物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)

王雅雋

摘 要 農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展的基礎(chǔ)。我國隨著人口增長，生活質(zhì)量提高，對(duì)糧食及農(nóng)產(chǎn)品的需求也越來越大，質(zhì)量要求越來越高。而我們是13億多人口大國，吃穿問題必須靠自給。要實(shí)現(xiàn)中國夢，必須提高農(nóng)業(yè)效率，把勞動(dòng)力從繁重的農(nóng)業(yè)勞務(wù)中解放出來。智能農(nóng)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理中得到應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 農(nóng)業(yè) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)

一、物聯(lián)網(wǎng)概述

1、物聯(lián)網(wǎng)的定義

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things）是將所有物品通過各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別裝置、基于光聲電磁的傳感器、3S技術(shù)、激光掃描器等各類裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、融合、處理；并通過操作終端實(shí)現(xiàn)智能人識(shí)別和管理。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人的干預(yù)。

簡單地說，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是各行各業(yè)的智能化。這包含兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用，被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，既能改變粗放的農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理方式，也能提高動(dòng)植物疫情疫病防控能力，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。

2、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要支撐

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨著資源、環(huán)境、市場等多重約束。大力發(fā)展農(nóng)業(yè)信息化，推動(dòng)信息技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)深度融合，不斷提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、集約化、產(chǎn)業(yè)化和組織化水平，努力提升資源利用率、勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)營管理效率，是我國農(nóng)業(yè)突破約束，控制農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的根本出路。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的新生力量，是推動(dòng)信息化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化融合的重要切入點(diǎn)，也是推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)向“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全”發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成先進(jìn)傳感器、無線通訊和網(wǎng)絡(luò)、輔助決策支持與自動(dòng)控制等高新技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)資源環(huán)境、動(dòng)植物生長等的實(shí)時(shí)監(jiān)測，獲取動(dòng)植物生長發(fā)育狀態(tài)、病蟲害、水肥狀況以及相應(yīng)生態(tài)環(huán)境的實(shí)時(shí)信息，并通過對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)模擬和對(duì)生長環(huán)境因子的科學(xué)調(diào)控，達(dá)到合理使用農(nóng)業(yè)資源、降低成本、改善環(huán)境、提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。

二、物聯(lián)網(wǎng)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用現(xiàn)狀

1、物聯(lián)網(wǎng)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的探索

近年來，在政府、科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)的共同推動(dòng)下，部分地區(qū)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用方面進(jìn)行了積極的探索，已取得初步成效。他們利用溫度、濕度、氣敏、光照等多種傳感器對(duì)蔬菜生長過程進(jìn)行全程數(shù)據(jù)化管控，保證蔬菜生長過程綠色環(huán)保、有機(jī)生產(chǎn)。也有地方通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)農(nóng)作物生長、畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖等進(jìn)行監(jiān)測，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確感知、及時(shí)反饋，提升農(nóng)業(yè)決策指揮水平。有的地方應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)用藥、用水、用肥、用工狀況的精確控制，減少浪費(fèi)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)本增效。

2013年5月，農(nóng)業(yè)部啟動(dòng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)工程，選擇有一定工作基礎(chǔ)的天津、上海、安徽三省市率先開展試點(diǎn)試驗(yàn)工作，具體為：天津設(shè)施農(nóng)業(yè)與水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)區(qū)、上海農(nóng)產(chǎn)品 質(zhì)量安全監(jiān)管試驗(yàn)區(qū)、安徽大田生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)區(qū)。

在上海市嘉定區(qū)，已經(jīng)使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)記錄哈密瓜生長基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，開展“智慧農(nóng)業(yè)”試點(diǎn)；在天津有二十多個(gè)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基地開始全面建設(shè)，原本風(fēng)吹日曬的辛苦活，如今輕點(diǎn)鼠標(biāo)就可以完成。在津南區(qū)葛沽鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)科技園區(qū)可以看到，大棚中央安裝著一個(gè)傳感器系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)地將數(shù)據(jù)傳輸給智能控制系統(tǒng)，系統(tǒng)分析完數(shù)據(jù)后自動(dòng)控制大棚的保溫簾、塑料膜和滴灌，從而調(diào)節(jié)作物的生長環(huán)境。以種植溫室草莓為例，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行的科學(xué)化田間管理可以提前草莓的上市期，精細(xì)化地管理草莓的含糖量和大小。降低了農(nóng)藥的使用量，農(nóng)產(chǎn)品的安全問題有了源頭性的根本保障。

以前對(duì)溫室大棚作物的田間管理依靠經(jīng)驗(yàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則可以對(duì)作物生長進(jìn)行科學(xué)化、信息化和精細(xì)化管理。用農(nóng)戶的話說，物聯(lián)網(wǎng)就像給農(nóng)田裝了“千里眼”和“順風(fēng)耳”，棚室溫濕度、光照等細(xì)微變化都能傳到電腦和手機(jī)上?！耙郧斑@五十個(gè)大棚至少需要十個(gè)人半小時(shí)同時(shí)工作，現(xiàn)在五十個(gè)棚同時(shí)管理的話，一個(gè)人不到一分鐘就可以同時(shí)控制住了。一鍵就可以澆水、通風(fēng)、施肥，溫度、光照度等，都可采取自動(dòng)控制?！?/p>

2、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中存在的問題

目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用涵蓋了農(nóng)業(yè)資源利用、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管，并在政策扶持、技術(shù)研發(fā)、示范應(yīng)用、人才培養(yǎng)等方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。但農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用總體還處于初步應(yīng)用階段，存在關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品及集成體系成熟度較低、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范缺失、有效的運(yùn)營機(jī)制和模式尚未建立、專業(yè)人才缺乏等問題，迫切需要國家開展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用示范項(xiàng)目，加快建設(shè)應(yīng)用示范基地，深入開展相關(guān)技術(shù)研發(fā)和集成創(chuàng)新，探索產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用模式，制定農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

農(nóng)業(yè)部副部長余欣榮近日在天津市調(diào)研農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展情況時(shí)指出，當(dāng)前推進(jìn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，一要加強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，切實(shí)做好規(guī)劃，重點(diǎn)解決目前農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展項(xiàng)目零散、不成規(guī)模的問題。二要加強(qiáng)高效、節(jié)能傳感設(shè)備的研發(fā)，既要重視學(xué)習(xí)引進(jìn)國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，更要處理好引進(jìn)和消化吸收的關(guān)系。三要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)閾值數(shù)據(jù)資源的積累和農(nóng)業(yè)知識(shí)模型的引進(jìn)開發(fā)，研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最佳解決方案，合理使用農(nóng)業(yè)資源，降低生產(chǎn)成本，改善生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)。四要加強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展模式的培養(yǎng)，采用政府引導(dǎo)、市場推進(jìn)的方式，鼓勵(lì)社會(huì)主體積極參與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。五要注重標(biāo)準(zhǔn)化。

三、物聯(lián)網(wǎng)在未來農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

1、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)面臨的問題

我國人口占世界總?cè)丝诘?2%，耕地面積只占世界耕地面積的7%。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，資源短缺、環(huán)境惡化與人口劇增的矛盾卻越來越突出。因此，如何提高我國農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，如何對(duì)大面積土地的規(guī)?；N實(shí)施信息技術(shù)指導(dǎo)下科學(xué)的精確管理，是一個(gè)既前沿又當(dāng)務(wù)之急的科研課題。而現(xiàn)實(shí)情況是，粗放的管理與濫用化肥，其低效益與環(huán)境污染令人驚嘆。

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)技術(shù)手段落后，主要是依靠人力、畜力和各種手工工具以及一些簡單機(jī)械。在現(xiàn)實(shí)中主要存在的問題是：

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在污染和浪費(fèi)，據(jù)農(nóng)業(yè)、水利部門測算，我國每年農(nóng)業(yè)所消耗化肥、農(nóng)藥和水資源量都在飛速增長，數(shù)據(jù)驚人，農(nóng)業(yè)的污染問題困擾著不少鄉(xiāng)村，不少農(nóng)民群眾飲水安全受到影響。

農(nóng)業(yè)產(chǎn)量低、人力成本高、農(nóng)民收入低。在有限的耕地面積下，如何提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量是我們永遠(yuǎn)的話題。勞動(dòng)者總希望通過延長勞動(dòng)時(shí)間、增加勞動(dòng)強(qiáng)度，盡可能增加產(chǎn)出量，但由于目前農(nóng)業(yè)仍主要靠人力或畜力，勞動(dòng)工具簡陋，再加上自然天氣等因素，結(jié)果總是事與愿違。

2、物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢及積極作用

一是節(jié)約化肥、水資源，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染。在農(nóng)業(yè)種植中，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采集土壤、作物等信息平衡施肥，徹底扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中因經(jīng)驗(yàn)施肥而造成的化肥多、有機(jī)肥少；N肥多、P、K肥少；三要素肥多、微量元素少；N、P、K比例失調(diào)的狀況，因此有明顯的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

目前傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)因大水漫灌和溝渠滲漏對(duì)灌溉水的利用率只有40%左右，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可動(dòng)態(tài)監(jiān)控農(nóng)作物，定時(shí)定量供給水分，使水的消耗量減少到最低程度。

近年來，安徽建設(shè)了覆蓋20個(gè)縣的小麥“四情”（苗情、墑情、病蟲情和災(zāi)情）監(jiān)測系統(tǒng)和36個(gè)縣的水稻“四情”監(jiān)測系統(tǒng)，16個(gè)縣的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)整建縣建設(shè)在推進(jìn)。通過傳感器獲取環(huán)境溫度、濕度等農(nóng)作物、養(yǎng)殖物的生長狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，對(duì)生長情況及時(shí)作出判斷，合理施肥、栽種養(yǎng)殖，從根源上減少農(nóng)藥使用次數(shù)，降低環(huán)境污染，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。

安徽省桐城市范崗鎮(zhèn)楊安村種糧大戶姜斌運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測苗情。系統(tǒng)主要可監(jiān)測空氣溫濕度、土壤溫濕度、太陽總輻射、風(fēng)速、風(fēng)向以及降雨量等影響小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的有關(guān)數(shù)據(jù)信息。

根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測情況和專家指導(dǎo)，2月20日追施小麥返青肥，每畝施尿素5公斤，3月20日追拔節(jié)肥，每畝施尿素7.5公斤。目前，監(jiān)測麥田畝莖蘗苗32.7萬株，小麥即將抽穗。以往人工監(jiān)測苗情一是慢，不能及時(shí)掌握相關(guān)情況；二是憑經(jīng)驗(yàn)毛估帶猜，不是很準(zhǔn)確。特別是遇到低溫、干旱等重大氣象災(zāi)害，往往預(yù)判遲緩，采取的技術(shù)措施難免滯后。使用系統(tǒng)監(jiān)測苗情，可合理施肥、栽種養(yǎng)殖，從根源上減少農(nóng)藥使用次數(shù)，降低環(huán)境污染，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。

應(yīng)用該技術(shù)后，農(nóng)技人員不必親臨現(xiàn)場，就可以對(duì)現(xiàn)場的環(huán)境數(shù)據(jù)、作物長勢和災(zāi)情等進(jìn)行監(jiān)控，通過軟件系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)分析、參數(shù)設(shè)置與調(diào)整，進(jìn)行苗情判斷和田管指導(dǎo)，及時(shí)、準(zhǔn)確，工作效率高。

二是省工省時(shí)，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。精確農(nóng)業(yè)采用精確播種，精確收獲技術(shù)，并將精確種子工程與精確播種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，使農(nóng)業(yè)低耗、優(yōu)質(zhì)、高效成為現(xiàn)實(shí)。在一般情況下，精確播種比傳統(tǒng)播種增產(chǎn)18%～30%，省工2～3個(gè)小時(shí)。

精確農(nóng)業(yè)通過采用先進(jìn)的現(xiàn)代化高新技術(shù)，對(duì)農(nóng)作物的生產(chǎn)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測和控制，并根據(jù)其結(jié)果采用相應(yīng)的措施，并能獲取盡可能高的產(chǎn)量。

荷蘭的蔬菜溫室生產(chǎn)的自動(dòng)化水平堪稱世界一流，溫室的光照、需水量、需氧量等均由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制定時(shí)定量供給。其所需數(shù)據(jù)均來自現(xiàn)場的測試車，平均每20棟溫室即備有一輛測試車，24小時(shí)進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)作業(yè)，每2小時(shí)就能將植株體內(nèi)營養(yǎng)液的含量以及植株根部酶的活性測定一次，平均每個(gè)勞動(dòng)力可管理溫室的蔬菜生產(chǎn)，產(chǎn)量卻比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)提高8～10倍。

隨著國內(nèi)規(guī)?；r(nóng)業(yè)企業(yè)逐漸增多，而人力成本越來越高，如今，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正逐漸滲入農(nóng)業(yè)中來，借助物聯(lián)網(wǎng)和3G技術(shù)，可以有效降低人力消耗和對(duì)農(nóng)田環(huán)境的影響，獲取精確的作物環(huán)境和作物信息。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的普及成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢，農(nóng)業(yè)智能化才是農(nóng)業(yè)的出頭之計(jì)。

三是以前憑經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在靠數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)種植依靠人力憑經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在勞動(dòng)者通過物聯(lián)網(wǎng)收集數(shù)據(jù)，根據(jù)需要自動(dòng)澆水、通風(fēng)。比如。在稻田里裝上傳感器，就能感知莊稼生長環(huán)境溫度、濕度及光照等指數(shù)；坐在家里，可以遠(yuǎn)程控制水利灌溉等系統(tǒng)，營造最佳生長環(huán)境；在魚塘中放入傳感器，可以記錄養(yǎng)殖水體的溶氧量。還可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)蔬菜從生產(chǎn)、檢測、銷售等環(huán)節(jié)進(jìn)行全程可視數(shù)字化管理；利用溫濕度、氣敏、光照等多種傳感器對(duì)蔬菜的生產(chǎn)過程進(jìn)行全程進(jìn)行數(shù)據(jù)化管控，從而真正做到蔬菜生長過程“綠色環(huán)保、有機(jī)生產(chǎn)”。

當(dāng)局域網(wǎng)出現(xiàn)的時(shí)候，誰也沒有想到它可以發(fā)展成為現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)。而今，物聯(lián)網(wǎng)和當(dāng)時(shí)局域網(wǎng)一樣的出現(xiàn)了，給我們帶來了前所未有的發(fā)展前景，給我們帶來了良好的發(fā)展機(jī)遇的同時(shí)，也為我們帶來了無限的挑戰(zhàn)。它的出現(xiàn)將帶來了許多新興產(chǎn)業(yè)，將有一股強(qiáng)大的力量推動(dòng)著人類前進(jìn)的步伐，大大加速著社會(huì)的進(jìn)步。物聯(lián)網(wǎng)最終會(huì)像互聯(lián)網(wǎng)一樣，成為人們工作、生活的一部分。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將使農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化插上騰飛的翅膀。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：襄陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電信息工程學(xué)院）