農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在新疆棉花產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展—以農(nóng)八師一五〇團(tuán)為例

張振國，呂全貴，張學(xué)軍，郭俊先，許紅軍，杜　駿

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械交通學(xué)院，新疆烏魯木齊　830052；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院）

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在新疆棉花產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展—以農(nóng)八師一五〇團(tuán)為例

張振國1，呂全貴1，張學(xué)軍1，郭俊先1，許紅軍2，杜駿1

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械交通學(xué)院，新疆烏魯木齊830052；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院）

摘要：為解決新疆農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)綜合利用程度不高的問題，文中介紹了目前農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展，同時(shí)以新疆農(nóng)八師一五O團(tuán)為例，對(duì)其棉花產(chǎn)業(yè)對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，并針對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在新疆的應(yīng)用過程出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的解決策略。最后對(duì)一五O團(tuán)的棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)；棉花產(chǎn)業(yè)；應(yīng)用

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，也是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志，它將是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是將大量的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通過各種傳感器采集農(nóng)業(yè)信息，幫助農(nóng)民及時(shí)發(fā)現(xiàn)田間地塊存在的各種問題，并且精確確定發(fā)生問題的具體位置，將以人為中心、依賴于農(nóng)業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式，從而大量使用各種自動(dòng)化、智能化、遠(yuǎn)程控制的生產(chǎn)設(shè)備[1-2]。近年來，隨著智能農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，智能感知芯片、移動(dòng)嵌入系統(tǒng)等農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用也在慢慢地拓展。通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以大幅度地降低人力消耗，獲取精確的農(nóng)作物環(huán)境和作物的全信息，從而借助各種自動(dòng)的生產(chǎn)設(shè)備，科學(xué)地監(jiān)測農(nóng)田的全信息，實(shí)現(xiàn)科學(xué)監(jiān)測和種植[3-5]。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以精確地控制農(nóng)作物的長勢，使其能夠更好地適宜農(nóng)作物的生長，提高農(nóng)作物的品質(zhì)，有利于實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的高產(chǎn)，大幅度地提高農(nóng)作物抗御災(zāi)害的能力[6]。

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)八師的一五○團(tuán)優(yōu)越的地理位置，良好的氣候和水土資源為農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)前提。一五○團(tuán)交通方便，有利于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息的收集、反饋以及農(nóng)業(yè)物資的運(yùn)輸。雖然近幾年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集約化水平，機(jī)械化，規(guī)?；潭炔粩嗵岣?，但現(xiàn)場管理和操作（如播種，灌溉，施肥，噴藥等）的不當(dāng)造成了資源的浪費(fèi)，影響了區(qū)域生態(tài)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量[2-4]。為了實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量、高質(zhì)量和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須大力發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，運(yùn)用科學(xué)的方法、標(biāo)準(zhǔn)化的管理體系和充分利用信息和智能化管理技術(shù)，建立農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、流通的體系。

新疆兵團(tuán)在棉花的精確種植中利用自主開發(fā)的農(nóng)業(yè)技術(shù)軟件產(chǎn)品與引進(jìn)的硬件平臺(tái)組裝成配套的技術(shù)體系，應(yīng)用在棉花精量播種、節(jié)水滴灌、變量施肥、病蟲害預(yù)報(bào)與防治、長勢監(jiān)測等決策中，形成適合新疆的棉花生產(chǎn)管理智能化的決策系統(tǒng)，同時(shí)與變量作業(yè)機(jī)具組裝配套進(jìn)行推廣示范，市場前景非常廣闊[7]。

1　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)把感應(yīng)器嵌入農(nóng)業(yè)機(jī)械、土地和灌溉系統(tǒng)等各種體系中，然后將“物”與互聯(lián)網(wǎng)整合起來，通過智能分析，進(jìn)行實(shí)時(shí)的管理和控制[8-11]。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用體現(xiàn)在一下3個(gè)方面：

（1）應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)的建立。用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)檢測農(nóng)作物的全信息，監(jiān)測農(nóng)作物生長的全過程，并對(duì)土壤的溫度濕度、風(fēng)速、作物生長情況等數(shù)據(jù)信息處理，為農(nóng)業(yè)專家及農(nóng)民進(jìn)行決策并制定農(nóng)田變量作業(yè)處方提供數(shù)據(jù)源和參數(shù)，也可自動(dòng)觸發(fā)相關(guān)行為，如智能灌溉或自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度，保證作物良好的生長環(huán)境。

（2）應(yīng)用RFID技術(shù)建立現(xiàn)代農(nóng)作物供應(yīng)鏈跟蹤與可追溯體系。將RFID技術(shù)用于農(nóng)作物的個(gè)體進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并結(jié)合無線傳感網(wǎng)絡(luò)、手持移動(dòng)設(shè)備和PC機(jī)數(shù)據(jù)庫技術(shù)等構(gòu)建RFID農(nóng)作物管理信息系統(tǒng)以跟蹤產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、批發(fā)以及零售等各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物數(shù)據(jù)的有效追溯和數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)的共享。

（3）農(nóng)用傳感器還可以應(yīng)用于移動(dòng)信息裝備制造產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)資源管理、農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)與設(shè)備產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)精細(xì)作業(yè)機(jī)具產(chǎn)業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品物流產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化。

2　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)八師一五○團(tuán)棉花產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

農(nóng)八師一五○團(tuán)棉花種植面積1.1萬hm2，其優(yōu)越的地理位置，良好的氣候和水土資源為農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)前提，其實(shí)現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三個(gè)層次。

2.1感知層的應(yīng)用分析

感知層用于采集包括各類物理量、身份標(biāo)識(shí)、位置信息、音視頻數(shù)據(jù)等物理世界中發(fā)生的數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)的感知層采集涉及傳感器、RFID（射頻識(shí)別）、全信息采集和實(shí)時(shí)定位等數(shù)據(jù)[8-11]。目前，我國擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有線和無線傳感器有溫室內(nèi)部視頻信息監(jiān)測傳感器、作物生理生態(tài)監(jiān)測傳感器、溫室外部氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測傳感器和溫室內(nèi)部環(huán)境監(jiān)測傳感器。另外，還有農(nóng)產(chǎn)品物流配送監(jiān)控和營養(yǎng)液成分感知等設(shè)備。

在培育棉苗的智能溫室里農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的感知層根據(jù)棉花全過程對(duì)感知設(shè)備提出不同的要求，按棉花萌發(fā)氧氣、水分、光照、溫度等四大要素部署，其穩(wěn)定性、準(zhǔn)確度、精度等性能均能滿足棉花農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的具體要求。無線和有線傳感器能實(shí)時(shí)測出溫室內(nèi)部的溫度，實(shí)時(shí)采集溫室的光照強(qiáng)度、溫濕度、營養(yǎng)液等參數(shù)。根據(jù)光度、溫度數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行拉起遮陽網(wǎng)等遠(yuǎn)程環(huán)境調(diào)整；根據(jù)氧氣數(shù)據(jù)，可以實(shí)時(shí)掌握溫室內(nèi)氧氣的濃度，避免氮?dú)?、氯氣過高影響棉苗正常生長；通過濕度數(shù)據(jù)，可以調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度；根據(jù)不同的育苗環(huán)境，可以調(diào)節(jié)合適的營養(yǎng)液濃度[12]。

農(nóng)八師一五○團(tuán)與石河子大學(xué)在農(nóng)業(yè)信息技術(shù)及科技服務(wù)方面緊密合作，共同推動(dòng)農(nóng)場現(xiàn)代農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展。雙方在作物灌溉遠(yuǎn)程控制、農(nóng)田信息監(jiān)測、作物綜合管理等軟硬件開發(fā)與推廣有深入合作。在這其中就大量應(yīng)用了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知層的知識(shí)。主要運(yùn)用的技術(shù)有自動(dòng)化滴管系統(tǒng)、科學(xué)施肥、良種良法、地膜覆蓋栽培、節(jié)水農(nóng)業(yè)、綜合植保、人工影響天氣、培肥地力、精準(zhǔn)施肥技術(shù)、精準(zhǔn)種子工程、精準(zhǔn)播種技術(shù)、精準(zhǔn)灌溉技術(shù)、精準(zhǔn)收獲技術(shù)和田間作物動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)，使農(nóng)作物單產(chǎn)大幅提高。

圖1　農(nóng)八師一五〇團(tuán)近六年棉花單產(chǎn)量

（1）農(nóng)田地理信息。通過采樣和數(shù)據(jù)之間的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，可以了解合適的作物品種以及一些管理措施和作物栽培過程（如施肥，灌溉等）需求。包括作物品種、作物營養(yǎng)與施肥、作物灌溉、化學(xué)調(diào)控、管理水平、棉花產(chǎn)量、投入產(chǎn)出水平等數(shù)據(jù)。

圖2　農(nóng)田氣象采集器

（2）農(nóng)田氣象信息。收集近30年的氣象資料，包括經(jīng)度和緯度、海拔、日照強(qiáng)度、日平均氣溫、最高、最低溫度、有效積溫、降水、春秋時(shí)期，初霜、晚霜、無霜期和地?zé)釘?shù)據(jù)，對(duì)棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量進(jìn)行分析。氣象采集器用于對(duì)大氣溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量、氣壓、太陽輻射和土壤溫濕度等氣象要素進(jìn)行全天候的現(xiàn)場監(jiān)測，通過手機(jī)與氣象中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，將農(nóng)田氣象的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綒庀笾行牡臄?shù)據(jù)庫中，用于對(duì)農(nóng)田的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如圖2所示。

（3）農(nóng)作物長勢信息。農(nóng)作物長勢信息是實(shí)施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)所需的重要信息。結(jié)合田間信息，利用遙感和遙測技術(shù)，在棉花生長的一些關(guān)鍵期對(duì)農(nóng)作物的長勢全過程進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測[13]。通過這些信息可以決定是否有必要加強(qiáng)如施肥、灌溉、病蟲害控制等措施。農(nóng)田移動(dòng)視頻監(jiān)控探頭主要用于對(duì)棉花的苗生長狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，使技術(shù)人員能夠?qū)崟r(shí)的了解棉花棉苗的生長情況，這套系統(tǒng)將衛(wèi)星遙感技術(shù)與地面?zhèn)鞲小o線通信技術(shù)有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、連續(xù)監(jiān)測，如圖3所示。

圖3　農(nóng)田移動(dòng)視頻監(jiān)控探頭

蟲情測報(bào)燈主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測棉花生長期間的病蟲害情況，使工作人員能夠更加有效地做好植保工作。該燈利用光電技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)誘蟲、殺蟲、分裝等功能。同時(shí)，可配備風(fēng)速風(fēng)向、環(huán)境溫度濕度、光照等多種傳感器接口，在需要時(shí)監(jiān)測環(huán)境參數(shù)，并可通過GPRS（通用無線分組業(yè)務(wù)）上傳數(shù)據(jù)。以監(jiān)測環(huán)境與病蟲害之間的關(guān)系。

圖4　蟲情測報(bào)燈

（4）GPS（全球定位系統(tǒng)）定位信息。GPS定位信息的使用是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)區(qū)別于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要特征。GPS系統(tǒng)在精確農(nóng)業(yè)實(shí)施過程中異常重要。首先將農(nóng)田信息采集點(diǎn)進(jìn)行精確的定位，進(jìn)行基本格網(wǎng)劃分，然后輸入GIS（地理信息系統(tǒng)）進(jìn)行動(dòng)態(tài)GPS定位；同時(shí)依據(jù)農(nóng)業(yè)信息采集和專家系統(tǒng)提供的農(nóng)機(jī)作業(yè)路線及變更作業(yè)方式的空間位置，使農(nóng)機(jī)自動(dòng)完成對(duì)農(nóng)作物生長全過程的控制，如圖5所示。

圖5　GPS定位信息

2.2網(wǎng)絡(luò)層的應(yīng)用分析

網(wǎng)絡(luò)層完成大范圍的信息溝通，主要借助于已有的廣域網(wǎng)通信系統(tǒng)，把感知層感知到的信息快速、可靠、安全地傳送到全球各地，使設(shè)備能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離、大范圍的通信。利用控制器、執(zhí)行器與網(wǎng)絡(luò)終端可以控制室內(nèi)的設(shè)備，并利用它們維持室內(nèi)適宜的環(huán)境，然后反向傳播網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的產(chǎn)量決策信息。

根據(jù)新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；?、現(xiàn)代化、集約化的特點(diǎn)，農(nóng)八師引進(jìn)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)(PAID 3.0)進(jìn)行二次開發(fā)，形成了以棉花為主的基于Internet的開放分布式專家系統(tǒng)。開發(fā)出的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)具有界面友好、圖文并茂；數(shù)據(jù)錄入和結(jié)果輸出可視化的特點(diǎn)，同時(shí)具有GIS的功能，使平臺(tái)擁有圖形顯示、面積測算、縮放漫游、數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取和各種查詢的功能。截止到目前，兵團(tuán)已開發(fā)關(guān)于棉花綜合管理專家、生長模擬專家、病蟲害診斷防治多媒體等系統(tǒng)和利用TM影像空間數(shù)據(jù)與地理信息迭加建立的團(tuán)場地理信息系統(tǒng)。

圖6　數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)

兵團(tuán)通過長期積累建立了示范區(qū)產(chǎn)量數(shù)據(jù)庫、氣候資料數(shù)據(jù)庫、土壤肥力數(shù)據(jù)庫、棉花不同生長期的光譜數(shù)據(jù)庫，積極地開展棉田膜下自動(dòng)控制滴灌系統(tǒng)的應(yīng)用研究[14]。其中一五〇團(tuán)棉花智能監(jiān)控系統(tǒng)，感知層的各個(gè)傳感器搜集的有關(guān)棉花長勢情況的數(shù)據(jù)會(huì)傳輸至此系統(tǒng)，進(jìn)行整理并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給專家分析，如圖6所示。

2.3應(yīng)用層的分析應(yīng)用

應(yīng)用層具有完成農(nóng)作物區(qū)信息的匯總、協(xié)同、共享、互通、分析和決策的功能。應(yīng)用層最終完成農(nóng)作物與人的交互，前兩層將農(nóng)作物的全信息收集起來，集中到應(yīng)用層進(jìn)行統(tǒng)一的分析、決策，用于支撐跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間的信息的協(xié)同、共享、互通，從而大幅度地提高農(nóng)業(yè)信息的利用程度，更好地為農(nóng)民及加工企業(yè)服務(wù)。

此層主要是用于對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)，并反饋控制下一步?？偨Y(jié)年度棉花標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)方案，提供專業(yè)、系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)，形成智能化的解決方案。農(nóng)八師利用引進(jìn)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)（PAID 3.0），可以對(duì)棉花的整個(gè)生長過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)的分析，并且做出決策進(jìn)行調(diào)整。首先通過傳感器搜集田地里的信息，包括土壤的溫度、濕度、酸堿度，還有空氣的含氧量、含水量，以及棉花的長勢情況等，然后將這些信息搜集到監(jiān)控站，農(nóng)戶將這些信息整合以后通過GPS或者WiFi（無線網(wǎng)絡(luò)）傳輸至農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。相關(guān)的農(nóng)業(yè)專家通過對(duì)這些信息的分析并且與以往的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，能夠及時(shí)的做出正確合理的決策，并將這一決策及時(shí)的反饋給農(nóng)戶，使農(nóng)戶能夠進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)正在打破條件限制，把農(nóng)八師一五○團(tuán)打造成一個(gè)智能化節(jié)水灌溉科技園。通過與新疆移動(dòng)的合作，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)化噴滴灌控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了全場智能化精準(zhǔn)灌溉。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)利用手機(jī)短信控制閥門，還可以利用回傳數(shù)據(jù)記錄、查詢、打印灌溉區(qū)域的氣象資料、土壤濕度、灌溉設(shè)置、灌溉進(jìn)程、灌溉歷史，大大提高了管理效率，大幅節(jié)約了人力成本。

由于新疆氣候炎熱、干旱缺水，因此節(jié)水滴灌技術(shù)的廣泛運(yùn)用正在全面推進(jìn)新疆的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。通過中國移動(dòng)信號(hào)，農(nóng)戶可以通過手機(jī)控制田地的灌溉水閥。該技術(shù)通過手機(jī)短信控制田間的自動(dòng)化滴灌控制閥門，對(duì)整個(gè)地塊進(jìn)行灌溉，閥門不僅僅會(huì)執(zhí)行指令，還會(huì)通過中國移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)回傳其狀態(tài)，整個(gè)灌溉地塊的氣象資料、土壤濕度、灌溉設(shè)置、灌溉進(jìn)程、灌水歷史等諸多信息都能夠通過回傳數(shù)據(jù)隨時(shí)記錄查詢。短信的成本約為每年0.7元/667m2。由于各個(gè)田垅均減少了田間作業(yè)，人工管理費(fèi)比普通滴灌節(jié)約81元/667m2。棉田自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了滴水、施肥電腦自動(dòng)控制，避免了人工控制帶來的浪費(fèi)和失誤現(xiàn)象，達(dá)到精確滴水、施肥，每667 m2省水肥10%以上，棉花產(chǎn)量提高10%以上，而且節(jié)省了人力消耗，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

圖7　棉花膜下滴灌自動(dòng)控制系統(tǒng)

3　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用中存在的問題及解決對(duì)策

在新疆，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有一定的技術(shù)基礎(chǔ)，但是與國外相比還處于研究階段。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于農(nóng)戶來說是一個(gè)新的概念，這導(dǎo)致農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在新疆棉花產(chǎn)業(yè)的推廣比較困難，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于新疆棉花產(chǎn)業(yè)的比例還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。雖然新疆近年來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平以及集約化、機(jī)械化、規(guī)模化程度不斷提高，但是田間管理與作業(yè)的粗放和盲目性還普遍存在，造成了資源浪費(fèi)，影響了區(qū)域生態(tài)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量[15-19]。

3.1存在的問題

（1）農(nóng)民的自身素質(zhì)和人才流失的限制。由于農(nóng)民普遍素質(zhì)低，不會(huì)使用電腦，因此無法操控物聯(lián)網(wǎng)，而且隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，越來越多的人才開始從事第二、第三產(chǎn)業(yè)，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人才越來越少，限制了新疆農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展[20-22]。

（2）關(guān)鍵技術(shù)不成熟。雖然近些年新疆的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展比較快，但是還是存在關(guān)鍵的傳感器的準(zhǔn)確性、可靠性、穩(wěn)定性不夠、成本比較高的問題。同時(shí)，技術(shù)人員對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的理解不透徹，因此使用的材料、制造工藝不過關(guān)，建立的信息具有局限性和缺陷性，導(dǎo)致農(nóng)民對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)可度不高，使用的積極性不夠，限制了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。

（3）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)成本高，制造商參與度低。由于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在棉花種植的應(yīng)用中需要建設(shè)大量的基礎(chǔ)設(shè)施，而建設(shè)這些設(shè)施需要大量的資金投入，并且由于這些設(shè)備主要工作于田間，易受到空氣的腐蝕和雨水的浸泡，很容易損壞，需要頻繁地更換，這也需要大量的資金投入。同時(shí)，沒有大型傳感器生產(chǎn)制造企業(yè)、農(nóng)業(yè)軟件提供商、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方案運(yùn)營商、農(nóng)業(yè)裝備提供商的參與，使得農(nóng)民難以支撐高昂的使用和維護(hù)費(fèi)用[23]。

（4）農(nóng)產(chǎn)品物流網(wǎng)絡(luò)還不健全，缺乏商業(yè)化運(yùn)營模式。新疆的農(nóng)產(chǎn)品雖然具有較好的品質(zhì)和很強(qiáng)的競爭力，但由于補(bǔ)貼政策、產(chǎn)業(yè)政策、投資政策等缺失、信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)滯后、物流網(wǎng)和加工儲(chǔ)藏技術(shù)的落后，無法形成健全的物流網(wǎng)絡(luò)和農(nóng)產(chǎn)品的溯源機(jī)制，無法形成優(yōu)勢的品牌，致使新疆的優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品很難進(jìn)入國內(nèi)外的高端市場，無法將產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為品牌優(yōu)勢和價(jià)值優(yōu)勢，農(nóng)產(chǎn)品附加值不高，農(nóng)民的收入受到很大影響，積極性不高[24]。而且新疆的優(yōu)勢農(nóng)作物的經(jīng)營缺乏商業(yè)化運(yùn)營模式，政府很難平衡科研院所、企業(yè)和農(nóng)民的各方面的利益分配，導(dǎo)致很難建立有效的商業(yè)模式。

（5）農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化體系缺失。農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化在提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平、推進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證、實(shí)施農(nóng)產(chǎn)品市場出口、保障人民消費(fèi)安全和調(diào)控農(nóng)產(chǎn)品國際貿(mào)易等方面發(fā)揮著重要的作用。但是新疆缺乏農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、接口標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、測試標(biāo)準(zhǔn)、維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)體系，無法有效地約束農(nóng)產(chǎn)品的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，造成農(nóng)產(chǎn)品各生產(chǎn)環(huán)節(jié)脫節(jié)，無法形成有效地農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化體系。因此，要加快推進(jìn)新疆農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，實(shí)施優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)名牌戰(zhàn)略，建立健全農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化體系，加快新疆農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的步伐。

3.2解決對(duì)策

雖然新疆農(nóng)業(yè)有了快速長足的發(fā)展現(xiàn)，已處于我國領(lǐng)先水平，但隨著新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的不斷提高，在傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式下，農(nóng)業(yè)未來發(fā)展的空間越來越小，發(fā)展變得越來越難，進(jìn)入了一個(gè)發(fā)展的瓶頸期，就需要?jiǎng)?chuàng)新思維，改革傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，建立新的生產(chǎn)模式。

（1）大力引進(jìn)技術(shù)人才。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的主流模式，技術(shù)投入巨大，必須由大量各行業(yè)技術(shù)人才去完成。長期以來，新疆信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為落后，信息技術(shù)人才缺乏，不利于新疆農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)、推廣和實(shí)踐，為此，需要政府、科研院所和大型企業(yè)在引進(jìn)技術(shù)人才方面加大投入力度，建立起支撐物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)和推廣的技術(shù)人才團(tuán)隊(duì)，從而突破新疆農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)和重大關(guān)鍵技術(shù)。

（2）建立政府主導(dǎo)的商業(yè)模式。政府要加大投入，大力開展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范工程，積極制定農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)補(bǔ)貼政策，加快制定農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策。對(duì)新疆來說，特殊的體制決定了政府在推廣技術(shù)方面具有很強(qiáng)的組織動(dòng)員能力，所以更加適合農(nóng)業(yè)主管部門推動(dòng)型的模式。由政府出面組織動(dòng)員全疆農(nóng)民參與其中，前期的投入就必須由政府出資解決。技術(shù)的研發(fā)前期可以通過財(cái)政支持有研發(fā)實(shí)力的企業(yè)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵和核心技術(shù)的研發(fā)，降低企業(yè)研發(fā)的投資風(fēng)險(xiǎn)，不僅實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)技術(shù)的革新，而且?guī)?dòng)了相關(guān)企業(yè)的發(fā)展。基礎(chǔ)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)可以和通訊企業(yè)合作投入。等運(yùn)營以后通訊企業(yè)可以收取相應(yīng)的通訊費(fèi)用，回收企業(yè)前期的投入[25]。

（3）加快農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。健全的物聯(lián)網(wǎng)體系可以更好地實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)財(cái)政增收。建立新疆優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)從種植到收獲，到最后深加工、銷售的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，對(duì)推動(dòng)新疆農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增加農(nóng)產(chǎn)品附加值，實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增收大有裨益。

4　結(jié)論

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣應(yīng)用是一個(gè)涉及面廣泛的復(fù)雜的系統(tǒng)工程。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)采集的信息廣泛，需要?dú)庀?、環(huán)境、檢驗(yàn)等部門和政府、企業(yè)、農(nóng)戶等進(jìn)行大量信息的傳遞、共享和分析。如何保證農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在不同的環(huán)節(jié)都可以建立信息采集點(diǎn)，有效整合多部門的信息及功能是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)需要解決的關(guān)鍵問題之一。

隨著科技的進(jìn)步，制約農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的難題將會(huì)被逐一解決。未來物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用會(huì)朝著微小型、可靠型、節(jié)能型、環(huán)境適應(yīng)型、低成本和智能化方向發(fā)展。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必將為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)帶來一次全新的革命，更加有效的推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、智能化和集約化。

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The Agriculture Internet of Things Application in Cotton Industry in Xinjiang

ZHANG Zhen- guo1, LVQuan- gui1，ZHANG Xue- jun1, GUO Jun- xian1, XU Hong- jun2, DU Jun1
(1.MechanicalandTrafficCollege,XinjiangAgriculturalUniversity,XinjiangUrumqi830052;2.CollegeofForestryandHorticulture,Xinjiang AgriculturalUniversity）

Abstract:In order to solve the problem of Xinjiang agricultural internet of thingsutilization degree isnot high, the progress of research on Key Techniquesof agricultural network are introduced in thispaper, taking 150th Regiment of Nongbashi as an example, application of the whole processto the cotton industry to agriculture Internet of thingsare analyzed. Then, appear in the application process of the problem of Xinjiang agriculture internet of things analysis, proposed the Xinjiang A-griculture Internet of things solutions. The development of cotton industry in the last 150th Regiment were summarized, have important sense to the development ofthe agriculture of Xinjiang ofthe Internet ofthings.

Keywords:Agriculture Internet of Things; Cotton Industry; Application

通訊作者：呂全貴

基金項(xiàng)目：新疆維吾爾自治區(qū)科技支撐計(jì)劃(201431118)

收稿日期：2015-01-07

中圖分類號(hào)：TP393.1/.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.01.012

文章編號(hào)：1007-7782（2015）01-0028-06