大興安嶺東麓日光溫室農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的調(diào)查初報(bào)

周彥斌 陳申寬

1. 扎蘭屯職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古 扎蘭屯 162650 2. 呼倫貝爾申寬生物技術(shù)研究所，內(nèi)蒙古 扎蘭屯 162650

我國(guó)經(jīng)過(guò)十幾年的研究和推廣，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中已初步得到示范性嘗試和應(yīng)用。整體來(lái)說(shuō)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用水平和其與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的契合度提升方面都取得了較好的成效，但是在普及推廣中也存在著諸多亟待解決的突出問(wèn)題，尤其是在大興安嶺東麓寒冷地區(qū)日光溫室中的應(yīng)用推廣，更有其特殊性，本文就這些問(wèn)題嘗試探討解決的對(duì)策。

1 發(fā)展現(xiàn)狀

自1999 年麻省理工學(xué)院提出物聯(lián)網(wǎng)的最初概念以來(lái)，全球科研院所、高校、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟均致力于物聯(lián)網(wǎng)的體系和應(yīng)用研究，取得了豐碩的成果。美國(guó)大農(nóng)場(chǎng)成為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的引領(lǐng)者，將傳感器技術(shù)、GPS 系統(tǒng)、CORS 基站、RTK 等多種高新技術(shù)投入應(yīng)用[1]；荷蘭85%以上的溫室大棚中使用了自動(dòng)化控制管理系統(tǒng)，已開(kāi)發(fā)出可識(shí)別果蔬成熟度的智能機(jī)械；澳大利亞、以色列、日本等也分別在精準(zhǔn)生產(chǎn)、智能控制、智能監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)展。我國(guó)自2010年以來(lái)，高度重視物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，在很多省份開(kāi)展了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)和示范性應(yīng)用，其中北京、黑龍江和浙江等發(fā)展比較迅速。

2 推廣應(yīng)用現(xiàn)狀

日光溫室主要為作物種植、動(dòng)物養(yǎng)殖提供局部的、環(huán)境變量相對(duì)可控的生產(chǎn)空間。我國(guó)日光溫室面積已推廣86.67 萬(wàn)hm2，占溫室和大棚等設(shè)施園藝面積的52%，其中80%位于北方。日光溫室利用太陽(yáng)能，在北緯33 度至43 度寒冷地區(qū)可以實(shí)現(xiàn)蔬菜越冬生產(chǎn)，對(duì)北方地區(qū)的冬季蔬菜供應(yīng)，調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有重要的意義[2]。隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入研究和發(fā)展，科研院所、農(nóng)業(yè)院校和物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)推出若干系統(tǒng)化的日光溫室智能化解決方案，并在一定范圍內(nèi)進(jìn)行示范推廣，如天津市武清區(qū)張莊鎮(zhèn)的智慧農(nóng)業(yè)生態(tài)園、江蘇省句容市新天地現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)、江蘇省鎮(zhèn)江市萬(wàn)山紅遍園區(qū)[3]、湖北省十堰市柳坡鎮(zhèn)生態(tài)農(nóng)業(yè)科技園等都取得了積極的示范效應(yīng)。全國(guó)建設(shè)百個(gè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范基地，為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在日光溫室中的推廣注入了極強(qiáng)的動(dòng)力，但從推廣面積上來(lái)看，規(guī)模仍然非常小，普及比例不高，尤其是在東北地區(qū)，日光溫室的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用較少，有著極大的研究和推廣空間。

3 大興安嶺東麓日光溫室生產(chǎn)的特點(diǎn)

大興安嶺東麓大體屬于溫帶季風(fēng)氣候，但由于緯度高，冬季寒冷漫長(zhǎng)，冬季平均氣溫在-20 ℃左右，光照時(shí)間較短；夏季溫暖而短促，晝夜溫差較大，氣候濕潤(rùn)。特有的自然條件使東北地區(qū)日光溫室生產(chǎn)也具有自己的特點(diǎn)：一是保暖設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)維成為生產(chǎn)成本的重要組成部分；二是可生產(chǎn)作物品類(lèi)受季節(jié)性影響非常明顯；三是日光溫室產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益受市場(chǎng)影響巨大。另外，受到低溫寡照、冬春季節(jié)寒流、霜霉病害和特有環(huán)境的蟲(chóng)害影響[4]，大興安嶺東麓地區(qū)日光溫室生產(chǎn)需要解決的問(wèn)題很多，需要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者精心策劃、精心管理，關(guān)注市場(chǎng)需求，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。否則，稍有疏忽，便會(huì)造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

4 大興安嶺東麓日光溫室推廣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)存在的問(wèn)題

受東北地區(qū)自然環(huán)境的影響，在大興安嶺東麓推廣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)存在著國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推廣應(yīng)用的共性問(wèn)題，也存在個(gè)性問(wèn)題。

4.1 基礎(chǔ)設(shè)施薄弱是最大短板

大興安嶺東麓日光溫室生產(chǎn)受季節(jié)性影響較大，絕大多數(shù)日光溫室在冬季會(huì)處于停產(chǎn)或半停產(chǎn)狀態(tài)，日光溫室在其他季節(jié)提供輔助加溫和增加光照作用。受成本意識(shí)影響，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者配備機(jī)械化、自動(dòng)化設(shè)備的積極性不高，導(dǎo)致日光溫室現(xiàn)有設(shè)備比較簡(jiǎn)易，環(huán)境指標(biāo)控制能力缺失。大部分日光溫室只配備人工作業(yè)的保暖設(shè)施、加熱設(shè)備和灌溉設(shè)施，機(jī)械化、自動(dòng)化程度非常低。溫濕度控制、光照控制、通風(fēng)控制、C O2濃度控制、水肥一體化灌溉系統(tǒng)等環(huán)境控制設(shè)施的缺位，導(dǎo)致日光溫室生產(chǎn)作業(yè)中人工成本驟增，同時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和精準(zhǔn)化生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度應(yīng)用離不開(kāi)日光溫室裝備的機(jī)械化和自動(dòng)化，缺失了自動(dòng)化設(shè)備支撐，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用只能停留在信息感知、信息傳輸和信息處理的層面，無(wú)法進(jìn)行設(shè)備智能控制和生產(chǎn)環(huán)境的精準(zhǔn)控制。

4.2 投入成本與產(chǎn)出效益不對(duì)稱(chēng)無(wú)法催生源動(dòng)力

在大興安嶺東麓日光溫室中實(shí)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，要解決3 個(gè)方面的投入問(wèn)題：一是基礎(chǔ)設(shè)施的配套建設(shè)，這需要對(duì)現(xiàn)有日光溫室功能進(jìn)行革命性改造，需要大量的資金投入，尤其是對(duì)取暖和保暖方面的考量；二是智能化系統(tǒng)的建設(shè)，受各種因素影響，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的硬件建設(shè)和軟件平臺(tái)投入成本極高；三是智能系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的技術(shù)人員投入和設(shè)備維修成本也是不容忽略的重要部分。相對(duì)于投入的成本而言，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用節(jié)約了多少人工成本、節(jié)約了多少運(yùn)營(yíng)中的水肥成本、產(chǎn)品產(chǎn)量提高了多少、產(chǎn)品品質(zhì)改善了多少這些指標(biāo)，計(jì)算起來(lái)很不容易，成本與效益的計(jì)算往往需要多個(gè)生產(chǎn)周期的數(shù)據(jù)分析，但對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)，直觀的效益才是刺激投入的源動(dòng)力。

4.3 對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)存在誤區(qū)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大規(guī)模研究和推廣僅是近幾年才開(kāi)始的，很多的研究成果仍停留在測(cè)試和示范層面，距離普及應(yīng)用還有一段距離，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者很難理解深?yuàn)W的理論體系和技術(shù)架構(gòu)。東北地區(qū)整體經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展緩慢，現(xiàn)階段，青壯年勞動(dòng)力進(jìn)城務(wù)工、求學(xué)、創(chuàng)業(yè)的比例仍舊很高，在農(nóng)村從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人以中老年人和婦女為主，對(duì)新生事物的接受能力較差，缺乏科學(xué)的投資規(guī)劃和創(chuàng)新精神。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于絕大多數(shù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)，仍是充滿(mǎn)神秘感的存在，敬而遠(yuǎn)之的心理占據(jù)主要地位，沒(méi)有眼見(jiàn)為實(shí)的案例，很難讓他們產(chǎn)生嘗試的想法。即便是部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者部署了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，也會(huì)由于認(rèn)識(shí)的誤區(qū)要么過(guò)度夸大系統(tǒng)的作用盲目減少人工干預(yù)，要么過(guò)度懷疑系統(tǒng)的作用而無(wú)法發(fā)揮智能管理的優(yōu)勢(shì)。

4.4 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可操作性差

很多的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)，盡可能考慮到應(yīng)用場(chǎng)景的復(fù)雜性和特殊性，試圖以一個(gè)系統(tǒng)之力解決諸多應(yīng)用中的問(wèn)題，從而導(dǎo)致系統(tǒng)架構(gòu)龐大，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者望而卻步。實(shí)際應(yīng)用中，針對(duì)某一類(lèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)，只需要使用其中一部分功能即可滿(mǎn)足智能生產(chǎn)需求，而“多余的”部分反而成了累贅。對(duì)于未經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)、缺乏信息系統(tǒng)掌控能力的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)，“大而全”的應(yīng)用系統(tǒng)體驗(yàn)感較差，反而簡(jiǎn)易的“傻瓜式”親和力強(qiáng)的應(yīng)用系統(tǒng)，更適合于有需求的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者。

4.5 復(fù)合型農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才的極度缺乏

隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才的培養(yǎng)規(guī)模也大幅擴(kuò)張，全國(guó)各類(lèi)院校紛紛開(kāi)設(shè)各層次物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才的培養(yǎng)工作并不斷擴(kuò)大招生規(guī)模，在一定程度上緩解了物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的人才需求，但復(fù)合型農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才的培養(yǎng)仍極度缺乏。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才培養(yǎng)仍是以工科人才培養(yǎng)為主要方向，實(shí)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專(zhuān)項(xiàng)人才培養(yǎng)的只有江蘇農(nóng)林職業(yè)學(xué)院等幾所高校。在現(xiàn)實(shí)工作中，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究與應(yīng)用推廣，離不開(kāi)既懂得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)又懂得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各個(gè)層次的復(fù)合型人才的支撐。

5 對(duì)策

目前，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是處于藍(lán)海區(qū)的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣和普及是國(guó)家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要組成部分。對(duì)于東北地區(qū)來(lái)說(shuō)，日光溫室產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；⒅悄芑?，能夠一定程度緩解高寒地區(qū)蔬菜、畜禽、水產(chǎn)的供給壓力，也是調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要舉措。在大興安嶺東麓日光溫室中推廣應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，一是要解決本文所提到的幾個(gè)共性與個(gè)性問(wèn)題；二是需要相關(guān)部門(mén)在日光溫室產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和集約化發(fā)展方面給予政策和資金方面的支持，夯實(shí)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)；三是要培育農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的新業(yè)態(tài)，規(guī)范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高設(shè)備穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)適用性，降低建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本；四是要加快進(jìn)行農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)，提升農(nóng)業(yè)信息服務(wù)能力，提供可適性的數(shù)據(jù)參考模型，幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者進(jìn)行生產(chǎn)決策。