物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應用——以南京市為例

引 言

物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，它是按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個行業(yè)中都得到了廣泛應用，其中在農(nóng)業(yè)方面的應用雖起步晚但發(fā)展快，已逐漸應用到農(nóng)業(yè)的多個領域中。在傳統(tǒng)農(nóng)耕模式下，農(nóng)作物的生產(chǎn)管理完全依賴人工控制，很難做到精細栽培。而應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使農(nóng)業(yè)種植模式轉(zhuǎn)向以信息和軟件為中心，大量使用智能化、遠程控制設備，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精準調(diào)控管理，達到增產(chǎn)增效、改善品質(zhì)、提高經(jīng)濟效益的目的。南京是江蘇省會城市，經(jīng)濟較為發(fā)達，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)形式主要以高效農(nóng)業(yè)、都市農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游農(nóng)業(yè)為主。近年來，南京市積極探索農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用研究，并以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)的特色種植基地為試點，推動農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用與發(fā)展。但在實際推廣應用的過程中，還存在諸多實際問題承待解決。筆者以市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術(shù)框架為前提，介紹了南京農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用現(xiàn)狀及存在的不足，并有針對性地提出農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展的對策舉措。

1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是指通過感知系統(tǒng)把農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的動植物生命體、環(huán)境因素、生產(chǎn)工具等物理部件和各種虛擬“對象”與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息傳輸、交換和通訊，以完成對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對象和過程智能化識別、定位、跟蹤、控制和管理的一種網(wǎng)絡。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在南京現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應用現(xiàn)狀

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在南京現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應用情況

南京市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要應用在設施農(nóng)業(yè)的智能管理中。

從產(chǎn)業(yè)類別來看，目前主要應用在設施蔬菜、精品花卉、高效水產(chǎn)養(yǎng)殖、規(guī)模畜禽養(yǎng)殖等方面。它們自身對環(huán)境要求比較高，需要精確控制。其共同特點是基礎設施配套較好，整體建設成型、易管理、易操作。如南京雨發(fā)農(nóng)業(yè)生態(tài)園，該園區(qū)位于浦口區(qū)湯泉街道，以生產(chǎn)高效設施蔬菜為主。2012年， 園區(qū)開始應用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設園區(qū)智能農(nóng)業(yè)共享服務平臺及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范應用基地，建成了包括硬件、軟件、服務、標準和安全防護在內(nèi)的“五大體系”。園區(qū)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的示范應用不僅降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、農(nóng)民的勞動強度和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用工，同時還增加了農(nóng)業(yè)的產(chǎn)出，提高了農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。又如江蘇明天農(nóng)牧科技有限公司，目前，該公司建設了設施蔬菜智能管理和環(huán)境測控系統(tǒng)、基于傳感網(wǎng)技術(shù)的畜牧場的環(huán)境測控系統(tǒng)、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量可追溯系統(tǒng)。目前，全市應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的園區(qū)有16家，占園區(qū)總量的9.4%。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在南京市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應用典型

2.2.1 寧禾果蔬合作社應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)精確控制

南京溧水寧禾果蔬農(nóng)民專業(yè)合作社位于溧水區(qū)永陽鎮(zhèn)秋湖村，主要從事蔬菜種植行業(yè)。2015 年，合作社應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了蔬菜生產(chǎn)的精確控制，其成功的關鍵在于以下三步：

(1) 建立環(huán)境感知系統(tǒng)。合作社在蔬菜大棚里，運用溫度、濕度、土壤 pH值、光照和二氧化碳傳感器等設備建立感知層，獲取作物生長的各類環(huán)境因子信息，實時感知生產(chǎn)環(huán)境變化，并通過智能控制系統(tǒng)將獲取的各類數(shù)據(jù)參數(shù)通過終端實時顯示或作為變量參與到自動控制中，以保證農(nóng)作物始終在良好的、適宜的環(huán)境下生長。

(2) 構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。在連棟大棚內(nèi)，利用無線傳感器網(wǎng)絡獲取作物實時生長環(huán)境中的溫濕度、光照強度等信息， 并對每個節(jié)點的數(shù)據(jù)進行存儲和管理，實現(xiàn)整個監(jiān)測區(qū)域的信息動態(tài)顯示，形成整個物聯(lián)網(wǎng)的中樞，實現(xiàn)感知層環(huán)境因子的數(shù)據(jù)傳遞。

(3) 安裝輔助決策系統(tǒng)。通過安裝智能控制設備和閾值設定建立應用層，實時監(jiān)控作物灌溉、土壤空氣、環(huán)境狀況、溫度濕度、土壤 pH值等情況，對異常信息進行自動報警，并根據(jù)不同的生產(chǎn)過程自動調(diào)節(jié)相關環(huán)境因子，實時遠程進行自動灌溉、施肥、噴藥、調(diào)溫控光等操作，達到智能控制的目的。

2.2.2 永鴻巴布洛依托園區(qū)信息管理平臺實現(xiàn)了科學管理和節(jié)本增效

六合永鴻巴布洛生態(tài)谷坐落于六合區(qū)竹鎮(zhèn)金磁村，該生態(tài)谷占地 1 萬多畝，包括葡萄園、蔬菜種植、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)田園風光、綜合果園區(qū)以及現(xiàn)代養(yǎng)殖五大功能區(qū)。2015 年，園區(qū)與大唐電信合作，利用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、軟件信息等技術(shù)，建立起了園區(qū)綜合信息化管理平臺。在種植業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)逐步實現(xiàn)了溫室智能控制、智能灌溉和精確施肥 ；在養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)實現(xiàn)了智能感知、精細養(yǎng)殖和遠程診斷；在農(nóng)產(chǎn)品交易環(huán)節(jié)實現(xiàn)了電子交易和質(zhì)量追溯，初步打造了一條基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈。目前，園區(qū)內(nèi)連接到監(jiān)控中心總控制室的溫室大棚數(shù)量有 48 個，每個大棚內(nèi)均裝有溫度、濕度、光照強度、土壤水分及二氧化碳濃度等傳感節(jié)點和視頻探頭， 感知的數(shù)據(jù)和圖像通過無線通信系統(tǒng)接入監(jiān)控中心總控制室， 并顯示在電子大屏上，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、預警、決策和分析。通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用，園區(qū)實現(xiàn)了管理用工上的精細化，平均每 20 畝只需要一個勞動力生產(chǎn)管理。

3 當前存在的問題

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)缺乏統(tǒng)一的標準體系

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)雖在各個行業(yè)中都得到了廣泛應用，但到目前為止，物聯(lián)網(wǎng)的核心架構(gòu)、每一層的技術(shù)接口、協(xié)議等方面還沒有一個統(tǒng)一的國家標準。在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設方面，傳感器的標準是否統(tǒng)一、采集的信息是否具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和標準，都將影響到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應用。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用成本大，農(nóng)戶難接受

與工業(yè)生產(chǎn)相比，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相對來說是一個低回報、高風險行業(yè)，農(nóng)民的種植效益受市場波動影響較大。在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用方面，雖減少了成本與農(nóng)業(yè)面源污染，但生產(chǎn)上應用該技術(shù)對農(nóng)業(yè)基礎設施的要求較高，整體投入較大，后期維護成本高，農(nóng)戶很難接受。據(jù)了解，一套智能化灌溉系統(tǒng)和土壤測定系統(tǒng)，平均每畝地的物聯(lián)網(wǎng)設備成本約8 000 元。

3.3 專業(yè)技術(shù)人才匱乏

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是一項全新技術(shù)，從裝備到應用需要大量的技術(shù)人才。一方面需要懂物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的專業(yè)人員，另一方面更需要懂農(nóng)業(yè)專業(yè)知識的復合性技術(shù)人才。

目前，許多物聯(lián)網(wǎng)示范基地專業(yè)從事農(nóng)業(yè)信息化的技術(shù)人才匱乏，雖然許多高校設有物聯(lián)網(wǎng)方面的專業(yè)課程，但培養(yǎng)的人才大都不愿意從事農(nóng)業(yè)方面的服務。許多農(nóng)業(yè)園區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)示范基地由于技術(shù)人才缺乏，無法為農(nóng)戶提供及時有效的指導服務，不利于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣和深度應用。

4 對策建議

4.1 加快建立農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準體系

從國家層面，應加快農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準的研究與制訂工作， 重點包括農(nóng)業(yè)傳感器及標識設備的功能、接口標準，以及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目建設規(guī)范等，指導農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用發(fā)展。從南京市來看，必須強化頂層設計，充分發(fā)揮南京特有的科教資源優(yōu)勢，組織科研院所、信息服務企業(yè)、農(nóng)業(yè)園區(qū)共同參與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)、轉(zhuǎn)化、推廣和應用，創(chuàng)建政府主導、政企聯(lián)動、市場運作、合作共贏的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)展模式， 提升全市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平。

4.2 加大投入力度，樹立應用典型

目前，南京市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)總體處在農(nóng)業(yè)園區(qū)示范階段， 離全面推廣應用還存在一定的差距。建議地方政府及時出臺扶持農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的相關政策，加大對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設的項目投入，有效發(fā)揮財政資金的引導和示范效應。鑒于當前農(nóng)戶對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的接受程度不高，應根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)、加工、流通、銷售等環(huán)節(jié)特點，分類總結(jié)一些相對簡單實用、造價不高的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用模本，樹立一批地方農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范典型。通過典型帶動，提高農(nóng)民的主觀認識，調(diào)動農(nóng)戶發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的積極性。

5 結(jié) 語

針對中國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，應通過政策引進人才， 并出臺相關政策以吸引高校人才進駐園區(qū)服務。并由各個現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)推薦選拔，地方政府與院校聯(lián)合辦班，培養(yǎng)復合型人才，大力促進農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣應用。