李方園 陳賢國(guó)

摘? 要：隨著智能農(nóng)業(yè)和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在浙東現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，通過使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以有效降低人為因素對(duì)農(nóng)田環(huán)境的影響，同時(shí)可以在線監(jiān)測(cè)到田間農(nóng)作物的各種信息，通過科學(xué)監(jiān)測(cè)、科學(xué)種植，促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變。該文以浙東農(nóng)村為例，介紹了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐和思考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)? 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)? 遠(yuǎn)程控制? 商業(yè)模式

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2019）04（a）-0013-02

近期由于連續(xù)多月陰雨，導(dǎo)致浙東區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程受到嚴(yán)重影響。對(duì)于從事農(nóng)業(yè)工作的科技工作者來說，需要解決如下問題：如何提前部署惡劣天氣的預(yù)警機(jī)制，以減少農(nóng)戶的損失？如何消除由于農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和市場(chǎng)需求信息不對(duì)稱而引起的農(nóng)產(chǎn)品銷售困難？如何消除憑經(jīng)驗(yàn)生產(chǎn)的弊端，尤其是在遇到病蟲害、天氣因素、土壤生態(tài)變化等環(huán)境因素改變時(shí)，如何應(yīng)對(duì)？解決上述問題的一種有效策略就是引入農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，即將智能傳感芯片、移動(dòng)嵌入式系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，通過使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以有效降低人為因素對(duì)農(nóng)田環(huán)境的影響，獲取精確的農(nóng)作物環(huán)境信息，通過使用各種具有遠(yuǎn)程控制功能的智能化生產(chǎn)設(shè)備，進(jìn)行農(nóng)田信息遠(yuǎn)程檢測(cè)和生產(chǎn)控制，實(shí)現(xiàn)科學(xué)監(jiān)測(cè)、科學(xué)種植，促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變。

1? 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的兩個(gè)特征

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在部署中具有如下兩個(gè)鮮明的特征。

1.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)以感知作為基礎(chǔ)

在過去，農(nóng)業(yè)工作者根據(jù)自身知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來判斷植物生長(zhǎng)環(huán)境需求，開展灌溉、施肥、治理病蟲害等活動(dòng)，但是隨著環(huán)境因素的逐漸復(fù)雜，有可能出現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)判斷遺漏、錯(cuò)誤乃至斷層，這對(duì)于規(guī)模化、企業(yè)化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必將造成極大的損失。物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)隊(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有空前的意義，關(guān)鍵就是以“感知農(nóng)業(yè)”來獲得決策方案，也就是在種植物周圍通過部署各類農(nóng)業(yè)傳感器捕捉各項(xiàng)溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等環(huán)境數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集控制器匯總后經(jīng)物聯(lián)網(wǎng)通道送至云端進(jìn)行分析處理，結(jié)果即時(shí)顯示在中控室、手機(jī)端，最后通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等人工智能處理給出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具體方案，從業(yè)人員只需根據(jù)方案實(shí)施灌溉、施肥、治理病蟲害等工作即可。

1.2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)要形成閉環(huán)控制

除了部署傳感器、GPS和4G等采集了圖片、溫濕度、光照度和土壤等“感知農(nóng)業(yè)”核心數(shù)據(jù)之后，還要通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)施肥、施藥、灌溉以及光照等一系列個(gè)性化操作，再通過收集反饋信息分析以做進(jìn)一步的判斷，這就構(gòu)成了一個(gè)完整的閉環(huán)控制。在“信息收集”“決策制定”“操作實(shí)施”“后續(xù)反饋”等一系列的環(huán)節(jié)中，每一個(gè)步驟均是不可或缺的，少了哪一個(gè)都無法形成回路，也不能被稱之為智能農(nóng)業(yè)。

2? 浙東農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展樣本——海通時(shí)代農(nóng)場(chǎng)

作為新型農(nóng)業(yè)主體的一員，寧波海通時(shí)代農(nóng)業(yè)有限公司以“發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、引領(lǐng)時(shí)代發(fā)展”為企業(yè)責(zé)任，力推綠色生產(chǎn)，樹立“無公害”品牌形象，時(shí)代農(nóng)場(chǎng)進(jìn)軍農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，即在面積1200畝的海通時(shí)代農(nóng)場(chǎng)中建立感知農(nóng)業(yè)核心示范區(qū)200畝、標(biāo)準(zhǔn)鋼大棚150畝。海通時(shí)代農(nóng)場(chǎng)的物聯(lián)網(wǎng)布控主要有以下特點(diǎn)。

2.1 物聯(lián)感知，智能傳感

海通時(shí)代農(nóng)場(chǎng)的各個(gè)區(qū)域中，按照系統(tǒng)要求安裝了種植監(jiān)控系統(tǒng)、溫室種植監(jiān)控系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和植保預(yù)警系統(tǒng)。按農(nóng)場(chǎng)需求布控了傳感子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無線智能傳輸。這些傳感子系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)采集海通時(shí)代農(nóng)場(chǎng)玻璃溫室內(nèi)的空氣溫濕度、土壤水分、土壤溫度、環(huán)境二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度;而視頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)圖像采集監(jiān)控，可遠(yuǎn)程查看溫室內(nèi)環(huán)境和農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)等情況。

2.2 一鍵式智能設(shè)施控制

由于農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的素質(zhì)普遍低于其他產(chǎn)業(yè)，因此實(shí)施了一鍵式智能設(shè)施控制，具體如下。

（1）溫室大棚智能控制：通過無線傳輸技術(shù)，連接控制室與控制柜，由中控臺(tái)的控制，可以一鍵式控制海通時(shí)代農(nóng)場(chǎng)溫室大棚內(nèi)的風(fēng)機(jī)、外遮陽(yáng)、內(nèi)遮陽(yáng)、噴滴灌、側(cè)窗、濕簾等設(shè)備的開啟，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。

（2）農(nóng)田灌溉智能化控制：通過無線傳輸技術(shù)，可一鍵式控制海通時(shí)代農(nóng)場(chǎng)的灌溉設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程點(diǎn)對(duì)點(diǎn)滴灌控制。

（3）智能決策控制中心：包括智能測(cè)控、視訊刻錄、功能處理、生產(chǎn)監(jiān)控等。

2.3 軟件平臺(tái)

農(nóng)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺(tái)集成了物聯(lián)網(wǎng)及信息控制技術(shù)功能，可對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行全面管控，登入系統(tǒng)可查看海通時(shí)代農(nóng)場(chǎng)總體概況、溫室實(shí)況，并具有溫室調(diào)控、大田灌溉、墑情監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)查詢、報(bào)警設(shè)置、視頻監(jiān)控六大功能。

通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案，給海通時(shí)代農(nóng)場(chǎng)帶來了管理效率的提升、人力資源和生產(chǎn)資源的雙重減負(fù)。它的成功投入，具有示范作用，成為了浙東農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的樣本。

3? 浙東農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀分析

3.1 浙東農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用尚處于試點(diǎn)階段

《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)十三五規(guī)劃報(bào)告》指出，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的路徑如下：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概念的提出→農(nóng)業(yè)物聯(lián)產(chǎn)品的研制→試點(diǎn)階段→初試局部推廣階段→規(guī)模推廣階段→農(nóng)業(yè)萬物互聯(lián)階段。據(jù)多次調(diào)研發(fā)現(xiàn)，浙東農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展則處于“試點(diǎn)階段”，也就是說農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品以及核心技術(shù)的問題已經(jīng)基本得以解決，卻面臨著投入與產(chǎn)出的性價(jià)比問題。究其原因，農(nóng)業(yè)是中國(guó)的第一產(chǎn)業(yè)，是涉及到農(nóng)民的切身利益，但農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概念來自西方并非出自浙東農(nóng)民或農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的實(shí)際需求，在農(nóng)業(yè)未走向產(chǎn)業(yè)化之前，走向“初試局部推廣階段”面臨著太多的不確定因素。

3.2 浙東農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用尚處于局部環(huán)節(jié)

按最理想的方式，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)能解決農(nóng)產(chǎn)品從種植到產(chǎn)品運(yùn)輸乃至產(chǎn)品銷售等各環(huán)節(jié)全產(chǎn)業(yè)鏈的追溯，確保農(nóng)品質(zhì)量安全，讓所有消費(fèi)者放心。這就意味著從田間地頭到廚房餐桌，全程信息互聯(lián)和共享，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可實(shí)現(xiàn)順查、倒查和智能化操控。而目前浙東農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要覆蓋了農(nóng)產(chǎn)品流通、部分鏈條質(zhì)量追溯等局部環(huán)節(jié)。

3.3 浙東農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用投資主體不明確

農(nóng)業(yè)投資是促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展的初始動(dòng)力，但截至目前，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域仍缺乏一個(gè)內(nèi)生的、持續(xù)的、雄厚的投資主體，整體尚未形成清晰的投資格局，從政府出發(fā)，雖然有過相應(yīng)規(guī)劃，但缺乏對(duì)市場(chǎng)底層的深刻體會(huì)，這樣可能會(huì)出現(xiàn)投資浪費(fèi)等現(xiàn)象。普通企業(yè)由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)力量的局限，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方面的投資所起到的局部示范作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際意義。而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主體——農(nóng)民，更是不能承擔(dān)龐大的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，也缺乏迫切的投資動(dòng)力。

4? 結(jié)語(yǔ)

該文以浙東農(nóng)村為例，介紹了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐和思考。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基本的成本由硬件設(shè)備、配套軟件和人工維護(hù)等部分組成，這些增加的成本究竟能提高多少收益，這個(gè)比較直接決定了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的推廣前景。利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在對(duì)于農(nóng)業(yè)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果制定個(gè)性化方案對(duì)農(nóng)田機(jī)械設(shè)施實(shí)施自動(dòng)控制，這個(gè)全過程新增成本及收益與全人工實(shí)施的成本相比到底有大優(yōu)勢(shì)，才能吸引各種資源共同推進(jìn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)化并形成良性發(fā)展。

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①課題來源：2018年寧波市科協(xié)“村會(huì)合作”（項(xiàng)目編號(hào)：Z2018-5）。

作者簡(jiǎn)介：李方園（1973—），男，漢族，浙江寧波人，碩士，副教授，主要從事智能控制系統(tǒng)開發(fā)與技術(shù)培訓(xùn)。