物聯網與現代農業

摘 要 農業是國民經濟建設與發展的基礎。我國隨著人口增長，生活質量提高，對糧食及農產品的需求也越來越大，質量要求越來越高。而我們是13億多人口大國，吃穿問題必須靠自給。要實現中國夢，必須提高農業效率，把勞動力從繁重的農業勞務中解放出來。智能農業應運而生，物聯網技術逐漸在農業生產管理中得到應用。

關鍵詞 物聯網 物聯網技術 農業 現代農業

一、物聯網概述

1、物聯網的定義

物聯網（The Internet of Things）是將所有物品通過各種信息傳感設備，如射頻識別裝置、基于光聲電磁的傳感器、3S技術、激光掃描器等各類裝置與互聯網結合起來，實現數據采集、融合、處理；并通過操作終端實現智能人識別和管理。在這個網絡中，物品能夠彼此進行“交流”，而無需人的干預。

簡單地說，物聯網就是“物物相連的互聯網”，是各行各業的智能化。這包含兩層意思：第一，物聯網是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算、泛在網絡的融合應用，被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。

物聯網技術在農業中的應用，既能改變粗放的農業經營管理方式，也能提高動植物疫情疫病防控能力，確保農產品質量安全，引領現代農業發展。

2、物聯網技術是發展現代農業的重要支撐

現代農業發展面臨著資源、環境、市場等多重約束。大力發展農業信息化，推動信息技術與傳統農業深度融合，不斷提高農業生產經營的標準化、智能化、集約化、產業化和組織化水平，努力提升資源利用率、勞動生產率和經營管理效率，是我國農業突破約束，控制農產品質量，實現產業升級的根本出路。

物聯網技術是現代信息技術的新生力量，是推動信息化與農業現代化融合的重要切入點，也是推動我國農業向“高產、優質、高效、生態、安全”發展的重要驅動力。農業物聯網技術集成先進傳感器、無線通訊和網絡、輔助決策支持與自動控制等高新技術，可以實現對農業資源環境、動植物生長等的實時監測，獲取動植物生長發育狀態、病蟲害、水肥狀況以及相應生態環境的實時信息，并通過對農業生產過程的動態模擬和對生長環境因子的科學調控，達到合理使用農業資源、降低成本、改善環境、提高農產品產量和質量。

二、物聯網在我國農業領域中應用現狀

1、物聯網在我國農業領域中的探索

近年來，在政府、科研機構及企業的共同推動下，部分地區在農業物聯網技術應用方面進行了積極的探索，已取得初步成效。他們利用溫度、濕度、氣敏、光照等多種傳感器對蔬菜生長過程進行全程數據化管控，保證蔬菜生長過程綠色環保、有機生產。也有地方通過物聯網技術，對農作物生長、畜禽和水產養殖等進行監測，可實現準確感知、及時反饋，提升農業決策指揮水平。有的地方應用物聯網技術改造傳統農業，可實現對農業用藥、用水、用肥、用工狀況的精確控制，減少浪費，促進農業節本增效。

2013年5月，農業部啟動農業物聯網試驗工程，選擇有一定工作基礎的天津、上海、安徽三省市率先開展試點試驗工作，具體為：天津設施農業與水產養殖物聯網試驗區、上海農產品 質量安全監管試驗區、安徽大田生產物聯網試驗區。

在上海市嘉定區，已經使用物聯網技術記錄哈密瓜生長基礎數據，開展“智慧農業”試點；在天津有二十多個農業物聯網基地開始全面建設，原本風吹日曬的辛苦活，如今輕點鼠標就可以完成。在津南區葛沽鎮農業科技園區可以看到，大棚中央安裝著一個傳感器系統，可以實時地將數據傳輸給智能控制系統，系統分析完數據后自動控制大棚的保溫簾、塑料膜和滴灌，從而調節作物的生長環境。以種植溫室草莓為例，物聯網技術進行的科學化田間管理可以提前草莓的上市期，精細化地管理草莓的含糖量和大小。降低了農藥的使用量，農產品的安全問題有了源頭性的根本保障。

以前對溫室大棚作物的田間管理依靠經驗，物聯網技術則可以對作物生長進行科學化、信息化和精細化管理。用農戶的話說，物聯網就像給農田裝了“千里眼”和“順風耳”，棚室溫濕度、光照等細微變化都能傳到電腦和手機上?！耙郧斑@五十個大棚至少需要十個人半小時同時工作，現在五十個棚同時管理的話，一個人不到一分鐘就可以同時控制住了。一鍵就可以澆水、通風、施肥，溫度、光照度等，都可采取自動控制?！?/p>

2、物聯網技術在農業領域應用中存在的問題

目前，物聯網技術在農業領域應用涵蓋了農業資源利用、農業生態環境監測、農業生產經營管理和農產品質量安全監管，并在政策扶持、技術研發、示范應用、人才培養等方面積累了一定的經驗。但農業物聯網技術應用總體還處于初步應用階段，存在關鍵技術產品及集成體系成熟度較低、農業物聯網應用標準規范缺失、有效的運營機制和模式尚未建立、專業人才缺乏等問題，迫切需要國家開展農業物聯網技術應用示范項目，加快建設應用示范基地，深入開展相關技術研發和集成創新，探索產業化應用模式，制定農業物聯網應用標準規范，推進物聯網技術在農業領域的規?；?、標準化、產業化應用。

農業部副部長余欣榮近日在天津市調研農業物聯網發展情況時指出，當前推進農業物聯網，一要加強系統設計，切實做好規劃，重點解決目前農業物聯網發展項目零散、不成規模的問題。二要加強高效、節能傳感設備的研發，既要重視學習引進國外先進經驗，更要處理好引進和消化吸收的關系。三要加強農業生產閾值數據資源的積累和農業知識模型的引進開發，研究農業生產最佳解決方案，合理使用農業資源，降低生產成本，改善生態環境，提高農產品產量和品質。四要加強可持續發展模式的培養，采用政府引導、市場推進的方式，鼓勵社會主體積極參與農業物聯網建設。五要注重標準化。

三、物聯網在未來農業領域的應用

1、傳統農業面臨的問題

我國人口占世界總人口的22%，耕地面積只占世界耕地面積的7%。隨著經濟的飛速發展，人民生活水平不斷提高，資源短缺、環境惡化與人口劇增的矛盾卻越來越突出。因此，如何提高我國農產品的質量和生產效率，如何對大面積土地的規?；N實施信息技術指導下科學的精確管理，是一個既前沿又當務之急的科研課題。而現實情況是，粗放的管理與濫用化肥，其低效益與環境污染令人驚嘆。

傳統農業生產的物質技術手段落后，主要是依靠人力、畜力和各種手工工具以及一些簡單機械。在現實中主要存在的問題是：

農業生產存在污染和浪費，據農業、水利部門測算，我國每年農業所消耗化肥、農藥和水資源量都在飛速增長，數據驚人，農業的污染問題困擾著不少鄉村，不少農民群眾飲水安全受到影響。

農業產量低、人力成本高、農民收入低。在有限的耕地面積下，如何提高農業產量是我們永遠的話題。勞動者總希望通過延長勞動時間、增加勞動強度，盡可能增加產出量，但由于目前農業仍主要靠人力或畜力，勞動工具簡陋，再加上自然天氣等因素，結果總是事與愿違。

2、物聯網在農業領域應用的優勢及積極作用

一是節約化肥、水資源，降低生產成本，減少環境污染。在農業種植中，通過物聯網技術，采集土壤、作物等信息平衡施肥，徹底扭轉傳統農業中因經驗施肥而造成的化肥多、有機肥少；N肥多、P、K肥少；三要素肥多、微量元素少；N、P、K比例失調的狀況，因此有明顯的經濟和環境效益。

目前傳統農業因大水漫灌和溝渠滲漏對灌溉水的利用率只有40%左右，使用物聯網技術，可動態監控農作物，定時定量供給水分，使水的消耗量減少到最低程度。

近年來，安徽建設了覆蓋20個縣的小麥“四情”（苗情、墑情、病蟲情和災情）監測系統和36個縣的水稻“四情”監測系統，16個縣的農業物聯網整建縣建設在推進。通過傳感器獲取環境溫度、濕度等農作物、養殖物的生長狀態數據信息，對生長情況及時作出判斷，合理施肥、栽種養殖，從根源上減少農藥使用次數，降低環境污染，提高農產品質量。

安徽省桐城市范崗鎮楊安村種糧大戶姜斌運用物聯網技術監測苗情。系統主要可監測空氣溫濕度、土壤溫濕度、太陽總輻射、風速、風向以及降雨量等影響小麥生長發育和產量形成的有關數據信息。

根據系統監測情況和專家指導，2月20日追施小麥返青肥，每畝施尿素5公斤，3月20日追拔節肥，每畝施尿素7.5公斤。目前，監測麥田畝莖蘗苗32.7萬株，小麥即將抽穗。以往人工監測苗情一是慢，不能及時掌握相關情況；二是憑經驗毛估帶猜，不是很準確。特別是遇到低溫、干旱等重大氣象災害，往往預判遲緩，采取的技術措施難免滯后。使用系統監測苗情，可合理施肥、栽種養殖，從根源上減少農藥使用次數，降低環境污染，提高農產品質量。

應用該技術后，農技人員不必親臨現場，就可以對現場的環境數據、作物長勢和災情等進行監控，通過軟件系統完成數據分析、參數設置與調整，進行苗情判斷和田管指導，及時、準確，工作效率高。

二是省工省時，優質高產。精確農業采用精確播種，精確收獲技術，并將精確種子工程與精確播種技術有機地結合起來，使農業低耗、優質、高效成為現實。在一般情況下，精確播種比傳統播種增產18%～30%，省工2～3個小時。

精確農業通過采用先進的現代化高新技術，對農作物的生產過程進行動態監測和控制，并根據其結果采用相應的措施，并能獲取盡可能高的產量。

荷蘭的蔬菜溫室生產的自動化水平堪稱世界一流，溫室的光照、需水量、需氧量等均由計算機自動控制定時定量供給。其所需數據均來自現場的測試車，平均每20棟溫室即備有一輛測試車，24小時進行循環流動作業，每2小時就能將植株體內營養液的含量以及植株根部酶的活性測定一次，平均每個勞動力可管理溫室的蔬菜生產，產量卻比傳統農業提高8～10倍。

隨著國內規?；r業企業逐漸增多，而人力成本越來越高，如今，物聯網技術正逐漸滲入農業中來，借助物聯網和3G技術，可以有效降低人力消耗和對農田環境的影響，獲取精確的作物環境和作物信息。農業物聯網的普及成為農業現代化發展的必然趨勢，農業智能化才是農業的出頭之計。

三是以前憑經驗，現在靠數據。傳統種植依靠人力憑經驗，現在勞動者通過物聯網收集數據，根據需要自動澆水、通風。比如。在稻田里裝上傳感器，就能感知莊稼生長環境溫度、濕度及光照等指數；坐在家里，可以遠程控制水利灌溉等系統，營造最佳生長環境；在魚塘中放入傳感器，可以記錄養殖水體的溶氧量。還可以通過物聯網技術對蔬菜從生產、檢測、銷售等環節進行全程可視數字化管理；利用溫濕度、氣敏、光照等多種傳感器對蔬菜的生產過程進行全程進行數據化管控，從而真正做到蔬菜生長過程“綠色環保、有機生產”。

當局域網出現的時候，誰也沒有想到它可以發展成為現在的互聯網。而今，物聯網和當時局域網一樣的出現了，給我們帶來了前所未有的發展前景，給我們帶來了良好的發展機遇的同時，也為我們帶來了無限的挑戰。它的出現將帶來了許多新興產業，將有一股強大的力量推動著人類前進的步伐，大大加速著社會的進步。物聯網最終會像互聯網一樣，成為人們工作、生活的一部分。物聯網技術將使農業現代化插上騰飛的翅膀。

參考文獻：

[1]李健偉.物聯網背景下農產品供應鏈的優化[J].河南農業科學，2011（8）.

[2]張凌云，薛飛.物聯網技術在農業中的應用[J].廣東農業科學，2011（16）.

[3]王文靜，宋秀英.基于物聯網的煙臺農業信息化發展策略研究[J].農村經濟與科技，2011（12）.

（作者單位：襄陽職業技術學院機電信息工程學院）