遠程智能監(jiān)測平臺在設(shè)施農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

馬學(xué)東

（河北省昌黎縣農(nóng)林畜牧水產(chǎn)局 河北 昌黎 066600）

遠程智能監(jiān)測平臺在設(shè)施農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

馬學(xué)東

（河北省昌黎縣農(nóng)林畜牧水產(chǎn)局 河北 昌黎 066600）

近年來，為落實省委省政府關(guān)于加快發(fā)展蔬菜畜牧生產(chǎn)滿足供應(yīng)京、津城市的指示精神，農(nóng)業(yè)蔬菜大棚的發(fā)展速度迅猛，全縣現(xiàn)有設(shè)施蔬菜面積13萬畝。農(nóng)民由大田改種果菜后收入也成倍增長，以前種植玉米每畝年純收入僅1 000元，現(xiàn)在年純收入每畝超過1萬元，農(nóng)民的積極性空前高漲。與此同時，本地區(qū)和京津地區(qū)的需求量也在明顯增加。但由于農(nóng)業(yè)技術(shù)人員數(shù)量較少，已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，急需利用物聯(lián)網(wǎng)手段在昌黎縣搭建一個遠程智能監(jiān)測平臺，由專家在網(wǎng)上指導(dǎo)農(nóng)民種菜、種果和畜牧養(yǎng)殖，這樣可以大幅度提高農(nóng)業(yè)專家的工作效率，給農(nóng)戶帶來方便和實惠，從而進一步促進該縣農(nóng)牧業(yè)的快速發(fā)展。由此可見，盡快建立物聯(lián)網(wǎng)遠程專家診斷指導(dǎo)系統(tǒng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用項目是非常必要的，它可以帶來巨大的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。

1 遠程智能監(jiān)測平臺的主要建設(shè)內(nèi)容

1.1 建設(shè)園區(qū)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心和園區(qū)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)客戶端系統(tǒng)。硬件包括服務(wù)器1臺，臺式電腦1套，單口短信貓1臺，LED陣列顯示屏(0.5×0.2)10臺；軟件部分包括WEB版溫室物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)1套，客戶端版溫室物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)1套，監(jiān)控系統(tǒng)1套。

1.2 準型日光溫室建設(shè)5棟。每棟溫室設(shè)置2套監(jiān)測節(jié)點，通過在設(shè)施內(nèi)安裝部署傳感與采集設(shè)備，實現(xiàn)溫室環(huán)境空氣溫度、空氣濕度、光照、土壤水分、二氧化碳監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與上傳；系統(tǒng)與溫室卷簾設(shè)備、開膜設(shè)備、滴灌設(shè)備、釋放二氧化碳氣體設(shè)備相連，實現(xiàn)對以上設(shè)備的自動控制。

1.3 節(jié)約型日光溫室建設(shè)45棟。每棟溫室設(shè)置1套監(jiān)測節(jié)點，通過在設(shè)施內(nèi)安裝部署傳感與采集設(shè)備，實現(xiàn)溫室環(huán)境空氣溫度、空氣濕度、土壤水分監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與上傳。

1.4 現(xiàn)代化養(yǎng)殖廠1個。廠內(nèi)設(shè)置2套監(jiān)測節(jié)點，通過在設(shè)施內(nèi)安裝部署傳感與采集設(shè)備，實現(xiàn)溫室環(huán)境空氣溫度、空氣濕度、氨氣濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與上傳。

1.5 建設(shè)室外氣象哨1座。通過在示范點安裝部署傳感與采集設(shè)備，實現(xiàn)園區(qū)環(huán)境空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)向、風(fēng)速監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與上傳。

通過物聯(lián)網(wǎng)遠程專家診斷指導(dǎo)系統(tǒng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)上的使用，種養(yǎng)殖戶實時定量監(jiān)控農(nóng)作物在不同生長周期所需要的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等，科學(xué)管理設(shè)施內(nèi)作物的水、肥、氣等環(huán)境因子，降低人力消耗，實現(xiàn)了真正的精耕細作。使本地農(nóng)業(yè)逐漸地由以人力為中心、依賴于孤立機械的生產(chǎn)模式，向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)。

2 遠程智能監(jiān)測平臺給設(shè)施農(nóng)業(yè)帶來的效益

2.1 直接經(jīng)濟效益。一是通過物聯(lián)網(wǎng)專家系統(tǒng)的精確溫濕度控制，適宜的水、肥、氣、熱等作物生長因子管理，做到科學(xué)種養(yǎng)，平均每年增收1 400元/畝。以種植溫室黃瓜為例，溫室黃瓜產(chǎn)量為7 000 kg/畝，每畝增收產(chǎn)量8%為560 kg，按平均2.4元/kg計算，每畝增收1 440元。二是通過物聯(lián)網(wǎng)的自動化控制，使每棚室每年減少用工時數(shù)18個，節(jié)省農(nóng)藥、水肥成本90元，合計每畝溫室可節(jié)約成本1 890元。

2.2 社會效益

2.2.1 保護生態(tài)環(huán)境。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改變了過去基于感性經(jīng)驗的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理方式，通過精確、科學(xué)的數(shù)字化控制手段進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理，可以有效避免用藥、施肥、灌溉等行為的過度化和濫用，從而避免對生態(tài)環(huán)境的破壞，起到保護生態(tài)環(huán)境的目標。

2.2.2 節(jié)約能源資源。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所帶來的能源資源節(jié)約除了具有節(jié)約經(jīng)濟成本的經(jīng)濟效益外，從能源和資源保護的視角看，也具有積極的社會效益。

2.2.3 實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的遠程化和自動化，減少了農(nóng)業(yè)從業(yè)者到生產(chǎn)現(xiàn)場進行作業(yè)的必要性，減少了人工投入，從而使社會資源得到更合理的分配?？梢灾苯哟龠M當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，并為全省農(nóng)業(yè)信息化積累經(jīng)驗。

3 搭建遠程智能監(jiān)測平臺采取的主要措施

3.1 成立本地農(nóng)業(yè)專家小組，切實保證物聯(lián)網(wǎng)遠程專家診斷指導(dǎo)系統(tǒng)專家知識的本地化問題。農(nóng)林畜牧水產(chǎn)局成立了項目領(lǐng)導(dǎo)小組和技術(shù)專家指導(dǎo)小組。領(lǐng)導(dǎo)小組負責(zé)項目總體規(guī)劃和日常工作的安排。技術(shù)小組制定詳細的本地專家知識庫。

3.2 加強培訓(xùn)，逐級落實，切實保證項目組織落實到位。建立健全縣、鄉(xiāng)實施地點技術(shù)人員培訓(xùn)機制，實現(xiàn)了縣級對鄉(xiāng)鎮(zhèn)技術(shù)員物聯(lián)網(wǎng)遠程專家診斷指導(dǎo)系統(tǒng)的初級培訓(xùn)。

3.3 整合資源，切實增強項目實施的資金保障。為使物聯(lián)網(wǎng)遠程專家診斷指導(dǎo)系統(tǒng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用項目實施到位，我們組織全縣有能力的種植、養(yǎng)殖專業(yè)合作社到外地參觀學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)外地的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的先進技術(shù)經(jīng)驗，同時整合國家農(nóng)業(yè)示范園項目籌措資金，保證項目的資金落實。

4 搭建遠程智能監(jiān)測平臺的建議

4.1 合理分配投入資金。物聯(lián)網(wǎng)遠程專家診斷指導(dǎo)系統(tǒng)包括軟、硬件兩部分組成，前期實施面積小，單位面積費用相對較高，農(nóng)民投入意愿不大。所以在物聯(lián)網(wǎng)在廣泛應(yīng)用的今天，省市各級農(nóng)業(yè)部門要把推進農(nóng)業(yè)信息化作為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性措施來抓，充分整合優(yōu)化現(xiàn)有資源，根據(jù)需要增加財政投入，重點保證農(nóng)業(yè)信息應(yīng)用推廣、信息化培訓(xùn)、物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用等方面的資金。積極爭取財政資金的支持，建立穩(wěn)定、長效的多元化投入機制。

4.2 開發(fā)優(yōu)質(zhì)的農(nóng)業(yè)專用傳感器。目前我國農(nóng)用傳感器種類不到世界的10%，國產(chǎn)化率低、缺乏市場規(guī)模效應(yīng)。在覆蓋面、適用性等方面還有很大提升空間。而且，國內(nèi)產(chǎn)農(nóng)用傳感器良莠混雜，質(zhì)量參差不齊，性能不夠穩(wěn)定，使得監(jiān)測數(shù)據(jù)不夠準確，又沒有權(quán)威的評價標準，因此農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者很難依賴物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。農(nóng)用傳感器、控制器在設(shè)施農(nóng)業(yè)小環(huán)境中工作的穩(wěn)定性差，在設(shè)施農(nóng)業(yè)高溫高濕的環(huán)境下，工作一段時間后出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集不準確、元件壽命變短、控制出錯等問題發(fā)生。建議有關(guān)部門針對設(shè)施農(nóng)業(yè)使用的傳感器制定相應(yīng)標準，為以后購買適用于設(shè)施農(nóng)業(yè)的采集、控制設(shè)備提供依據(jù)。

4.3 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的精準控制問題。目前應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)的卷簾機大多是上推式卷簾機，卷簾過程中由于卷簾軸受到的扭矩不平衡，使遠離動力一端卷不到位，不能精確自動控制的問題。建議科研院校開發(fā)出適用于現(xiàn)代溫室生產(chǎn)用的卷簾機等能精準控制的設(shè)施。

4.4 系統(tǒng)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)的利用問題。項目實施后，服務(wù)器記錄了每個棚室20萬個土壤水分、溫度，空氣溫度、濕度和光照數(shù)據(jù)，如何利用這些數(shù)據(jù)，為作物生長、溫室建造創(chuàng)建數(shù)據(jù)依據(jù)，構(gòu)建“地氣”生產(chǎn)應(yīng)用參數(shù)模型，實現(xiàn)有真正意義的科學(xué)決策和智能控制，還需要技術(shù)人員進行不懈的探索。