物聯網技術在閔行區(qū)農業(yè)生產中的應用現狀分析*

沈佩莉 王艷菊 孫 燦 羅 貞

（上海市閔行區(qū)農產品質量安全中心，上海 閔行 201109）

隨著信息技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的生產方式已成為現代農業(yè)發(fā)展的瓶頸，依托于“互聯網+”的現代農業(yè)是我國農業(yè)產業(yè)發(fā)展的必然趨勢［1-2］。面對人多地少、農業(yè)勞動力嚴重短缺的現狀，上海農業(yè)產業(yè)應依托現有資源，加強物聯網技術、大數據、人工智能等農業(yè)信息技術與農業(yè)產業(yè)的深度融合，以促進綠色農業(yè)的高效發(fā)展，提升農業(yè)產業(yè)的整體水平，為全面貫徹落實鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略奠定基礎。

上海市閔行區(qū)現有規(guī)?；r業(yè)企業(yè)99家，農業(yè)生產總面積1 726 hm2。2021年，閔行區(qū)農產品質量安全中心認真貫徹市、區(qū)關于智慧城市、數字鄉(xiāng)村建設的精神，通過“科技+制度”手段，積極推進物聯網技術在農業(yè)生產中的應用，推動農業(yè)數字化轉型?，F將物聯網技術在閔行區(qū)農業(yè)生產上的應用概況、物聯網推廣過程中存在的問題及促進農業(yè)物聯網技術應用的對策介紹如下。

1 物聯網技術在閔行區(qū)農業(yè)生產上的應用現狀

1.1 應用概況

物聯網技術主要集成了氣象、土壤、光照等自動采集技術，及水肥管理、病蟲害防治等技術，不僅可提高精準、高效、生態(tài)農業(yè)的管理水平，還可結合區(qū)塊鏈技術將物聯網設備自動采集的數據及合作社生產經營的數據實時上鏈，提升農業(yè)數據增信價值，為農業(yè)新型經營主體分級管理提供數據支撐。2021年以來，相關部門在閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)、浦錦街道、吳涇鎮(zhèn)、華漕鎮(zhèn)和馬橋鎮(zhèn)等5 個農業(yè)重點鎮(zhèn)（街道）的農產品生產基地推廣應用物聯網技術。閔行區(qū)相關部門以上海方圓生態(tài)農業(yè)有限公司、上海綠眾果蔬種植專業(yè)合作社、上海正義園藝有限公司、上海航育種子有限公司、漫田（上海）農業(yè)科技有限公司等企業(yè)作為示范主體，以蔬菜、水稻、水產及一些經濟作物為應用對象，建立物聯網技術應用示范基地33個，應用面積200.7 hm2，占全區(qū)農業(yè)種植和養(yǎng)殖總面積的11.6%。閔行區(qū)主要農業(yè)企業(yè)物聯網技術的應用對象和面積見表1。

1.2 物聯網關鍵技術

農業(yè)物聯網技術包括水肥一體化系統(tǒng)、設備自動化控制系統(tǒng)、水質監(jiān)測集成系統(tǒng)、土壤肥力及重金屬含量監(jiān)測集成系統(tǒng)、視頻監(jiān)控和視覺分析系統(tǒng)等。

1.2.1 水肥一體化系統(tǒng)

管理人員根據土壤養(yǎng)分、作物種類及其需肥特點在施肥機具上設定程序，水肥一體機將可溶性固體肥或水溶肥配兌成營養(yǎng)液，由智能灌概機組自動對灌溉區(qū)域進行澆水施肥，使供肥供水實現定時、定量。

1.2.2 設備自動化控制系統(tǒng)

由智能控制模塊將遮陽網、卷簾等設備連接到智能云終端，供管理人員遠程控制設備。自動化控制系統(tǒng)可在節(jié)省人力的基礎上精準調控設施環(huán)境，促進了農業(yè)增產增收。

1.2.3 水質監(jiān)測集成系統(tǒng)

水質監(jiān)測是水產養(yǎng)殖物聯網集成系統(tǒng)的特色功能，系統(tǒng)可將水質采集箱和環(huán)境氣象站獲取的水體參數（如含氧量、溫度、pH 值等）和現場氣象參數（以報表、變化曲線和實時圖像形式顯示）傳輸至平臺，為水產養(yǎng)殖提供數據服務。當水體溶氧量降低時，管理人員可遠程開啟或系統(tǒng)自動開啟增氧泵提高水體含氧量。

1.2.4 土壤肥力及重金屬含量監(jiān)測集成系統(tǒng)

土壤肥力及重金屬含量監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器、智能適配器、智能農業(yè)云終端、傳輸網絡和物聯網平臺組成，可實時監(jiān)測生產區(qū)域的土壤狀況（包括土壤溫濕度、電導率，及鉀離子、硝酸根離子和銨離子的含量），可為科學種植提供數據服務。土壤肥力及重金屬含量監(jiān)測系統(tǒng)可與水肥一體化系統(tǒng)結合使用。

1.3 物聯網技術應用案例

應用物聯網技術后，農業(yè)生產逐步形成了各種適合不同農作物生長的“遠程+實地”生產和管理模式，為農業(yè)經營主體提高種養(yǎng)效率及產品品質、節(jié)約勞動力成本提供了保障。

1.3.1 物聯網技術在果樹生產中的應用

上海綠眾果蔬專業(yè)合作社建造了2.13 hm2的智能化連棟大棚，主要種植紅美人柑橘。紅美人柑橘適宜的生長溫度為10～26 ℃，一般在4月初開花，5月結果，次年1月采收結束。智能化設施系統(tǒng)可自動采集大棚內的空氣溫濕度、光照強度、土壤電導率等數據。管理人員通過小程序將大棚溫度設置為10～24 ℃，全自動變頻控制柜即根據設置溫度遠程下令開啟或關閉大棚通風窗口、外遮陽膜，給紅美人柑橘提供合適的生長溫度條件。秋冬季為紅美人柑橘的盛果期，光照時間短、光照強度弱的環(huán)境會影響紅美人柑橘的結果率，管理人員可通過變頻控制柜開啟通風窗口、關閉外遮陽膜，以增強棚內的光照強度、延長光照時間，讓樹體最大程度地接受光照，傍晚時自動關閉通風窗口，保證棚內溫度為10～26 ℃。紅美人柑橘的開花初期和結果盛期，管理人員可通過水肥一體化系統(tǒng)澆水施肥，既可節(jié)約水資源，又可保證根系周圍土壤的溫濕度和養(yǎng)分滿足樹體需要。應用物聯網技術可精準控制大棚環(huán)境，保持土壤濕度和肥力，提高紅美人柑橘的產量和品質。

1.3.2 物聯網技術在水產養(yǎng)殖中的應用

上海宏春苗木專業(yè)合作社建造了3 hm2的智能化水塘，主要養(yǎng)殖大閘蟹，大閘蟹每667 m2產量75 kg、產值2萬元。大閘蟹生長的適宜水體條件為溫度15～25 ℃、pH 值6～9、溶氧量4～8 mg/L。水質監(jiān)測系統(tǒng)可采集水溫、水體溶氧量、水體pH 值等數據。當溶氧量低于4 mg/L 時，管理人員可在小程序上啟動增氧泵來增加水體含氧量，以降低大閘蟹的死亡率，提高產量。自動投餌系統(tǒng)利用無人艇養(yǎng)殖船對預設水域進行遠程操控，均勻撒施餌料，提升了水產養(yǎng)殖效率。

1.3.3 物聯網技術在蔬菜生產中的應用

上海方圓生態(tài)農業(yè)有限公司建造了0.8 hm2的智能化玻璃溫室大棚，其中667 m2應用自動控制系統(tǒng)和水肥一體化系統(tǒng)種植櫻桃番茄。大棚內溫度過高或過低均會影響作物生長發(fā)育，當棚內傳感器采集到的溫度高于24 ℃時，管理人員可在小程序上下令開啟玻璃溫室的通風窗、外遮陽膜，加速降低棚溫；當棚內溫度低于18 ℃時，系統(tǒng)會自動關閉通風窗，確保棚內溫度為18～24 ℃。櫻桃番茄需進行澆水施肥時可開啟水肥一體化系統(tǒng)。應用物聯網技術后，管理人員可通過監(jiān)控系統(tǒng)及時了解櫻桃番茄的生長情況，并適時制定相應的操作措施，如灌溉、施肥、除草、病蟲害防治、采收等。

2 物聯網技術推廣應用過程中存在的問題

2.1 物聯網設備成本較高

監(jiān)控設備、傳感器、神農探針、水肥一體化系統(tǒng)、全自動控制柜等價格普遍較高，如pH 值土壤傳感器、六合一神農探針的售價為3 000元左右，1套水肥一體化設備的售價為8萬元左右。較高的設備成本加大了物聯網技術的推廣難度，目前農業(yè)企業(yè)很少自行購買物聯網設備，閔行區(qū)應用物聯網技術的33 家合作社的物聯網設備均由政府資助。

2.2 物聯網采集的數據不穩(wěn)定，設備維護不及時

在日常跟蹤維護過程中發(fā)現，物聯網設備在上海綠眾果蔬專業(yè)合作社、上海宏春苗木專業(yè)合作社、上海明新水產養(yǎng)殖專業(yè)合作社采集的土壤和水質等數據不穩(wěn)定，管理人員無法準確判斷作物的生長環(huán)境；因監(jiān)控設備損壞、網絡信號差、誤操作等因素，上海青安農產品有限公司、上海陶緣果蔬專業(yè)合作社、上海樂夫蔬果專業(yè)合作社、漫田（上海）農業(yè)科技有限公司的監(jiān)控攝像頭時常掉線。示范基地應重視物聯網設備的日常巡檢和保養(yǎng)，確保及時發(fā)現故障、及時維修。

2.3 操作物聯網設備的技術人員短缺，設備利用率低

目前，在閔行區(qū)應用物聯網技術的33 家合作社中，從事農業(yè)生產的技術人員多為上海本地農民和外來務工人員，人員流動性大，且員工文化程度偏低，接受新事物、新技術的能力不強，不擅長操作土壤監(jiān)測、水質監(jiān)測等系統(tǒng)的智能設備，物聯網設備利用率低。

3 促進農業(yè)物聯網技術推廣應用的對策

推動農業(yè)物聯網技術與農業(yè)、農村建設深度融合，發(fā)展智慧農業(yè)，提高農業(yè)競爭力和農業(yè)生產的綜合效益，符合農業(yè)供給側結構性改革和實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的要求。

3.1 組織技能培訓，強化人才支撐

建立一支高素質的專業(yè)技術隊伍是實現農業(yè)現代化的基礎。企業(yè)內部應注重選拔優(yōu)秀技術人才，加強專業(yè)技術人員的崗位培訓；相關部門應組織技能培訓，讓一線生產人員掌握自動化、智能化設備的操作技能，著力培育一批愛農業(yè)、懂技術、善經營的新型職業(yè)農民，滿足現代農業(yè)高端化、個性化的發(fā)展需求。

3.2 加大財政扶持力度，促進物聯網技術的應用

受物聯網設備成本和種植規(guī)模的影響，政府應加大對水肥一體化、設備自動化控制、土壤肥力和重金屬含量監(jiān)測、水質監(jiān)測、視頻監(jiān)控和視覺分析等設備購買的財政補貼力度，加強對物聯網設備維修和保養(yǎng)的財政支持。