物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用與發(fā)展

劉秋廷

(貴陽市烏當(dāng)區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，貴州貴陽 550018）

當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和現(xiàn)代化發(fā)展水平逐年提高，通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，加快推動(dòng)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向數(shù)字農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)方向轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)集約、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)和安全發(fā)展目標(biāo)，加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化，提高農(nóng)業(yè)質(zhì)量效益和農(nóng)業(yè)國際競爭力水平，促進(jìn)農(nóng)業(yè)大國向農(nóng)業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，建設(shè)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)具有非常深遠(yuǎn)而重大的意義。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效，保障農(nóng)產(chǎn)品安全，促進(jìn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有積極重要的作用，因此，針對國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用案例進(jìn)行了簡要分析和介紹。

1 定義

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具體來說，就是運(yùn)用各類傳感器、射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）、視覺采集終端等感知設(shè)備，廣泛地采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度、濕度、pH值、光合有效輻射及CO2濃度等環(huán)境參數(shù)，通過建立農(nóng)作物生長數(shù)據(jù)模型，利用傳感設(shè)備、無線通信終端及遠(yuǎn)程智能控制裝置等現(xiàn)代信息傳輸通道，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程控制、農(nóng)事管理、可視化遠(yuǎn)程診斷及災(zāi)變預(yù)警等智能管理，使農(nóng)作物處于最佳的生長環(huán)境，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)集約、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)和安全的目標(biāo)［1］。

2 發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

受地理環(huán)境差異、地區(qū)發(fā)展不平衡和政策導(dǎo)向性作用等因素的影響，我國在農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究、應(yīng)用規(guī)模上較歐洲、美國、日本和以色列等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)仍處于相對較低的水平，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用和推廣普及還在不斷地開發(fā)和發(fā)展中。目前，歐、美、日等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的研究、應(yīng)用和發(fā)展模式日趨成熟，通過導(dǎo)入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在規(guī)模化農(nóng)場中已基本實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細(xì)化控制和管理，達(dá)到降低人工和投入成本，提高生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量的目的。李雁星提到目前美國在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用研究和推廣及開發(fā)應(yīng)用方面正逐漸向小型化、智能化、嵌入式和農(nóng)業(yè)移動(dòng)化的方向轉(zhuǎn)變［2］，其中較為典型的應(yīng)用案例是英特爾公司通過在葡萄園基地安裝一定數(shù)量的物聯(lián)網(wǎng)傳感器，對土壤溫度、濕度、CO2濃度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和檢測，以確保葡萄可以按照設(shè)定的最佳參數(shù)生長，率先在俄勒岡建立了世界上第一個(gè)無線葡萄園。美國的Illuminum Greenhouses 公司通過太陽能供電的物聯(lián)網(wǎng)傳感器實(shí)現(xiàn)了溫室光照、氣壓、濕度和溫度等信息的自動(dòng)采集，數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)通風(fēng)、補(bǔ)光、調(diào)節(jié)溫濕度等措施；和美國一樣，德國、荷蘭等歐洲發(fā)達(dá)國家高度重視物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究和推廣應(yīng)用。歐盟也是世界范圍內(nèi)第一系統(tǒng)提出物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和管理計(jì)劃的機(jī)構(gòu)。李瑾等提到，在工業(yè)4.0 戰(zhàn)略框架下，德國通過突破重點(diǎn)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，在“互聯(lián)網(wǎng)+”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域逐步形成了以農(nóng)用智能裝備為主導(dǎo)的“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)機(jī)智造模式，農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)進(jìn)入信息技術(shù)熟化、產(chǎn)業(yè)化和專業(yè)化發(fā)展階段［3］。荷蘭通過借助歐洲先進(jìn)的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)施溫室革命，建立了高效的溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，超80%以上的農(nóng)業(yè)種植者通過計(jì)算機(jī)就能實(shí)現(xiàn)溫室智能控制，成為世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化、智能化、自動(dòng)化程度較為領(lǐng)先的國家。日本、以色列等亞洲國家的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)同樣高度發(fā)達(dá)：在日本，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)被列入日本政府計(jì)劃，截至目前，全日本有超50%以上的農(nóng)戶選擇使用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)科技成果的轉(zhuǎn)化率高達(dá)75%，其對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究主要集中在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)研究和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究2個(gè)方面；以色列更是世界農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用最為領(lǐng)先，農(nóng)業(yè)信息化、自動(dòng)化及精細(xì)化發(fā)展最為明顯的國家，以色列作為世界上人均耕地面積不足0.05 hm2、人均水資源占有量不足400 m3的資源匱乏國家，通過利用計(jì)算機(jī)滴灌技術(shù)打造節(jié)水農(nóng)業(yè)、通過感應(yīng)技術(shù)實(shí)施保護(hù)地栽培、實(shí)施自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品規(guī)范化儲(chǔ)運(yùn)等措施，發(fā)展成為歐洲最大的瓜果、蔬菜出口國，被譽(yù)為“歐洲果籃”。

2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用始于20世紀(jì)90 年代，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件相對較好的北京、浙江、江蘇和福建等地區(qū)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展已具一定的規(guī)模和基礎(chǔ)。其中，北京京福藝農(nóng)農(nóng)業(yè)科技有限公司、北菜園等已將無線傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)種植溯源技術(shù)、遠(yuǎn)程種植管理和遠(yuǎn)程智能化自動(dòng)控制等技術(shù)全面地運(yùn)用到了農(nóng)產(chǎn)品種植的現(xiàn)代化生產(chǎn)管理過程中；南京遠(yuǎn)拓科技有限公司為農(nóng)場開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已將溫度、濕度和光照等類型的傳感器布進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)大棚中，利用傳感器采集數(shù)據(jù)和進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，工作人員憑著計(jì)算機(jī)或手機(jī)就可實(shí)現(xiàn)對蔬菜種植情況的了解和管理；浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈等數(shù)字技術(shù)，通過在蔬菜基地接入空氣溫度、溫度、土壤溫度、土壤水分、光照、CO2、葉面溫度、莖稈微變化和溫室小管家等傳感設(shè)備，能精確采集蔬菜大棚的環(huán)境信息和植物生理數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)可上傳至智慧云平臺(tái)，通過網(wǎng)頁設(shè)置傳感器上下限數(shù)值，控制風(fēng)機(jī)、內(nèi)外遮陽、水肥等設(shè)備，保證蔬菜最佳生長環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域農(nóng)情信息自動(dòng)化精細(xì)化管理、遠(yuǎn)程監(jiān)測、全程溯源的智能化模式，使農(nóng)事操作者從繁重的人工管理作業(yè)中解放出來，坐在電腦前，即可通過網(wǎng)頁或手機(jī)App 輕松掌握各基地情況；俞大清對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在溫室設(shè)施辣椒種植中的應(yīng)用情況調(diào)查分析結(jié)果表明：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在設(shè)施農(nóng)業(yè)，對增加作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)、調(diào)節(jié)作物生物量和作物生長周期具有較好的實(shí)施應(yīng)用效果［4］，通過應(yīng)用在溫室辣椒種植生產(chǎn)中，可降低節(jié)水灌溉成本、降低施肥、減少溫室污染物排放、改善環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)降低病蟲害發(fā)生率10%以上、降低勞動(dòng)力成本25%以上及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率30%以上。

2.3 貴州省智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在貴州省內(nèi)逐步得到一定的推廣應(yīng)用，但是由于貴州省國土面積92.5%都是山地，貴州省土地面積中，耕地占農(nóng)用面積的比例約為29.5%，存在耕地面積較小、質(zhì)量不高、耕地后備資源不足、生產(chǎn)規(guī)模小、穩(wěn)定性和可控程度偏低的現(xiàn)狀，致使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在貴州省的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的規(guī)模化應(yīng)用較發(fā)達(dá)地區(qū)仍然較小。為進(jìn)一步深入推進(jìn)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)革命和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程，自2018 年起，貴州省委、省政府提出了縱深推進(jìn)33.33 hm2以上壩區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重大政策舉措。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至目前貴州省共有33.33 hm2以上壩區(qū)1 725 個(gè)，涉及86 個(gè)縣（市、區(qū)）、854 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)4 700 個(gè)村，其種植土地面積32.57萬公頃，占全省耕地面積的7.2%，平均每個(gè)壩區(qū)的種植面積為188.80 hm2［5］，其中設(shè)施大棚約5 621 萬平方米（貴陽市蔬菜育苗大棚9.5 萬平方米、生產(chǎn)大棚47.4 萬平方米），隨著壩區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的縱深推進(jìn)，設(shè)施農(nóng)業(yè)投入不斷加大，為農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的發(fā)展應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。根據(jù)貴州省信息中心2018 年組織開展的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專題調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在貴州省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日趨廣泛，應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋蔬菜、茶葉、畜禽及獼猴桃等農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，應(yīng)用技術(shù)包括田間氣象預(yù)測、災(zāi)變預(yù)警、遠(yuǎn)程控制及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯等，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正由初級(jí)發(fā)展向高級(jí)方向過渡，參與使用的企業(yè)越來越多，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正日益成為政府、高校、科研院所及企業(yè)高度關(guān)注的熱點(diǎn)，成為科研、應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)化相結(jié)合的一支生力軍。例如，羅甸縣郎當(dāng)種養(yǎng)殖專業(yè)合作社的火龍果種植基地，采取自動(dòng)化農(nóng)機(jī)具設(shè)備、種植物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等先進(jìn)手段，通過生產(chǎn)過程的數(shù)字化管理，對田間作業(yè)、投入品使用及果品品質(zhì)等進(jìn)行分析改進(jìn)，建立起標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)體系，制定科技種植解決方案，輻射周邊地區(qū)的種植者，樹立品牌和質(zhì)量意識(shí)，品質(zhì)和供應(yīng)雙穩(wěn)定帶來銷量和價(jià)格提高，給項(xiàng)目周邊輻射區(qū)的廣大種植戶帶來巨大的經(jīng)濟(jì)收入。恒大地利集團(tuán)蔬菜培育中心的智能化全程管理蔬菜培育系統(tǒng)，主要從物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測、肥水智能控制及溫濕度智能控制、光照智能控制等方面建設(shè)現(xiàn)代化的蔬菜種植大棚，積極探索現(xiàn)代化育苗、無土栽培等新型蔬菜生產(chǎn)種植模式，大量節(jié)省人力資源，提高蔬菜品質(zhì)和產(chǎn)量，帶動(dòng)貧困農(nóng)戶增收。貴州卓豪農(nóng)業(yè)科技股份有限公司建設(shè)的農(nóng)業(yè)信息化管理平臺(tái)（App）及配套物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施（三岔基地、沐恩寺基地）；盤州刺梨產(chǎn)業(yè)發(fā)展項(xiàng)目基于區(qū)塊鏈技術(shù)建設(shè)從“田間到餐桌”的全環(huán)節(jié)追溯系統(tǒng)；望謨縣牛犇谷跑山肉牛養(yǎng)殖項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖、屠宰、運(yùn)輸、加工及銷售的全程透明化管理等，均在貴州省農(nóng)業(yè)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中起到了良好的示范和帶動(dòng)作用。

3 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的持續(xù)高速發(fā)展，提高農(nóng)產(chǎn)品綜合產(chǎn)出效益，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全越來越受到黨和政府及人們的高度重視。大量研究和實(shí)踐應(yīng)用證明，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效，保障農(nóng)畜產(chǎn)品安全，促進(jìn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有積極重要作用。因此，建議政府有關(guān)部門應(yīng)積極探索農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展模式，為促進(jìn)鄉(xiāng)村振興，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收，壯大農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)提供現(xiàn)代信息技術(shù)支撐。