安防產品助力智能農業(yè)

■ 本刊記者 賀小花

智能農業(yè)是我國農業(yè)新技術革命的巨大工程。用現(xiàn)代信息技術改造傳統(tǒng)農業(yè)、裝備農業(yè)是實現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化的重要途徑，也是發(fā)展智能農業(yè)的重要支柱，安防產品在智能農業(yè)生產中應用廣泛，商機巨大。

前言

我國是農業(yè)大國，農業(yè)生產是關系國計民生的大事。進入21世紀以來，中央一號文件連續(xù)十年聚焦三農，政府對農業(yè)生產的重視程度可見一斑。雖然這些年我國糧食豐收捷報頻出，但形勢并不樂觀，據相關數據顯示，我國的糧食進口數量也是以幾何級數遞增，2012年我國糧食的進口數量，創(chuàng)了歷史新高。如果把大豆算在糧食里面，進口的糧食突破了7千萬噸。作為一個世界上人口最多、消耗量最大的國家，保持比較高的自給率，不僅是經濟社會發(fā)展的基礎，也是對全球糧食安全應該做的貢獻。因此，提高農業(yè)生產力，促進糧食豐收，實現(xiàn)糧食自給成了迫切需要解決的難題。然而傳統(tǒng)的農業(yè)生產方式，需耗費大量人力，物力，且土地利用率不高，為合理利用資源，我們需要大力發(fā)展智能農業(yè)。

智能農業(yè)是指在相對可控的環(huán)境條件下，采用工業(yè)化生產，實現(xiàn)集約高效可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代超前農業(yè)生產方式，就是農業(yè)先進設施與露地相配套、具有高度的技術規(guī)范和高效益的集約化規(guī)模經營的生產方式。它集科研、生產、加工、銷售于一體，實現(xiàn)周年性、全天候、反季節(jié)的企業(yè)化規(guī)模生產；它集成現(xiàn)代生物技術、農業(yè)工程、農用新材料等學科，以現(xiàn)代化農業(yè)設施為依托，科技含量高，產品附加值高，土地產出率高和勞動生產率高，是我國農業(yè)新技術革命的跨世紀工程。

智能農業(yè)功能主要包括農業(yè)種植環(huán)境信息采集、溫室遠程智能控制、生豬RFID耳標管理系統(tǒng)、蔬菜條形碼管理、生產過程綜合安全監(jiān)控、農業(yè)信息平臺管理、增設與集中控制柜相連的控制器等。溫室遠程智能控制系統(tǒng)通過溫室內各類傳感器采集信息數據與控制器預先設置的閾值進行比較，來控制溫室內各項環(huán)境指數的情況，并將溫室內的環(huán)境狀態(tài)通過高效的無線、有線網絡反饋給控制管理平臺進行保存、分析、預警等。生豬RFID耳標管理系統(tǒng)：通過固定式專用RFID閱讀器自動識別個體，進行自動分揀歸欄，自動飼喂、自動追蹤記錄活動規(guī)律、飼養(yǎng)數據等，監(jiān)控生豬密度、環(huán)境參數，通過網絡實時更新到生豬檔案數據庫。蔬菜條形碼管理系統(tǒng)實現(xiàn)根據包裝條碼，進行物流的追溯（通過包裝條碼查詢產品物流狀態(tài)）和產品質量的追溯（查詢此批次產品的相關質量數據），為客戶提供產品增值服務，同時也為企業(yè)生產管理者提供一手的現(xiàn)場數據。綜合安防系統(tǒng)通過視頻傳感器配合必要的人防、技防手段，實現(xiàn)對園區(qū)全天候監(jiān)控，全面有效地保障園區(qū)各項工作運行的安全。限于篇幅，本文主要談的是安防產品在農業(yè)生產領域的一些成熟應用。

安防產品在農業(yè)生產中的應用

用現(xiàn)代信息技術改造傳統(tǒng)農業(yè)、裝備農業(yè)是實現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化的重要途徑。安防產品在農業(yè)生產中的應用，除了單純用于技防的視頻監(jiān)控系統(tǒng)外，還有一些結合物聯(lián)網技術的監(jiān)控系統(tǒng)，以及RFID（射頻識別）、GPS、無線傳感器網絡等其他產品。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)

目前，安防監(jiān)控系統(tǒng)在農業(yè)園、果園、茶園等農業(yè)生產場地得到了廣泛應用，并根據各種場地的需要，從場地的具體實際出發(fā)，做到配置合理，留有擴展余地，技術先進，確保系統(tǒng)性能高質量，高可靠性。農業(yè)生產場地的監(jiān)控方案設計遵循技術先進、功能齊全、性能穩(wěn)定、節(jié)約成本的原則，綜合考慮施工、維護及操作因素，并將為今后的發(fā)展、擴建、改造等因素留有擴充的余地，保證系統(tǒng)設計內容是系統(tǒng)的、完整的、全面的。監(jiān)控系統(tǒng)設計方案要具有科學性、合理性、可操作性，具體要做到：

經濟性與實用性

充分考慮用戶實際需要和信息技術發(fā)展趨勢，根據用戶現(xiàn)場環(huán)境，設計選用功能和適合現(xiàn)場情況、符合用戶要求的系統(tǒng)配置方案，通過嚴密、有機的組合，實現(xiàn)最佳的性能價格比，以便節(jié)約工程投資，同時保證系統(tǒng)功能實施的需求，經濟實用。

可靠性與安全性

系統(tǒng)的設計應具有較高的可靠性，在系統(tǒng)故障或事故造成中斷后，能確保數據的準確性、完整性和一致性，并具備迅速恢復的功能，同時系統(tǒng)具有一整套完成的系統(tǒng)管理策略，可以保證系統(tǒng)的運行安全。

先進性與適用性

系統(tǒng)的技術性能和質量指標應達到國際領先水平；同時，系統(tǒng)的安裝調試、軟件編程和操作使用又應簡便易行，容易掌握，適合中國國情和農場、果園、茶園的環(huán)境特點。

可擴充性

系統(tǒng)設計中考慮到今后技術的發(fā)展和使用的需要，具有更新、擴充和升級的可能。并根據今后該農業(yè)生產場地的實際要求擴展系統(tǒng)功能，同時，方案在設計中留有冗余，以滿足今后的發(fā)展要求。

追求最優(yōu)化的系統(tǒng)設備配置

在滿足用戶對功能、質量、性能、價格和服務等各方面要求的前提下，追求最優(yōu)化的系統(tǒng)設備配置，以盡量降低系統(tǒng)造價。

保留足夠的擴展容量

設備的控制容量上保留一定的余地，以便在系統(tǒng)中改造新的控制點；系統(tǒng)中還保留與其他計算機或自動化系統(tǒng)連接的接口；也盡量考慮未來科學的發(fā)展和新技術的應用。

提高監(jiān)管力度與綜合管理水平

系統(tǒng)設備控制需要高效率、準確及可靠。系統(tǒng)通過中心控制設備對系統(tǒng)運行情況進行綜合監(jiān)控，時時動態(tài)撐握監(jiān)視及報警情況。周界防范設備與現(xiàn)場報警及視頻監(jiān)控系統(tǒng)的有效組合保證了在最佳情況下運行，既可節(jié)能，又可大大減少設備損耗，減少設備維修費用，從而提高監(jiān)管力度與綜合管理水平。

在現(xiàn)代化的技術支撐下，有效實施安防監(jiān)控系統(tǒng)設計方案，安裝監(jiān)控系統(tǒng)可以滿足農民通過圖像視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對農業(yè)園環(huán)境的全天候綜合監(jiān)控，對農業(yè)園的環(huán)境監(jiān)控也有助于農民遠程根據實際的環(huán)境指定農場的管理措施，提高農民的實際工作效率。

就有機茶園來說，茶園種植無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)，運用的是最新微功率無線通信技術，數字化溫度和濕度傳感技術，可實時自動監(jiān)測茶園的關鍵點，大幅度降低了人工巡查的工作量和成本，并對不安全狀況提前預警，通過后臺計算機輕松實現(xiàn)自動遠程監(jiān)測，通過這些精密的數據監(jiān)控，茶葉的品質也將會得到更好的保障。在原料種植過程通過嚴格的監(jiān)控，茶葉原料品質得到了有效保障，然后是茶葉的生產加工過程，茶廠如果缺失必要的監(jiān)控手段以及檢驗手段，容易造成含有添加劑超標的茶葉流入市場。寬溫型溫濕度變送器、KL-S數據采集器不僅能夠敏銳地感知茶葉生產加工車間的溫度、濕度變化，還實現(xiàn)了數據的智能管理、智能傳輸。RFID溫度標簽不但能夠對所運輸的茶葉進行識別，也能夠對茶葉所處環(huán)境溫度進行測量和記錄。所有數據都記錄在專用的RFID標簽上，檢測人員只需要通過專用的讀卡器讀取標簽的ID號和其存儲的數據，就能知道所運輸的茶葉是否超過限定溫度，從而能夠避免因高溫造成茶葉的腐敗變質。

農業(yè)在線監(jiān)測與控制系統(tǒng)

基于“物聯(lián)網”技術的農業(yè)在線監(jiān)測與控制系統(tǒng)，集成了設施環(huán)境實時采集、視頻監(jiān)控、環(huán)境參數智能優(yōu)化、病蟲害輔助診斷等功能于一體，可以為農業(yè)生產管理和決策提供幫助。通俗地講，這個系統(tǒng)在農作物大棚內安裝有空氣溫濕度、土壤水分等傳感器，并通過互聯(lián)網與管理者的終端電腦、手機等實現(xiàn)實時連接。大棚里的溫度、濕度、土壤水分含量等數據，甚至現(xiàn)場實時畫面，都能通過網絡傳到用戶的終端上。監(jiān)測到異常環(huán)境，比如下雨，或者大棚內的溫度超過植物正常生長的上限或下限，系統(tǒng)都會主動向用戶發(fā)出短信警告。平時，用戶也可以方便地了解農作物生長環(huán)境數據，及時作出調整。

地理信息系統(tǒng)智能監(jiān)控

現(xiàn)代農業(yè)地理信息系統(tǒng)是以GIS技術為核心，綜合應用地理信息、網絡通訊、智能控制等現(xiàn)代信息技術，整合涉農信息資源，全面建立的集生產要素管理、網絡科學決策、農業(yè)項目監(jiān)管、實時監(jiān)控調度、遠程預警指揮于一體的信息技術系統(tǒng)平臺。現(xiàn)代農業(yè)地理信息系統(tǒng)建立了行政區(qū)劃、河流水域、道路交通、衛(wèi)星影像、土地利用現(xiàn)狀、土壤資源和耕地資源七大地理信息基礎數據庫，構建了糧食生產功能區(qū)、現(xiàn)代農業(yè)園區(qū)和標準農田三項業(yè)務管理系統(tǒng)。現(xiàn)代農業(yè)地理信息系統(tǒng)建成后，將為“兩區(qū)一田”等現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展提供信息化管理與輔助決策提供支持。

遠程可視專家指揮系統(tǒng)

在農業(yè)科技示范園，建立遠程可視專家指揮系統(tǒng)。農業(yè)專家通過智能農業(yè)物聯(lián)網，利用先進的儀器遠程實時監(jiān)測全省40個水稻大縣100多個種苗示范基地水稻的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等數據，24小時全天候為農民提供技術咨詢等服務。智能農業(yè)的出現(xiàn)，不僅降低農民的工作量，還能更精確的監(jiān)控農作物的生產環(huán)境，保證產量。

RFID耳標管理系統(tǒng)

早在2012年初，農業(yè)部就力推RFID在動物產品追溯體系應用，要求全面推進豬、牛、羊二維碼耳標佩戴工作，確保實現(xiàn)耳標佩戴率達到90%以上，進入流通環(huán)節(jié)豬、牛、羊耳標佩戴率達到100%，全面保障食品安全。

GPS

在智能農業(yè)中，GPS系統(tǒng)由基準站和流動站組成，設備主要有：GPS天線、GPS OEM板、GPS電源、GPS信號通信MODEM和無線通信電臺。GPS有以下三種功能：1、用于田間地塊土壤信息采樣點位置坐標的獲取；2、用于農業(yè)機械在田間作業(yè)時的導航定位；3、用于田間工作管理。

無線傳感器監(jiān)測系統(tǒng)

無線傳感器網絡是一種無中心節(jié)點的全分布系統(tǒng)。通過隨機投放的方式，眾多傳感器節(jié)點被密集部署于監(jiān)控區(qū)域。這些傳感器節(jié)點集成有傳感器、數據處理單元、通信模塊和能源單元，它們通過無線信道相連，自組織地構成網絡系統(tǒng)。其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網絡覆蓋區(qū)域中被監(jiān)測對象的信息并發(fā)送給觀察者。無線傳感器網絡集傳感器技術、微機電系統(tǒng)（MEMS）技術、無線通信技術、嵌入式計算技術和分布式信息處理技術于一體，因其廣闊的應用前景而成為當今世界上備受關注的、多學科高度交叉的熱點研究領域。

在傳統(tǒng)農業(yè)中，人們獲取農田信息的方式都很有限，主要是通過人工測量，獲取過程需要消耗大量的人力，而通過使用無線傳感器網絡可以有效降低人力消耗和對農田環(huán)境的影響，獲取精確的作物環(huán)境和作物信息。目前無線技術在農業(yè)中的應用比較廣泛，但大都是具有基站星型拓撲結構的應用，并不是真正意義上的無線傳感器網絡。農業(yè)一般應用是將大量的傳感器節(jié)點構成監(jiān)控網絡，通過各種傳感器采集信息，以幫助農民及時發(fā)現(xiàn)問題，并且準確地確定發(fā)生問題的位置，這樣農業(yè)將有可能逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機械的生產模式轉向以信息和軟件為中心的生產模式，從而大量使用各種自動化、智能化、遠程控制的生產設備。

無線傳感器網絡應用于溫室環(huán)境信息采集和控制

在溫室環(huán)境里單個溫室即可成為無線傳感器網絡一個測量控制區(qū)，采用不同的傳感器節(jié)點和具有簡單執(zhí)行機構的節(jié)點（風機、低壓電機、閥門等工作電流偏低的執(zhí)行機構）構成無線網絡來測量土壤濕度、土壤成分、pH值、降水量、溫度、空氣濕度和氣壓、光照強度、CO2濃度等來獲得作物生長的最佳條件，同時將生物信息獲取方法應用于無線傳感器節(jié)點，為溫室精準調控提供科學依據。最終使溫室中傳感器、執(zhí)行機構標準化、數據化，利用網關實現(xiàn)控制裝置的網絡化，從而達到現(xiàn)場組網方便、增加作物產量、改善品質、調節(jié)生長周期、提高經濟效益的目的。

無線傳感器網絡應用于節(jié)水灌溉

無線傳感器網絡自動灌溉系統(tǒng)利用傳感器感應土壤的水分，并在設定條件下與接收器通信，控制灌溉系統(tǒng)的閥門打開、關閉，從而達到自動節(jié)水灌溉的目的。由于傳感器網絡多跳路由、信息互遞、自組網絡及網絡通信時間同步等特點，使灌區(qū)面積、節(jié)點數量不受到限制，可以靈活增減輪灌組，加上節(jié)點具有的土壤、植物、氣象等測量采集裝置、通信網關的Internet功能與RS和GPS技術結合的灌區(qū)動態(tài)管理信息采集分析技術、作物需水信息采集與精量控制灌溉技術、專家系統(tǒng)技術等構建高效、低能耗、低投入、多功能的農業(yè)節(jié)水灌溉平臺。可在溫室、庭院花園綠地、高速公路中央隔離帶、農田井用灌溉區(qū)等區(qū)域，實現(xiàn)農業(yè)與生態(tài)節(jié)水技術的定量化、規(guī)范化、模式化、集成化，促進節(jié)水農業(yè)的快速和健康發(fā)展。

無線傳感器網絡應用于環(huán)境信息和動植物信息監(jiān)測

通過布置多層次的無線傳感器網絡檢測系統(tǒng)，對牲畜家禽、水產養(yǎng)殖、稀有動物的生活習性、環(huán)境、生理狀況及種群復雜度進行觀測研究，同時也可以應用在精準農業(yè)中，來監(jiān)測農作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。

安防產品在農業(yè)生產中具有遠大應用前景

安防產品在農業(yè)生產中，除了上文所闡述的一些成熟應用外，還有一些領地值得探索：

例如，在農田、果園等大規(guī)模生產方面，如何把農業(yè)小環(huán)境的溫度、濕度、光照、降雨量等，土壤的有機質含量、溫濕度、重金屬含量、PH值等，以及植物生長特征等信息進行實時獲取傳輸并利用，對于科學施肥、灌溉作業(yè)來說具有非常重要的意義。

在生鮮農產品流通方面，需要對儲運環(huán)境的溫度和農產品的水分進行控制，環(huán)境溫度過高可能會發(fā)生大批農產品的腐爛，水分不足品質會受到影響，在這個環(huán)節(jié)要借助物聯(lián)網的幫助。

還有一類具有典型意義的應用是工廠化健康養(yǎng)殖作業(yè)，如何借助物聯(lián)網技術實現(xiàn)畜禽、水產養(yǎng)殖環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測與控制。

等待挖掘的巨大商機

黨的十八大提出“工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展”的戰(zhàn)略部署。“四化同步”的難點是農業(yè)現(xiàn)代化，加快推進農業(yè)信息化進程是實現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化的關鍵。推進我國農業(yè)信息化工作以保障農產品有效供給、農產品質量安全、農業(yè)生態(tài)安全和農民增收為目標，重點突破農業(yè)物聯(lián)網、數字農業(yè)、精準作業(yè)技術等一批前沿技術，加強面向農業(yè)生產經營、質量安全控制、市場流通等關鍵環(huán)節(jié)的全產業(yè)鏈信息技術集成。

發(fā)展智能農業(yè)，離不開物聯(lián)網技術。物聯(lián)網技術是現(xiàn)代信息技術的新生力量，是推動信息化與農業(yè)現(xiàn)代化融合的重要切入點，也是推動我國農業(yè)向“高產、優(yōu)質、高效、生態(tài)、安全”發(fā)展的重要驅動力。農業(yè)物聯(lián)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(xiàn)對農業(yè)資源環(huán)境、動植物生長等的實時監(jiān)測，獲取動植物生長發(fā)育狀態(tài)、病蟲害、水肥狀況以及相應生態(tài)環(huán)境的實時信息，并通過對農業(yè)生產過程的動態(tài)模擬和對生長環(huán)境因子的科學調控，達到合理使用農業(yè)資源、降低成本、改善環(huán)境、提高農產品產量和質量的目的。

從實踐來看，物聯(lián)網技術在農業(yè)生產中的應用日漸成熟，已經具備大規(guī)模推廣的條件。如今政府相關主管部門對智能農業(yè)項目給予了大量的政策和資金扶持，大型農業(yè)產業(yè)園在全國各地遍地開花。智能農業(yè)建設商機巨大，值得大力挖掘。中國電信、大唐等運營商這幾年陸續(xù)推出了智能農業(yè)解決方案，安防企業(yè)在這方面也不能落后，可以結合自己實力，有針對性推出一些解決方案。

結束語

農業(yè)信息化是國民經濟和社會信息化的重要組成部分，是農業(yè)發(fā)展的必然階段，是新時期農業(yè)和農村發(fā)展的一項重要任務，是實現(xiàn)國民生計的大事。以農業(yè)信息化帶動農業(yè)現(xiàn)代化，對于促進國民經濟和社會持續(xù)、協(xié)調發(fā)展具有重大意義。進一步加強農業(yè)信息化建設，通過信息技術改造傳統(tǒng)農業(yè)、裝備現(xiàn)代農業(yè)，通過信息服務實現(xiàn)小農戶生產與大市場的對接，已經成為農業(yè)發(fā)展的一項重要任務。政府投入大量資金發(fā)展智能農業(yè)不是噱頭而是機遇，農業(yè)信息化必將深刻影響現(xiàn)代農業(yè)的未來。安防企業(yè)要抓住智能農業(yè)建設的重大歷史機遇，做到早學習、早認識、早研究、早部署、早見效，積極探索安防與現(xiàn)代農業(yè)應用結合點，確立研究及新應用方向。