 超以黑龙江垦区大豆高产栽培技术为理论基础， 利用人工智能、数据存储等信息技术，研发了手机 版大豆智能化专家系统，为用户提供科学合理的大 豆栽培技术方案。

马晓丹等利用无损采集技术、3G 无线通信 技术、图像处理和神经 络技术，设计了基于物联 环境的黑龙江垦区大豆病害远程诊断系统，为农 业生产者提供实时病害诊断和相关知识决策，提高 了大豆病害诊断的智能化程度，有效控制了病害为 害程度，提高大豆产量。高天琦将数字图像处理 技术、人工神经 络和智能模式识别技术应用于大 豆病害诊断技术，建立了黑龙江垦区大豆病害专家 系统，该系统实现了大豆品种、虫害、病害、草害、常 用农药、栽培技术方案设计、专家知识咨询等资源 管理功能。刘晓红在大量收集大豆各种病害资 料的基础上，利用大豆病害诊断的相关知识和人工 智能技术，初步设计与开发出大豆病害诊断专家 系统。

此外，房俊杰采用多媒体、专家系统、数据库 和面向对象程序设计等技术，构建了由施肥量预 测、高产栽培模式、病虫草害诊治、品种区划与选择 等组成的黑龙江省大豆施肥智能决策支持系统，实 现了利用文字、声音、图形、图像等多种媒体显示说 明专家知识，随时随地指导农民科学种田。

综上可知，物联 技术在大豆生产管理中的应 用主要集中在大豆生产的产前、产中、产后专家咨 询、病虫害诊断、施肥等方面的智能决策，而在大豆 生产的灌溉管理方面涉及较少，今后可以加强物联 与大豆膜下滴灌技术的有机结合，促进精准灌 溉，提高灌溉效率和水分利用效率。

2 农业物联 技术在大豆生产中应用存在 的问题

2. 1 对农业物联 技术应用前景缺乏足够认识

2. 2 农业物联 建设投入高

2. 3 农业物联 传感器标准化程度低

统一的传感器标准，是获得准确、真实数据的 前提，但我国农业物联 传感器生产厂家众多，产 品质量良莠不齐，生产标准基本是一个厂家一个标 准，获得的监测数据格式多样化，缺乏统一的农业 物联 传感器生产标准，标准制定与农业生产结合 不够，数据的准确性、可靠性程度难以保证，很难实 现数据的融合、分析、共享，制约了农业物联 技术 的应用。

2. 4 缺乏专业复合型技术人才

我国农业物联 技术应用从业人员，大多专业 背景单一，从事物联 技术的相关人员对农业相关知识知之甚少，而农业从业人员对农业物联 技术 知识更是一知半解，严重缺乏既熟练掌握农业相关 知识，还熟悉与精通物联 技术的专业复合型人 才，导致农业物联 技术未能在农业生产中真正发 挥其应有的作用，影响农业物联 技术的应用与 推广。

2. 5 农业物联 技术体系建设不完善

农业物联 技术在农业生产中的应用，无论是 水稻、玉米、大豆、小麦等农作物，还是设施农业、水 产养殖等领域，普遍存在着应用技术体系不完善的 主要问题。农业物联 技术的应用多数停留在信息的感知与传输阶段，如对生长环境信息的监测与 传输，缺乏相应的信息应用环节，即决策咨询与服 务; 同时在应用过程中还存在着只有信息应用环 节，缺乏有效信息感知与传输支持的现象也较为普 遍，严重降低了农业物联 技术应用的效果。

3 农业物联 技术在大豆生产中的应用展望

当前，我国大豆生产面临着诸多问题，如种植 面积下滑、成本投入高，单产低、豆农积极性低等， 对我国大豆生产的可持续发展产生负面影响。 借助农业物联 等先进的信息技术在大豆生产中 的发展与应用，必将引发我国大豆生产发展的新一 轮变革，促进我国大豆生产由传统方式向高产、优 质、资源高效、生态和安全的现代农业生产方式转 变，实现合理配置农业资源，减少成本投入，提高大 豆质量，其应用前景广阔。

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