农业物联网

   近年来，随着国内规模化农业企业逐渐增多，而人力成本越来越高，自动化设备和农业物联网将越来越普及，农业现代化发展的已成必然趋势。发展现代农业，信息化是重要标志，物联网是有效途径。

一、农业物联网的概念

农业物联网，即在控制系统中，运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器、CO2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件，可以为农业生产精准调控提供科学依据，从而提升农业生产、管理、交易、物流等各环节的智能化程度，达到增产、改善品质、调节生长周期、远程交易、提高经济效益的目的。

二、农业物联网的现实意义

物联网被世界公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。他是以感知为前提，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。

农业物联网是用现代信息技术改造传统农业、装备农业是实现农业现代化的重要途径。物联网技术是现代信息技术的新生力量，是推动信息化与农业现代化融合的重要切入点，也是推动我国农业向“高产、优质、高效、生态、安全”发展的重要手段。实施农业物联网应用示范工程，开展物联网技术在大田种植、设施农业、养殖业等领域的应用示范，实现生产经营过程的智能化控制和科学化管理，是推进农业生产经营信息化的重要途径，对提高资源利用率和劳动生产率，加快农业发展方式转变和农业现代化进程具有重要意义。

传统农业，浇水、施肥、打药，农民全凭经验、靠感觉。如今，物联网农业生产基地，看到的却是另一番景象：瓜果蔬菜该不该浇水？施肥、打药，怎样保持精确的浓度？温度、湿度、光照、二氧化碳浓度，如何实行按需供给？一系列作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题，都有信息化智能监控系统实时定量“精确”把关，农民只需按个开关，做个选择，或是完全听“指令”，就能种好菜、养好猪、渔、花等。在这背后，则是在物体上植入各种微型芯片，用这些传感器获取物理世界的各种信息，再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网路交互传递，从而实现对世界的感知。物联网农业实现了从传统感觉农业到现代感知农业的跨越。

三、农业物联网的四大功能

农业物联网的应用是一种生产管理方式的转变，通过物联网可以获取农作物生长、农产品生产流通等信息，提升农业生产、管理、交易、物流等各环节的智能化程度，实现环境可测、生产可控、质量可溯。

1.远程控制功能。农户可通过手机或电脑登录系统，实现远程控制温室、田间、水产池等内各种水阀、排风机、卷帘机、增氧泵等开关；也可设定好控制逻辑，系统会根据环境情况自动开启或关闭设备，从而科学、自动调控的目的。

2.查询功能。农户使用手机或电脑登录系统后，可以实时查询生产地内的各项环境参数、历史温湿度曲线、历史机电设备操作记录、历史照片等信息； 登录系统后，还可以查询当地的农业政策、市场行情、供求信息、专家通告等，实现有针对性的综合信息服务。

3.预警功能。预警功能需预先设定适合条件的上限值和下限值，设定值可根据农作物种类、生长周期和季节的变化进行修改。当某个数据超出限值时，系统立即将预警信息发送给相应的农户，提示农户及时采取措施。

4.网上交易功能。物联网搭建起了农产品生产质量可溯的信任系统，汇聚大量的农供求信息，有效减少流通环节和运输成本，增强农产品交易的成功性。

四、我国农业物联网试点情况

2009年11月，国务院总理温家宝同志明确提出：“着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的‘发动机’。”这表明，物联网已经成为国家未来新兴战略产业发展的一个重要方向。2011年根据《国家发展改革委办公厅、财政部办公厅关于首批国家物联网应用示范工程及基础标准研究实施方案的复函》（发改办高技[2011]2058号），黑龙江农垦大田种植物联网应用示范、北京市设施农业物联网应用示范和江苏省无锡市养殖业物联网应用示范等3个项目已作为国家物联网应用示范工程智能农业项目。

黑龙江农垦大田种植物联网应用示范。围绕“现代化大农业”的总体目标，以保障国家粮食安全、挖掘种植业增产、稳产、增效潜力为目的，构建大田种植物联网应用技术体系，推动信息化与农业机械化的全面融合，制定大田种植物联网应用标准和规范，探索大田种植物联网应用的运行机制和模式，建设大田种植物联网基础平台和服务平台，促进物联网技术条件下大田种植生产管理方式的变革。

　　北京市设施农业物联网应用示范。按照设施农业全产业链条，集中应用示范具有自主知识产权的物联网技术和产品，建设设施农业物联网综合应用服务平台，制定设施农业物联网应用技术标准规范，形成符合我国国情的设施农业物联网应用技术体系，探索设施农业物联网感知体系建设模式和运营服务模式，推动农业物联网上下游相关产业良性发展。

　　江苏省无锡市养殖业物联网应用示范。构建、熟化并完善低成本、高可靠性、适于大面积推广的养殖业物联网解决方案，开展物联网技术在养殖业领域的大规模产业化示范，制定养殖业物联网应用标准和规范，积极探索农业物联网产业商业化运营机制和模式，扶持一批农业物联网技术应用示范企业，带动我国物联网产业及相关信息产业发展。

2013年，为深入贯彻落实党的十八大精神，切实促进工业化、信息化、城镇化和农业现代化同步发展，充分利用现代信息技术改造传统农业，不断提高农业资源利用率和劳动生产率，推动农业发展向集约型、规模化转变，提升农业现代化水平。农业部启动农业物联网区域试验工程，选择有一定工作基础的天津、上海、安徽三省市率先开展试点试验工作。

天津设施农业与水产养殖物联网试验区。天津毗邻北京，经济和交通条件好，区位优势明显。设施农业发达，目前拥有高标准设施农业面积60万亩，水产养殖面积62万亩，规模化水产养殖小区55个，蔬菜和水产品自给率高。试验重点是在现代农业示范基地、龙头企业、农民专业合作社和水产养殖小区等开展设施农业与水产养殖物联网技术应用示范，探索不同种类农产品、不同类型农业生产经营主体农业物联网应用模式；开展农产品批发市场物流信息化管理，探索利用信息技术构建新型农产品流通格局，有效减少交易环节，提高交易效率。一是设施农业与水产养殖环境信息采集技术产品集成应用。选择现代农业示范基地、龙头企业、农民专业合作社和水产养殖小区，探索不同种类农产品、不同类型农业生产经营主体农业物联网技术应用模式及可持续商业模式。二是设施农业生命信息感知技术引进与创新。积极引进消化吸收国外先进的作物生命信息感知技术和设备，实现农作物径流、叶面温度、蒸腾量等作物关键生理生态信息在线获取，实现即时灌溉决策与在线营养诊断。三是设施蔬菜病虫害和水产病害特征信息提取与预警防控。融合设施环境、视频、动植物生命感知信息，引进创新设施农业病虫害和水产主要病害特征信息提取技术，实现设施农业主要作物的重点病虫害和水产主要病害信息实时提取与预警、事前防治与控制。四是探索设施农业物联网应用平台与服务模式。集成现有农业信息服务系统，构建设施农业物联网集成应用服务平台，面向农业主管部门、生产基地、农民专业合作社、基层农技人员、农户等提供多渠道、内容丰富的设施农业与水产养殖物联网应用服务；总结形成可持续、可推广的设施农业与水产养殖物联网应用服务模式。五是农产品交易流通平台。以天津韩家墅海吉星农产品批发市场为主体，综合利用物联网等现代信息技术，开展农产品质量追溯，实现物流、配送、仓储高效管理，并依托深圳农产品股份有限公司分布在全国的26个农产品批发市场，探索构建“产地装车、销地卸车、网上交易撮合、单品种全国互联互通”的新型农产品流通格局。

　　上海农产品质量安全监管试验区。上海是国际化大都市，农产品主要依靠外阜输入，保证农产品质量安全是一项重大民生工程，探索应用物联网技术开展农产品质量安全监管试验，对确保大中城市食品安全具有普遍意义。试验重点是农产品（水稻、绿叶菜、动物及动物产品）生产加工、冷链物流和市场销售等环节的物联网技术应用，借助无线射频识别技术和条码技术，搭建农产品监管公共服务平台，实现对农产品生产、流通等环节全过程智能化监控，有效追溯农产品生产、运输、储存、消费全过程信息。一是建设农产品安全生产管理物联网系统。集成无线传感器网络，研究生产环境信息实时在线采集技术，研究生产履历信息现场快速采集技术，开发农产品安全生产管理物联网系统，实现产前提示、产中预警和产后反馈。二是建设农业投入品监管物联网系统。在农业生产环节，建立水稻、绿叶菜等农产品田间操作电子化档案，对农业投入品进行规范管理，做到来源清楚，领用清晰，用量明确。三是农产品冷链物流物联网技术引进与创新。引进、消化国外农业物联网先进技术，在消化吸收相关技术基础上，研制集多种传感器、车辆定位、无线传输于一体的冷链物流过程监测设备，力争在稳定性、可靠性、低成本和低能耗方面有进展。开发农产品冷链物流过程监测与预警系统，实现基于物流过程的实时化监测与智能化决策。四是农产品全程质量安全监管物联网应用平台构建与服务模式创新。构建农产品质量安全监管综合数据库，开发农产品质量安全监管物联网应用平台，提供从农田到餐桌为主线的物联网综合应用服务，实现以追溯为核心的多方式溯源服务。培育农业物联网应用示范基地、示范企业与工程技术研究中心。积极探索商业化服务模式。五是农产品电子商务平台应用示范。以农产品电子商务平台建设为突破口，重点支持农产品电子商务与农产品追溯系统的深度融合，加快建设和推广从农产品生产至终端销售全程追溯的应用系统，搭建农产品产销服务信息平台。

　　安徽大田生产物联网试验区。安徽是典型的农业大省，对保障国家粮食安全具有重要意义。试验以大田作物“四情”（苗情、墒情、病虫情、灾情）监测服务为重点，通过远程视频监控与先进感知相结合的农情数据信息实时采集、高效低成本信息传输和计算机智能决策技术的集成应用，实现大田作物全生育期动态监测预警和生产调度。一是建设大田作物农情监测系统。基于传感网数据采集，集成开发大田作物农情监测系统，实现对农田生态环境和作物苗情、墒情、病虫情以及灾情的动态高精度监测。二是建立基于感知数据的大田生产智能决策系统。基于信息采集点感知数据，集成农业生产管理知识模型，开发大田生产智能决策系统，实现科学施肥、节水灌溉、病虫害预警防治等生产措施的智能化管理。三是建立基于物联网的农机作业质量监控与调度指挥系统。在粮食主产区，基于无线传感、定位导航与地理信息技术，开发农机作业质量监控终端与调度指挥系统，实现农机资源管理、田间作业质量监控和跨区调度指挥。四是构建集成于12316平台的大田生产信息综合服务平台。以12316平台为基础，集成现有信息资源和各类专业服务系统，构建大田生产信息综合服务平台，为农情监测、生产决策、农产品质量安全管理、农机调度、市场监测预警等农业生产经营活动提供全方位的信息服务。五是大田生产物联网技术应用示范区建设。在小麦、水稻等主产县（市、区）建设大田生产物联网技术应用示范区，开展“四情”监测预警、农业生产管理、农机作业调度等物联网技术应用示范，探索物联网在大田作物生产上的技术应用模式和机制。六是探索农业物联网应用模式。在设施蔬菜、畜牧、渔业、茶叶、水果等产业，依托国家级、省级现代农业示范区、龙头企业，省级农民专业合作社示范社和规模种养殖场开展农业物联网应用试点，探索适合不同种类农产品、不同类型农业生产经营主体的农业物联网应用模式。

五、我省农业物联网试点情况

我省物联网农业尚处于起步探索阶段。四川农业大学分别在仁寿县现代农业粮食生产基地、安市雨城区蔬菜种植专业合作社尝试将物联网技术用于农业智能化生产。

六、农业物联网存在的一些问题

目前，农业生产领域物联网应用实践主要集中在设施农业生产环境监控、土壤墒情监测、农产品质量溯源以及粮食储运等环节，应用开展得有声有色，对于农业发展所带来的好处显而易见，有着广阔的应用前景，不过实施过程中也暴露出农业领域物联网应用推广方面还存在诸多问题，在使用上还未形成刚性需求，目前还处于边试验边示范的阶段。

　　1.物联网应用基础设施建设成本较高造成应用推广困难。物联网应用首先要部署传感器，农用传感器多为土壤监测、水质监测等化学类传感器，而传感器成本较高则是难以突破的瓶颈。如测温度、湿度、二氧化碳浓度的传感器价格昂贵，后期维护成本又高，而农作物利润率普遍较低，因此物联网应用部署投入产出比不高，使得农民部署意愿不强。所以物联网应用对普通农作物目前还不适用，只能用于对成本不敏感的农作物，如稀有花卉、水果、药材等的种植。

　　2.物联网技术产品尚不成熟，设备性能远远低于应用预期。和环保等其他行业应用领域一样，传感器的可靠性、稳定性、精准度等性能指标不能满足应用需求，产品总体质量水平亟待提升。如土壤墒情监测传感器、二氧化碳浓度的传感器、叶表面分析仪等技术和设备还不成熟，且设备需要长期暴露在农田自然环境之下，经受烈日狂风暴雨，经常出现故障，严重影响使用。部分用户的口碑显示，同类传感器设备，国外进口产品三年才需要进行维护，而国内产品三个月即需要维护，性能差距较大。虽然国内产品价格上占优势，但由于严重影响应用实施的效果，极大地挫伤了用户使用的积极性。用于生猪溯源的耳标掉标率高，且RFID受湿度影响识读距离不稳定，且经常误读。此外，产品（包括软件）在易操作性方面也有待提高。

3.农作物种类繁多，物联网在决策层面发挥的作用还不明显。由于农业生产范围广，农作物种类多，从传感到监测到决策，物联网技术的应用需要针对不同环节、不同类别做出相应调整，开发不同的系统，为物联网在不同农作物品种、不同地区方面发挥决策层面的作用带来难度。如以草莓种植业的监测系统，未来只能在草莓种植业推广，花费才会更少，系统才会比较稳定，但若推广至蘑菇种植等新领域，将又要花费一大笔钱；如指导农户种植什么品种的西瓜。不同地区的土壤成分、湿度、温度不同，就应选择与其适应的西瓜品种，这样才能使种出来的西瓜口感好，水分、糖分适宜。这本来可以通过运用物联网来做出决策，但因为要用不同的数据模型来测算，难度较大。如果能加大物联网核心技术的研发力度，让系统能够更加贴近生产实际，适应多种情况、多种品种的需求，那就更容易应用并推广。

4.现有农业生产经营模式制约物联网应用规模化发展。目前，我国农业基本是包干到户、分散经营的小农经济，不适合物联网应用的大规模推广。个体农户要部署诸如土壤养分检测和配方施肥的应用只能自购设备，这样单体使用的方式，成本高，风险大，效益也不明显。目前，设施农业发展得较有起色，也是由于大棚或果园的小范围和可控性，易于管理，且能够在成本和效益之间找到平衡。然而真正的农业生产应用应该是面向大面积的室外田地而非大棚，而室外大田缺乏统一的大面积的规划和管理，这种生产经营方式是阻碍农业物联网应用大范围推广的根本问题。

5. 专业知识的技术人才缺乏。从人才需求的角度而言，从事物联网农业生产既要懂农业专业技术知识，又要有网络信息技术知识。目前懂物联网技术的农业专家少，懂农业专业知识的技术人才同样少，导致信息化与专业化无法有效结合，许多农业物联网由于系统内专家不充足而无法为农户提供及时有效的诊断与建议。