物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展

李婭娜

摘 要 設(shè)施農(nóng)業(yè)是集種植、農(nóng)業(yè)裝備等多領(lǐng)域為一體的系統(tǒng)工程，是指在人為可控環(huán)境下進(jìn)行的高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的一種，目前，它具有成套的生產(chǎn)技術(shù)、完整的設(shè)施設(shè)備和生產(chǎn)規(guī)范。近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研中，這是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)依托新型信息化應(yīng)用的一次進(jìn)步。基于此，明確提出了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國設(shè)施園藝中的發(fā)展思路及政策措施，以促進(jìn)我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的科學(xué)發(fā)展。

關(guān)鍵詞 設(shè)施農(nóng)業(yè)；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

中圖分類號：S316；TP391.44；TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C 文章編號：1673-890X（2014）11-0-2

設(shè)施農(nóng)業(yè)是集種植、農(nóng)業(yè)裝備等多領(lǐng)域為一體的系統(tǒng)工程，是在人為可控環(huán)境下進(jìn)行的高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的一種。它是采用特定結(jié)構(gòu)設(shè)施、改善或創(chuàng)造局部環(huán)境，在一定程度上擺脫了對自然環(huán)境的依賴而進(jìn)行有效生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)，是典型的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，具有經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)綜合效益。目前，是世界各國用以提供農(nóng)產(chǎn)品的主要技術(shù)措施[1]。我國設(shè)施農(nóng)業(yè)研究始于20 世紀(jì) 80 年代后期，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，到2012年我國設(shè)施農(nóng)業(yè)面積達(dá)到了386.4萬hm?，農(nóng)業(yè)部規(guī)劃2020年我國設(shè)施農(nóng)業(yè)面積將達(dá)到500萬hm? [2]，盡管取得了一點成績，但與設(shè)施農(nóng)業(yè)起步較早、發(fā)展較快的國家相比差距仍然較大，主要表現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，抗御自然災(zāi)害的能力相對較弱；機(jī)械化生產(chǎn)比重較小，生產(chǎn)效率低；設(shè)施農(nóng)業(yè)管理技術(shù)不配套、缺乏量化指標(biāo)造成大量人力、財力的浪費；在技術(shù)應(yīng)用和生產(chǎn)上存在不規(guī)范性操作，致使設(shè)施農(nóng)業(yè)沒有發(fā)揮其最大的效益。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展以及在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

最近幾年，隨著微電子、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在各個領(lǐng)域的崛起，以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)正在興起。1995年，比爾蓋茨在《未來之路》中提及過物聯(lián)網(wǎng)的概念，業(yè)界認(rèn)為，“物聯(lián)網(wǎng)”是繼計算機(jī)、移動通信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之后，被業(yè)界稱之為第三次信息技術(shù)革命[3]。“物聯(lián)網(wǎng)” 已經(jīng)成為未來高科技領(lǐng)域國際競爭的熱點，尤其是歐美等發(fā)達(dá)國家紛紛將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)研究。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用主要是通過使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有效掌握設(shè)施內(nèi)環(huán)境信息，進(jìn)行人工干預(yù)，有效控制作物生長，達(dá)到生產(chǎn)預(yù)期效果。因此，設(shè)施農(nóng)業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將朝著自動化、智能化、便捷化和網(wǎng)絡(luò)化方向迅速發(fā)展完善，它也將成為拉動科技創(chuàng)新，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)增長不可缺少的一部分[4]。

20世紀(jì)末，我國中科院在傳感網(wǎng)的研究方面取得了一些科研成果，并進(jìn)行了規(guī)模性應(yīng)用。2009 年 8 月， 溫家寶總理曾經(jīng)提出建立中國傳感信息中心的戰(zhàn)略設(shè)想，為發(fā)展 “農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)” 提供了機(jī)遇。黨中央、國務(wù)院在“十二五”時期規(guī)劃中，明確了我國未來設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展方向是基本實現(xiàn)農(nóng)機(jī)化[5]，這為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展提供了大好的機(jī)遇。

1.1 設(shè)施農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施落后

我國設(shè)施農(nóng)業(yè)按形式基本上分為連棟溫室、日光溫室、塑料大棚、小拱棚（遮陽棚）四類，設(shè)施結(jié)構(gòu)陳舊老化比較嚴(yán)重，由于設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境相對封閉，因此，設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在水肥灌溉、土壤連作障礙等問題，高溫、高濕的環(huán)境，給病菌的繁殖和害蟲的生長提供了有利的環(huán)境條件，這不僅造成了大量水肥、農(nóng)藥等資源浪費，也降低了農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量。因此，改善和提高我國設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備，是滿足作物良好的生長環(huán)境必不可少的條件之一。

1.2 加快技術(shù)研發(fā)步伐，提高科技含量

根據(jù)設(shè)施農(nóng)業(yè)總體狀況和實際生產(chǎn)需要，找準(zhǔn)設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)方向，不斷增強(qiáng)配套能力，包括育苗播種機(jī)械、耕作收獲機(jī)械、灌溉施肥植保機(jī)械、傳感執(zhí)行機(jī)械、加溫通風(fēng)設(shè)備、預(yù)冷儲藏設(shè)備、包裝分級機(jī)械、運輸機(jī)械、基質(zhì)消毒設(shè)備等實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的突破；并且根據(jù)不同的設(shè)施結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化，規(guī)范其栽培標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)施環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、土壤特性演變、肥水管理、專用品種的選育等多個方面的系統(tǒng)研究，形成完整的栽培技術(shù)體系。

2 設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢

21世紀(jì)是信息化科技飛速發(fā)展時期，我國農(nóng)業(yè)正處于這個關(guān)鍵的時期，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級提供了巨大的動力，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟和普及，要想使“電腦上種地”的愿望可以實現(xiàn)，就必須加快網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)發(fā)展的步伐，為現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展提供必要的基礎(chǔ)。

2.1 傳感器種類繁多，功能相近，將向細(xì)化其發(fā)功能的方向發(fā)展

目前，應(yīng)用的傳感器產(chǎn)品都能夠達(dá)到對環(huán)境監(jiān)測的目的，并能夠形成簡單的系統(tǒng)，但是功能不完整，擴(kuò)展性和升級能力相對較差，性價比不高，沒有取得較好的推廣效果。無線傳感器技術(shù)的發(fā)展使農(nóng)業(yè)傳感器將朝著微型化、低功耗、高可靠性的方向發(fā)展，能否降低構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)的成本，降低傳感器的功耗，延長傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期是傳感器網(wǎng)絡(luò)能否在農(nóng)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。同時，發(fā)展可靠性高的更為先進(jìn)的身份識別技術(shù)以及設(shè)施與機(jī)械化技術(shù)的功能定位，引進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)、智能化技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等高新技術(shù)，提高設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化、自動化、信息化水平。

2.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸管理系統(tǒng)建設(shè)滯后，無線通信技術(shù)將獲廣泛應(yīng)用

設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要一個穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和通用性上均衡發(fā)展的管理系統(tǒng)或管理平臺，設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合管理系統(tǒng)大多還處于試驗研究階段，價格昂貴，真正能夠大面積推廣的產(chǎn)品還很少。此外，如何提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠性也將是研究的重心。現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)空間范圍查詢處理算法能量消耗較大，且當(dāng)節(jié)點失效時查詢處理過程易被中斷，無法返回查詢結(jié)果。wifi技術(shù)因其組網(wǎng)靈活、易維護(hù)、易拓展和豐富的配套設(shè)備等優(yōu)勢將在設(shè)施農(nóng)業(yè)中得到更廣泛的應(yīng)用；同時，通過對農(nóng)作物溫室內(nèi)的溫度、濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤含水量、二氧化碳濃度、葉面濕度、露點溫度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實時采集，自動控制指定設(shè)備。同時在設(shè)施現(xiàn)場布置攝像頭等監(jiān)控設(shè)備， 用戶通過電腦或G4手機(jī)實時采集視頻信號， 收集設(shè)施內(nèi)生長環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而達(dá)到遠(yuǎn)程控制智能調(diào)節(jié)指定設(shè)備，為作物生長信息實現(xiàn)自動監(jiān)測、自動控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù)。

2.3 人才匱乏，技術(shù)不完善，應(yīng)用推廣范圍較小

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)需要國家鼓勵和加大對物聯(lián)網(wǎng)的物資投資和人才投資，給予資金技術(shù)支持；需要國家加強(qiáng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專門人才的培養(yǎng)，提高他們的創(chuàng)新能力以及應(yīng)用能力；需要專業(yè)的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)。各物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開發(fā)企業(yè)，圍繞這個平臺和標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)相應(yīng)的配套產(chǎn)品設(shè)備，不再投入大量精力開發(fā)基礎(chǔ)的軟硬件，可以節(jié)省人力、物力，增加設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)品種類，加快設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)綜合技術(shù)的推廣應(yīng)用。

3 結(jié)語

設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為多種學(xué)科技術(shù)的綜合應(yīng)用，融合了現(xiàn)代的傳感技術(shù)、自動化、智能化通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)以及植物科學(xué)等多種技術(shù)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，把所有的技術(shù)聯(lián)系在一起，從而達(dá)到對農(nóng)作物生長進(jìn)行精細(xì)化管理，有效降低農(nóng)業(yè)成本，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的信息化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化。

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（責(zé)任編輯：趙中正）endprint