南通農業物聯網發展現狀及其對策

蔣麗麗

摘 要 新世紀以來，南通市農業物聯網的研究與應用主要在大田環境監測與作物生長診斷、大田作物智能決策管理系統、設施園藝溫室自動控制、畜禽水產養殖環境監控與智能喂養、溫室大棚智能監控與農產品安全溯源等領域開展，取得了一定成效。但是，其發展尚存在頂層設計滯后，長遠規劃有待制定；標準體系落后，應用規模有待提高；資金投入不足，政策體系尚待完善；智能化程度低，自主研發有待加強等問題，提出通過加強頂層設計，制定發展規劃；建立運行機制，明確應用模式；加大投入力度，實現可持續發展；加快人才培養，提高創新能力加強南通市農業物聯網發展。

【關鍵詞】南通市 農業物聯網 現狀 對策

自溫家寶總理于2009年8月提出“感知中國”以來，物聯網被列入我國五大戰略性新興產業之一，物聯網產業的發展為實現農業的信息化、現代化、智能化提供了前所未有的機遇。近年來，南通市委、市政府十分重視以物聯網為代表的農業信息化建設，在農業產業政策的引導以及各項支農措施的拉動下，南通市的農業物聯網得到了持續快速的發展，對加速南通市農村經濟發展、農業產業結構升級和增加農民收入發揮了重要的作用。

1 南通市農業物聯網發展現狀

2001年，江蘇沿江地區農業科學研究所在南通市科技計劃項目的資助下，開展了“南通市農業信息化發展現狀與對策研究”；2002年起，又先后開展了“南通市優質雙低油菜智能生產管理系統的研究與應用”、“基于SQL和Internet南通市農業科技信息數據庫設計”、“精細農業技術在水稻生產中的應用”。2009年，南通市農業局與如東眾興牧業研發的第一個物聯網應用產品，雞舍遠程環境控制系統，在全省農業信息化展上展出，得到了時任省副長黃莉新的高度贊揚，2010年該產品在北京參加了《2010現代農業與信息化展》，受到了高度好評。現在，南通農業物聯網應用已經全面展開，應用領域和應用企業不斷增加，新的物聯網應用成果不斷涌現。

1.1 南通市農業物聯網發展概況

目前，南通市物聯網主要在五個領域開展應用。

1.1.1 大田環境監測與作物生長診斷

截止2014年，南通大田作物物聯網覆蓋面積達5000余畝，主要實現大田作物的智能灌溉，部分示范基地已能實現大氣溫、濕度、CO2濃度、土壤溫濕度的監控，并根據作物不同生育時期生長指標進行監控，診斷作物生長狀況，進行作物精細管理與調控。

1.1.2 大田作物智能決策管理系統

早在世紀之交，江蘇沿江地區農業科學研究所就對水稻、小麥、油菜等大田作物的智能決策管理系統進行了二次研發。如，在南京農業大學農業信息工程技術中心“水稻管理智能決第支持系統”的基礎上，根據南通的特點進行二次研發并投入實用，取得了良好的效果。該系統既可以進行有關品種選擇、播期確定、秧田播種量計算、本田基本苗運算和肥料運籌等單項方案設計；又可以根據當地情況，為用戶生成一套播前方案及相應的階段生長發育指標等綜合方案設計；還可以進行有關種子、肥料、水分管理和相應栽培方式下的育秧技術、移栽技術等知識咨詢。2002年，該系統在江蘇省通州市四安等鄉鎮應用后，一般可增產稻谷700.00kg/hm2，綜合成本平均降低200.00元/hm2以上，增加效益255.00元/hm2以上。

1.1.3 設施園藝溫室自動控制

截止2014年，南通設施園藝物聯網大棚面積達8000余畝，主要實現大棚內的氣候環境如溫度、濕度、光照的控制，并實現智能灌溉、控溫與遮陽，以達到栽培果蔬與花卉生長發育的需要。

1.1.4 畜禽水產養殖環境監控與智能喂養

截止2015年南通市共建有畜禽養殖物聯網技術應用點132個，水產養殖物聯網技術應用點21個，畜禽物聯網主要實現了畜禽舍的溫度、濕度、通風等智能化調控，自動喂料，自動撿蛋，自動除糞等，有的能通過電腦或手機遠程控制。水產養殖物聯網主要實現水質監控，用戶可以利用手機、電腦查看和設定參數，系統可以根據參數自動增氧、換水等工作。

1.1.5 溫室大棚智能監控與農產品安全溯源

截止至2015年南通市共建有55個溫室大棚物聯網應用點，占地面積13000余畝，可實現地面光譜、土壤參數值的測定，并達到溫控、智能灌溉、遮陽等智能控制效果。部分示范園區已建立農產品安全溯源系統，通過對農產品土地、育苗、田間、配送等一系列信息進行監測、記錄，匯總構成一個農產品溯源數據庫，再通過網頁查詢、二維碼掃描等方式對農產品生長、傳輸過程進行查詢，確保農產品的質量安全。

1.2 南通市農業物聯網運用典型案例

1.2.1 大田作物

南通大田作物物聯網應用的典型是國家信息農業工程技術中心如皋試驗示范基地，該基地位于白蒲鎮朱家橋村，占地100余畝，包括科研試驗區、技術展示區、大田生產區以及辦公區等多個功能區。

基地建有基于WebGIS的農作物智能管理平臺以及基于物聯網技術的農情信息監測中心。基于WebGIS的農作物智能管理平臺通過耕地質量調查建立應用區域土壤空間數據庫和土壤理化性狀屬性數據庫，應用栽培管理技術研究成果建立專家決策規則庫和技術決策支持庫，為智能決策管理提供基礎支持。基于物聯網技術的農情信息監測中心運用物聯網技術，建有小型自動氣象站、視頻監控、土壤監測、大氣監測和光譜監測以及智能傳感系統，可實時監測、獲取農田大氣溫度、農田大氣濕度、農田大氣二氧化碳濃度、土壤溫度、土壤濕度、葉層氮含量、葉層氮積累量、葉面積指數、生物量、反射率Y810、反射率Y720、差值植被指數DVI、歸一化植被指數NDVI等技術參數，基于作物不同生育時期生長指標及實時診斷模型，快速準確地監測作物生長指標，實時診斷作物生長狀況，指導作物中后期的精確管理與調控。

國家信息農業工程技術中心如皋試驗示范基地不僅注重科研研究，更注重技術的集成與推廣。至2014年基地在如皋建立核心試驗示范區的基礎上，分別在蘇州市、南通市和徐州市建立了輻射示范區，并取得了顯著的增產效果。據統計，應用該技術精確指導的地塊，其增產幅度達10%以上，示范推廣區增產幅度達5～10%，增產效果顯著。

1.2.2 設施園藝

南通設施園藝物聯網應用的典型是南通市如東縣綠源高效設施果蔬園藝基地，基地建有10000平方米智能溫室，主要分為果蔬育苗中心、花卉展示區和無土栽培示范區。智能溫室實施了標準化智能監控管理系統，該系統根據花卉栽培全過程各個環節的具體要求，在智能溫室部署全自動水肥灌溉子系統、全自動環境監控子系統、智能報警遠程控制子系統，系統結構如圖1所示，該系統妥善地解決了花卉種植的各類問題。

系統可以實現Web訪問和手機訪問，可以通過網頁或手機實時監測6個溫室的環境參數，并隨時隨地查看作物生長情況，對風機、濕簾、內遮陽、外遮陽等設備進行實時控制，同時還可以觀看到溫室內的實時視頻。只要任何有網絡的地方就能實現該系統的遠程智能化監控，做到了“隨時、隨地”，并對來訪人員設置了相應的權限，只有管理員才能對執行設備進行控制。

基地通過該系統實現了果蔬生產的智能化，并取得了顯著成效。首先，項目實施后比項目實施前人工下降35%，有效地降低了成本；其次，項目實施后，減少果蔬環境應急反應達95%以上，減少意外環境變化對智能溫室造成損失的可能；再次，系統采用水肥精確定量自動灌溉，有效地防止水分和肥料的浪費；最后，系統的分析決策功能提供了詳細有效的環境監測參數，為智能溫室的科學管理提供了依據。

1.2.3 畜禽、水產養殖

畜禽養殖物聯網應用的典型是南通裕康牧業有限公司，公司年出欄肉雞45萬羽，為了進一步降本增效，提高肉雞養殖的智能化管理水平，近年來公司實施了肉雞標準化示范場智能監控管理系統建設項目。系統的主要功能包括：

（1）數據采集。通過基于Wi-Fi網絡的溫度、濕度傳感器，將采集到的雞舍內的環境數據通過Wi-Fi網絡上傳至服務器進行處理和存貯；

（2）環境控制。通過基于Wi-Fi的網絡無線電器控制器，通過Wi-Fi網絡傳送電器控制指令，從而遠程控制雞舍內的燈光、風扇、加熱器等設備；

（3）視頻監控。在每棟楊舍安裝網絡視頻攝像頭，將雞舍的視頻和聲音存貯在服務器上，可通過網絡和手機遠程監控雞舍內的情況；

（4）預警功能。雞舍遠程環境監控系統與服務器相連，當環境指標異常時發出手機短信和電話報警，同時支持短信查詢和控制指令。

水產養殖物聯網的典型在海門市沿江漁場，漁場內養殖青魚、草魚、鰱魚，采用智能水質傳感器實施監測溶氧、溫度、PH值，并通過無線監控系統對漁場進行實時監控。目前該漁場已集水產養殖與休閑垂釣于一體，推進三產融合。

1.2.4 溫室大棚及農產品質量安全溯源系統

溫室大棚物聯網較具代表性的為位于港閘區幸福街道的現代農業產業園，目前產業園區已建成連棟智能溫室大棚38萬平方米，單體鋼架大棚4500畝，形成水稻、蔬菜、苗木三大片區，該基地列入省“菜籃子”工程，全域被認定為省無公害農產品基地。

產業園區已建成可實現全程自動化操作的育苗中心，育苗能力可達6.3萬株/小時；建成覆蓋690畝智能溫室區域的水肥一體化系統，可實現節水灌溉，精準施肥，節省人工，提高施肥效率和蔬果品質；建成覆蓋690畝智能溫室區域的物聯網系統，對溫室內的空氣溫濕度、土壤濕度、土壤溫度、光照強度、CO2濃度、土壤PH值、土壤EC值等環境參數進行實時采集，并通過無線網絡將數據傳輸到數據中心，數據采集控制系統對數據進行分析，并給出相應的指令，自動開啟或者關閉制定設備，包括：水肥一體化設備、溫室風機、水簾等，同時在溫室現場布置攝像頭等監控設備，實施采集視頻信號，該系統為農業生產管理提供依據，促進農產品品質和效益的提升；同時，物聯網平臺中融入農產品質量安全追溯系統，利用數據庫技術、網絡技術，構建統一追溯平臺，實現對農產品質量的安全管理和對經銷商、消費者提供追溯查詢，實現網頁、二維碼掃描等方式的追溯。

2 南通市農業物聯網發展主要障礙

南通市農業物聯網雖然發展較快，但與我國先進地區相比還有較大的差距，主要表現在以下四個方面。

2.1 頂層設計滯后，長遠規劃有待制定

自2014年中央一號文件中明確提出“建設以農業物聯網和精準裝備為重點的農業全程信息化和機械化技術體系，推進以設施農業和農產品精深加工為重點的新興產業技術研發，組織重大農業科技攻關”以來，南通先后出臺了“南通市現代農業發展規劃”等政策，推動農業物聯網的發展，“中共南通市委南通市人民政府關于建設國家現代農業示范區推動現代農業建設邁上新臺階的實施意見”中明確提出“加強農業信息化基礎設施建設，推廣農業物聯網等信息技術，促進‘智慧農業的發展”。市委市政府也于2015年、2016年連續兩年發文，對南通市各縣、市進行考核，要求每縣市每年新增3個以上物聯網應用。但目前南通市沒有制定農業物聯網發展中長期應用規劃，農業物聯網的發展均靠示范園區的建設，雖然發展較快，但是不平衡，表現在智能農業建設點較為零散，缺乏統籌性，且智能化水平也不均衡。

2.2 標準體系落后，應用規模有待提高

農業物聯網的建設依賴大量的傳感器進行環境參數的監測與數據的傳輸，但是農業應用對象復雜、信息渠道廣泛，且目前傳感器的使用以進口為主，我國自主研發的傳感設備成本較高，導致目前使用中標準缺乏統一性，這就致使物聯網市場分割，難以融合，且造成一定的重復開發，提高了企業應用成本。且南通市目前農村科普模式不完善，推廣力度小，專業人才匱乏，所以農業物聯網規模化程度較低。

2.3 資金投入不足，政策體系尚待完善

南通物聯網資金投入主要通過四類渠道，包括：

（1）省級農業信息化、園區建設等項目資金；

（2）市級財政對農業物聯網建設的獎勵資金；

（3）各縣市制定的對農業物聯網應用的補助資金；

（4）農業企業自籌自主建設的資金。

近幾年各類資金投入約有300萬元/年，并在不斷的增加。但目前政府尚未設立財政出資的支持重點技術研發、重點產業發展、重點項目推廣的農業物聯網發展基金。急需加快制訂包括財稅、采購、金融、投資、信貸、重大項目建設等一系列政策支撐體系，逐步形成成熟的農業物聯網市場盈利模式。

2.4 智能化程度低，自主研發有待加強

目前南通市農業物聯網建設中大部分應用的智能化程度較低，如大田作物還未能達到病蟲害智能診斷、雜草智能識別及施藥；水產養殖物聯網應用中僅局限于水溫、PH值、溶氧量等水質基本參數進行監控，未能形成精細喂養及疫病智能診斷。且目前農業物聯網中自主研發程度較低，信息感知技術、信息傳輸技術、信息處理技術均不夠成熟。如由于農業環境的復雜性、嚴酷性等特征，我國農用傳感器與RFID均面臨著數據采集精度問題；由于農產品從田間道餐桌需要時時記錄各種狀態的信息，產生大量的數據，目前的存儲算法保存這些海量數據需要很大的存儲空間，所以需改進目前的存儲算法，降低存儲成本；由于農業智能監控及管理是以農業生物為主體，故需研究更為精確的人工智能算法，以適應農作物畜牧多變的環境。這些問題均制約著農業物聯網的產業化發展。

3 南通市農業物聯網發展對策

南通市地處長江三角洲，位于我國沿海、沿江2條經濟帶的“T”形交匯點，素有“黃金水道”和“黃金海岸線”之稱。獨特的區域位置決定了建設具有南通特色的外向型高效農業的優勢明顯，特別是蘇通大橋建成以后，標志著南通市農副產品與上海等大城市全面接軌的優勢將更為明顯。因此，可以從以下四個方面入手，結合南通地域優勢，快速發展農業物聯網。

3.1 加強頂層設計，制定發展規劃

農業物聯網的發展涉及農業現代化、科技創新、信息化技術、質量標準、市場渠道等多方面，觸及的部門較多，資源整合與共享問題較為突出，為了減少重復投資，需強化頂層設計，成立專門的南通市物聯網發展委員會協調各方面工作，建立部門聯動制，按照政府主導、政企聯動的模式，組織科研單位、相關信息技術企業、農業生產單位共同參與，為農業物聯網的發展創造良好的環境。

3.2 建立運行機制，明確應用模式

鼓勵科研院校、高等院校、電信運營商、信息企業等社會力量參與農業物聯網項目建設，創建政府主導、政企聯動、市場運作、合作共贏的農業物聯網應用發展模式，按照需求牽引、技術驅動、因地制宜、突出實效的原則，在大田生產、園林園藝、畜禽水產養殖、溫室大棚等領域開展規模化應用，完善農業物聯網應用產業技術鏈，實現農業物聯網全面發展。同時，將農業物聯網技術培訓納入到農民技能培訓規劃中，開展直觀、實用、通俗易懂的科技培訓，推廣農業物聯網的同時，培養造就一批有文化、懂技術、會經營的新型農民，為物聯網產業化發展提供人才保障。

3.3 加大投入力度，實現可持續發展

農業物聯網作為農業高新技術具有基礎薄弱、一次性投入大、受益面廣、公益性強的特點，在當前農業產出效益不高、農民收入水平低、農業信息化市場運作不完善的情況下，迫切需要政府加大投入力度，統籌規劃、優先考慮、重點支持農業物聯網發展，鼓勵、支持社會力量參與物聯網的發展和建設工作。

3.4 加快人才培養，提高創新能力

一方面，加強對現有農業物聯網科技人員進行知識強化與知識更新，不斷提高其技能和為農民服務的能力；同時，聯合高等院校，加快對農業物聯網專業人才的培養，提高農業物聯網的創新能力；另一方面，聯合農業物聯網應用企業，加強對農業生產經營人員的培訓，提高農業物聯網技術應用能力；建立人才激勵機制，穩定和擴大人員隊伍，滿足農業物聯網發展的人才需求。

參考文獻

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作者單位

南通科技職業學院 江蘇省南通市 226007