曾曦

[摘 要]設(shè)施農(nóng)業(yè)是擺脫農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對于外界環(huán)境和資源的依賴性的重要手段。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可通過互聯(lián)網(wǎng)與感知系統(tǒng)的結(jié)合，進行物品間的信息實時共享。隨著我國工業(yè)化、城市化的進程逐步加快，環(huán)境承載壓力和自然資源的制約越來越突出，在此背景下，將設(shè)施農(nóng)業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)合理結(jié)合，可以極大地降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、提高作物產(chǎn)量與資源利用率，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供穩(wěn)定保障。

[關(guān)鍵詞]農(nóng)業(yè)科技;物聯(lián)網(wǎng);設(shè)施農(nóng)業(yè)

[中圖分類號]S316 [文獻標識碼]A

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是一個綜合性和復雜性的系統(tǒng)，其涉及領(lǐng)域眾多，如農(nóng)學、計算機學、通信學以及電子學等，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的具體應用。在設(shè)施農(nóng)業(yè)中，可以采用各類感知技術(shù)和傳感器設(shè)備來采集生產(chǎn)過程中的農(nóng)作物生長環(huán)境等相關(guān)信息，再利用移動通信等技術(shù)進行實時傳輸與整合，最終通過自動化和遠程控制來實現(xiàn)農(nóng)業(yè)管理的智能化、集約化、高效化。

1 物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應用優(yōu)勢

1.1 提高農(nóng)業(yè)工作者的工作舒適度和工作效率

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以將種植生產(chǎn)區(qū)內(nèi)的所有農(nóng)業(yè)設(shè)施的監(jiān)測信息和設(shè)備的控制信息集中起來，工作人員只通過遠程操作即可有效控制與管理，極大地減輕了農(nóng)業(yè)工作者的工作負擔，提高了工作效率。

1.2 提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可對作物的生長環(huán)境進行全過程的實時監(jiān)測，以此保證作物生長在一個良好安全的環(huán)境之中。該技術(shù)的應用一定程度上減少了病蟲害的發(fā)生與化學農(nóng)藥的使用，提高了農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)與產(chǎn)量，從源頭上增加了此類農(nóng)產(chǎn)品的市場競爭能力。

1.3 節(jié)約自然資源

通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，可以實現(xiàn)對于土壤水分、土壤肥力及酸堿度等參數(shù)的精確控制，再加上噴灌、滴灌這類灌溉措施，極大程度提高了自然資源的利用效率，降低了傳統(tǒng)人工操作的成本。

1.4 有利農(nóng)產(chǎn)品安全溯源

在農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)期間，可通過傳感器、監(jiān)測設(shè)備等設(shè)備自動錄入作物各階段的生長狀態(tài)、人員種植操作等信息，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的實時監(jiān)測和管理。與此同時，也可利用射頻識別技術(shù)對供應鏈的每一個節(jié)點進行有效的標識，從而對供應鏈中食品原料、加工、包裝、貯藏、運輸、銷售等環(huán)節(jié)進行示蹤與追溯，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，并進行妥善處理。

2 物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應用現(xiàn)狀

2.1 大棚溫控中的應用

在設(shè)施大棚中，通過溫度、濕度、日照數(shù)、風速等多種無線傳感器，可對其中農(nóng)作物的生長環(huán)境參數(shù)進行實時采集與分析，實行全過程數(shù)據(jù)化管理。再依照數(shù)據(jù)分析結(jié)果，智能化地開啟或者關(guān)閉特定系統(tǒng)。

2.2 智能灌溉系統(tǒng)中的應用

在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)民多是“憑經(jīng)驗”進行灌溉，缺乏標準的指導，因此常導致灌溉量與實際需水量相比，較多或者較少，阻礙了作物的正常生長。隨著物聯(lián)網(wǎng)的深入發(fā)展，生產(chǎn)上可以通過土壤溫濕度和土壤pH等傳感器的綜合利用，結(jié)合該農(nóng)作物生長過程中的需水量和土壤酸堿性喜好等特點進行精準灌溉，既實現(xiàn)了農(nóng)作物的適時適量灌溉，又節(jié)約了水資源，達到節(jié)約增產(chǎn)的目的。

2.3 蟲害監(jiān)測控制中的應用

對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中蟲害的監(jiān)測與控制問題，可采用多種害蟲監(jiān)測傳感器來解決。在生產(chǎn)中，可依據(jù)對害蟲群密度發(fā)熱獲取，結(jié)合傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)，采用計算機視覺技術(shù)、聲音信號技術(shù)、傳感器技術(shù)、雷達技術(shù)、遙感技術(shù)等，對不同種類的害蟲進行自動監(jiān)測和計數(shù)。

2.4 設(shè)施養(yǎng)殖中的應用

在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，可采用智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要利用一系列傳感器對水體溫度、pH、溶解氧、鹽度、濁度、氨氮含量等對水產(chǎn)品生長有重大影響的水質(zhì)及環(huán)境參數(shù)進行實時采集和監(jiān)測。再根據(jù)收集到的不同的數(shù)據(jù)情況，智能化地控制、操作設(shè)備，使其形成一個科學且適宜的養(yǎng)殖環(huán)境。其中pH值、溫度、溶解氧以及水位等環(huán)境參數(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測中使用最為廣泛，監(jiān)測效果較好，精確度較高。

在禽畜養(yǎng)殖方面，可通過各類傳感器對家禽家畜的養(yǎng)殖環(huán)境、行為特征以及生長健康狀況進行實時監(jiān)測，以精細養(yǎng)殖為目標，最終實現(xiàn)養(yǎng)殖的智能生產(chǎn)和自動化管控。目前，針對家畜養(yǎng)殖有較多的開發(fā)與研究，王冉等人設(shè)計開發(fā)了一套可對畜禽舍環(huán)境參數(shù)進行實時監(jiān)測，并根據(jù)其設(shè)定的指標來智能化控制畜禽舍中相關(guān)設(shè)備的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。林惠強等人針對目前各飼養(yǎng)場無法實時獲取動物行為特征和健康狀況的情況，提出了一種利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳送動物信息的方法，解決了無法實時傳輸飼養(yǎng)動物生理特征信息的問題。

3 物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應用瓶頸

3.1 設(shè)備成本過高

信息技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)的應用前景雖然十分廣闊，但是其建設(shè)投入巨大，維持成本較高，回報期長。高昂的建設(shè)費用限制了其在農(nóng)業(yè)中的應用與發(fā)展。因此，要達到信息化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)目標，還需要各組織機構(gòu)加大相關(guān)設(shè)備的研發(fā)力度，提高整體性能，降低設(shè)備成本，同時也需要國家出臺更多惠民政策對建設(shè)現(xiàn)代信息化農(nóng)業(yè)進行補貼。

3.2 缺乏技術(shù)標準化體系的構(gòu)建

我國目前尚未出現(xiàn)公認的、合理的、權(quán)威的技術(shù)標準化體系。如，設(shè)施種植的同一作物，在不同的生長發(fā)育時期，對環(huán)境條件的要求也不同。針對這些不同植物或同一植物的不同生長發(fā)育階段，具體所需的水、肥、光、熱等需求參數(shù)，應有一套標準化的操作體系。

3.3 應用設(shè)備開發(fā)不足

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用中，傳感器是核心。但是目前我國的農(nóng)用傳感器功能單一，特色性低，準確性不高，市場份額占有率低，大部分依賴進口。而且，目前農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)用在數(shù)據(jù)監(jiān)測上的較多，而用于智能控制上的產(chǎn)品寥寥無幾，其中主要原因就是因為缺少相關(guān)的軟件產(chǎn)品研究與開發(fā)。

3.4 盈利模式尚不明確，投資風險較大

當前，我國的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用較少，缺乏一套清晰的可行性方案。因此，仍需要各組織及科研機構(gòu)去深入探索和研究農(nóng)業(yè)信息化的應用模式，加快農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用基地的建設(shè)，擴大物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應用規(guī)模和范圍，以及建立一個合理的且具有活力的互利互惠機制，減小投資風險。

3.5 農(nóng)業(yè)從業(yè)者的文化素質(zhì)不高

現(xiàn)階段我國農(nóng)業(yè)從業(yè)者的文化素質(zhì)普遍偏低，接受新鮮事物的能力和學習能力相對較弱，但物聯(lián)網(wǎng)這項技術(shù)對從業(yè)者的專業(yè)能力和知識水平要求較高，既要求掌握農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)知識，又要求對信息技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)有所涉獵。因此，在實際的農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，達到標準要求的企業(yè)及組織較少，致使目前物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的推廣應用不足，嚴重制約了農(nóng)業(yè)信息化產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

4 展望

隨著我國信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，未來物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應用將會越來越廣泛。但就目前情況來說，物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應用仍停留在初級階段，存在著關(guān)鍵技術(shù)不先進，應用集成體系不成熟、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用標準不完善，以及專業(yè)技術(shù)與人才的匱乏等一系列問題。這些問題仍需要我們不斷地去探索和研究，相信通過政府的合理引導，相關(guān)研究機構(gòu)的開發(fā)創(chuàng)新，媒體的宣傳科普，我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)信息化產(chǎn)業(yè)必將擁有一片光明前景，農(nóng)業(yè)全智能化指日可期。

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