農業推廣示范區的無線網絡技術應用與分析

鄧書林，廖秀健，劉雪勇

(1.湖南農業大學公共管理與法學學院，湖南長沙 410128;2.湖南涉外經濟學院，湖南長沙 410205)

1 農業信息化現狀

1.1 農業科技推廣中終端信息化不完善，農民獲取信息的現代化途徑沒有得到普及 在農業信息化［1-2］的實現進程中，更多地是強調現代化的信息技術和產品設備如何在農業以及農業技術推廣中進行應用，農業信息化應該更多地考慮如何使傳統的農業方法以及推廣模式更加信息化、現代化、智能化。目前，大部分省、市、自治區已建立了農業相關的信息化中心，完成了諸如農業信息資源數據庫、專家系統、優化模型、宏觀決策系統、生產管理系統等農業推廣系統的建設，而且縣、鄉一級的農業信息中心也正在逐步建立推進之中。但是，通過調研以及文獻整理［3-8］可以得出，目前我國的農業信息化程度仍然不高。雖然提供給農民可以選擇的信息獲取途徑較多，但絕大多數的現代化途徑并沒有得到普及，更加難以談及得到很好地推廣應用，究其原因是農業科技推廣中的終端信息化還不完善，導致了現代農業技術無法有效軟著陸。

調查數據顯示，目前農民獲取農業信息途徑中，最為認可的仍然是廣播電視、鄉村集市、鄉村科技服務站和農技推廣站等傳統渠道。對于信息互聯網、經濟合作組織、農業服務熱線等途徑只有部分農民知道，至于懂得使用這些信息途徑的農戶更加是少之又少。同時，在已有的關于農業信息化的研究文獻中，更多的是側重于現代農業政策理解、決策建議以及農業信息化的優勢分析，對于具體的信息化建設方案研究較少。從文獻［9］的統計結果來看，平均只有不足10%的農戶接受過當地政府給予的農業信息和技術方面的指導，由此所表現出來的是，農民在農業信息化服務方面的不滿意程度高達81.71%，其中，很不滿意的占到約40%。在涉及到選種作物等農資，以及預估市場價格時，大多數農戶仍然首先考慮憑借往年的種植經驗，或者是跟隨大部分村民的統一選擇，其次才考慮從廣播電視、報刊雜志和農技推廣站了解相關信息。這樣就缺少農業特色，無法獲得更高的農業生產效率，相應地效益也受到了影響。

1.2 基層農業信息管理和服務人員受教育程度不高 農業信息管理和服務是一項涉及多學科、多領域的系統工程，農業信息化的實施也必然依賴于新農村建設中的農友們，他們不僅需要懂得農業種植、生產和經營，還要懂得計算機軟硬件知識以及會使用相關的信息網絡技術［10］。然而，根據文獻［9］的統計數據，本地基層農業信息管理和服務人員的受教育程度普遍不高，受過中專及以上教育的農業信息員還不足40%，還有很多農業信息員并沒有經過系統學習和定期培訓。因此，對當前從事農業生產的農戶以及農業信息員提出上述技術要求是不現實的，而人才的培養和儲備又是一個長期的過程，不可能短短幾年就能完成。

2 農業信息化示范園區的建設案例分析

為了加快農業現代化進程，有必要轉換思路、完善方法。政府以及當地經濟合作組織應該發揮更大的作用，通過建設農業信息化示范園區以及周期性的技術培訓，在示范園區內采用適合當地農業生產的信息技術和農業技術，通過實際操作和效果演示，為當地農戶提供更加直觀的接觸和理解，讓農戶切實感受到信息技術對農業生產活動的巨大影響力，從而能夠自發地學習、使用現代化農業技術和信息技術，這樣就能夠在農作物的兩三個生長周期內，有效地引導當地農業生產模式，并繼而影響到更多的農戶以及其他農業項目，這樣就形成了良性循環。

2.1 農業信息化示范園區的建設思路 通過無線傳感器網絡采集農田作物的相關信息，例如溫度、濕度、光強、生長信息等，再由無線局域網連接后臺的處理平臺或專家系統，對這些信息進行綜合分析與決策診斷，并將結論通過無線局域網再反饋給直接進行農業生產活動的農戶們，這就形成了一個雙向、實時、末端化的農業信息交流渠道(圖1)。對于信息化水平更高一些的農民朋友而言，還可以自己根據無線傳感器網絡的監控采集信息，通過互聯網進入相應的農業信息數據庫以及專業網站進行咨詢、交流和決策。

圖1 基于無線網絡的農業示范園區示意

2.2 農業信息化示范區方案的優勢

2.2.1 實現便捷且成本較低。根據友盟的最新統計結果，截至2013年11月，使用WiFi等無線局域網技術接入互聯網的用戶達到48%，遠遠超過使用2G/3G等移動公網的用戶份額。一方面，無線局域網既可以提供比有線網絡更加靈活的組網模式，也可以提供比移動通信網更快的接入速度;另一方面，成本問題是最終選擇無線局域網的關鍵點所在。

2.2.2 具有更好的兼容性。可以直接或通過互聯網的方式，方便、快速地與現有農業信息化系統，例如基于3S技術(GPS、GIS、RS)的精細農業系統、專家診斷系統、各種農業信息數據庫等，進行融合或對接。

2.2.3 分級建設、統一管理，具有良好的可擴展性。根據作用范圍，無線傳感器網絡和無線局域網之間具有清晰的分級管理制度，既利于建成后對農業網絡的故障排查和系統維護，也利于將來對某一網絡或全部系統的技術升級。隨著無線網絡帶寬的逐步增大以及視頻壓縮技術的提升，在不久的將來，還可以完全實現基于圖像診斷的實時監測農業信息系統。

3 示范園區的主要信息技術

3.1 無線傳感器網絡 無線傳感器網絡應用于農業生產第一線的田間地頭，其基本組成單元是大量的微型智能傳感器，通過一定的規劃或隨機投放，分布在廣闊的農業生產區域中，彼此之間通過無線通信組網方式，完成對包括溫度、濕度、光強度、土壤成分、壓力、噪聲等與農業生產相關的信息的全面感知和監測。無線傳感器網絡具有易布置、易控制、低功耗、低成本、通信靈活等特點，目前主要應用于精細化農業、智能化農業中，例如用于溫室環境的信息采集和控制、大范圍的農田節水灌溉控制、土壤酸堿度變化的監測、動植物生長環境信息的監控等等。與此同時，現代農業生產和物聯網的結合是未來農業信息化的必然發展趨勢。而近年來，基于RFID的無線傳感器網絡技術在物聯網、車聯網等新興產業領域中發揮著越來越重要的作用，例如農產品的全周期生產銷售跟蹤、流通環境監控等。

3.2 無線局域網 無線傳感器網絡解決了農業生產最前端的問題，但是由于傳感器的性能限制，其通信能力、傳輸距離以及網絡帶寬都極為有限，無法提供高性能的信息處理平臺，難以滿足諸如視頻監控診斷等農業信息的寬帶傳輸需求。基于WiFi的無線局域網技術可以很好地解決農業信息化“最后一公里”問題。目前，采用IEEE 802.11 g/n的WiFi網絡可以提供高達100 Mbps以上的無線傳輸速率，并且通過中繼或多跳技術，可以覆蓋長達幾公里的示范區范圍。

基于這兩種信息技術，未來農業信息化中的無線網絡應用可以重點考慮以下問題:①農用傳感器種類需要進一步擴展，以滿足農業生產中更為精細的信息控制。②網絡系統的性價比需要進一步提升，以滿足農戶對生產成本的控制。③無線網絡技術自身的發展與成熟，包括傳感器的能耗技術與定位精度、無線局域網的通信性能與安全問題等。

4 結語

先進、高效的農業信息系統，不僅是一個農業服務體系，也是現代化農業的生產體系。基于無線網絡構建農業科技推廣的示范園區，能夠使現代信息技術快速融入到農業生產活動中去，使農民切身體會到農業信息化帶來的巨大優勢和顯著成效，對解決好“三農”問題，建設社會主義新農村將產生重要影響。

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