武漢市農業物聯網發展分析及對策

武漢市農業科學院農業機械化研究所 劉珂 陳鴻 張唐娟 秦彩

武漢市農業信息化中心 孫懿慧

武漢市農業科學院發展研究中心 夏娟

武漢市農業物聯網發展分析及對策

武漢市農業科學院農業機械化研究所 劉珂 陳鴻 張唐娟 秦彩

武漢市農業信息化中心 孫懿慧

武漢市農業科學院發展研究中心 夏娟

本文簡單說明了物聯網的組成要件及功能，分析了現代農業中信息化與農業的關系，在此基礎上，介紹武漢市農業物聯網發展現狀及所遇到的問題，并參考武漢市農業物聯網發展情況提出相應的對策探究。研究旨在推廣與應用農業物聯網改造傳統農業，為進一步構建武漢現代都市農業提供依據。

農業物聯網；應用模式；發展問題；對策探究

物聯網是指以無線傳感網絡為基礎通過射頻識別（RFI d）裝置、溫光感應器、全球定位（GPS）系統和激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把指定物品與互聯網連接起來進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。具有傳輸帶寬較高、抗干擾能力強、安全保密性好及功率譜密度低的特點。發展物聯網產業是加快推進產業供給側結構性改革和發展方式轉變的重要途徑和措施，也是搶占新一輪技術競爭制高點和提高綜合實力的選擇。

現代農業的發展需要信息化與農業的深層次融合，并實現農業生產過程、農產品物流等方面的自動化、智能化處理，以減少勞動力、土地等傳統資源要素的投入，提高農產品生產率，而物聯網在農作物智能化設施培育、農業信息監測、農業生產精細管理等方面有著獨特優勢，其在農業中的應用是農業走向現代化、信息化、智能化的必要條件。近年來，農業物聯網技術在武漢市農業生產經營中迅速推廣，一大批農業物聯網應用模式亮點紛呈。以往的研究重點基本上都是技術層面探討農業物聯網，本文從推廣及應用模式出發，通過對江夏、東西湖、新洲、黃陂、漢南、蔡甸等區以及武漢市農業科學院農機化所等科研院所的農業物聯網研究應用情況進行了調研，針對存在的問題提出合理可行的對策。

1 武漢市農業物聯網發展狀況

作為湖北省信息化工作的先行地區，武漢市是國內中部地區農業物聯網產業起步較早的城市，在技術應用、產業集聚和市場拓展等方面擁有一定的先行優勢，初步形成了以武漢為核心，周邊區縣為支撐的農業物聯網產業布局。目前，武漢市農業物聯網應用服務較廣泛，一般分屬于以下3種模式：一是以戶外大田、水產業為應用目標的物聯網精準農業技術應用模式；二是以溫室、畜牧業為應用目標的感知系統技術應用模式；三是以農產品質量安全、運輸管理相配套的農產品物流技術應用模式。

1.1 物聯網精準農業技術應用模式

物聯網可實時采集、存儲戶外大田、湖泊的各種土壤和環境參數，獲得包括土壤溫度、水分、空氣濕度、光照強度、水體溶氧度等數據，并針對作物和土壤信息的收集以及對氣候變化特征、基于地理信息的展示和決策支持，對不同的土地進行不同的智能化操作。新洲區的東方神農公司建立了生產基地病蟲監測系統，實現了基地病蟲在線監測，對病蟲害數據的監測、預報、預警工作發揮了較大的作用。漢南區的武漢廠廈潤田農業發展有限公司在農業園區內實現自動信息檢測與控制。武漢吉祥天的水肥一體化系統實現了灌溉、施肥的智能化管控，可有效節約肥料成本、降低人工管理成本、增加作物產量。水產上主要用于水質與環境信息的監測、疾病遠程診斷、生產自動控制等方面。水產養殖信息化系統采用無線傳感技術、網絡化管理方法對養殖環境、水質、魚類生產狀況等進行全方位的管理監測；武漢市農業科學院水產科研所下屬中博公司“魚大夫”手機遠程診斷系統可幫助專家對魚、蝦、蟹病因進行遠程診斷并提出防治方法，以快速解決漁民的養殖難題。武漢市農業科學院農機所建設的新洲區漲渡湖黃顙魚良種場，通過智能系統進行定時、定量、定位處理并及時精確地遙控指揮增氧機、投餌機等設備運行，實現智能化的漁業生產管理；漢南區湘口螃蟹養殖基地建立了水質有線監測系統、專家在線魚病遠程會診系統、水產品質量安全檢測及追溯系統、公共信息發布與手機信息預警系統，實現了螃蟹養殖在線生產、環境監測、自動投料和自動增氧等操作。

物聯網在農作物生長環境監測、視頻監控等方面發揮了積極的作用。武漢市農業科學院農機所武湖基地應用物聯網型溫室控制系統能實現對溫室大棚中溫濕度等環境參數的自動控制和水肥的智能化配給。東西湖區農科所、武漢吉農沃爾特建設了大棚智能監控系統，使溫室內的環境接近人工設想的理想值，以滿足溫室作物生長發育的需求。江夏區的凡華農業園智能連棟溫室、鋼架蔬菜大棚，通過手機智能控制聯動溫室內外遮陽、風機、濕簾等，通過手機實現實時監測、自動噴淋、水肥一體化等功能，在沛美達鋼架蔬菜大棚建立示范點，通過電子屏就能了解蔬菜長勢，實現了從地頭到餐桌的全程監控。技術人員通過實時監控系統及時處理突發狀況，對播種、施肥、澆灌、采摘的全過程進行記錄和操控。蔡甸區的華景天地有限公司可實時遠程獲取溫室大棚內部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強度及視頻圖像，自動控制噴淋滴灌、內外遮陽、頂窗側窗、加溫補光等設備。畜牧業上物聯網主要用于養殖環境視頻監控、環境溫度控制、自動喂料、自動除糞、自動分撿等方面。武漢市50家畜牧養殖小區實現了環境視頻監控，武漢市農業科學院農機所采用視頻技術并通過互聯網連接位于新洲區的東泰大型豬場終端，集合專家為客戶提供遠程視頻診斷服務，通過物聯網技術控制養殖基地光、溫、氣等環境要素。江夏區、黃陂區、東西湖區等實現了牲豬養殖小區環境聯網視頻監控。黃陂區的武漢天種、江夏區的武漢金龍等實現了自動喂料、除糞等功能；黃陂木蘭、新洲精明等養雞企業實現環境溫度、照明自動控制及禽蛋自動分撿等，木蘭養殖場的“智能養殖和雞蛋分級包裝系統”實現了雞糞不落地、不沖洗，直接由傳送帶集中，通過生物發酵達到循環利用，使經濟效率最大化。

1.3 農產品物流物聯網技術應用模式

武漢已形成了與農產品的質量安全、配貨管理、運輸管理、采購交易相配套的農產品物流網。建成具有流程完善、標準先進、接口開放等特點的農產品質量安全追溯系統，涌現了一大批農產品電商企業，如湖北周黑鴨公司實現線上線下訂單及與客戶的無縫對接，成立了互聯網戰略中心，推岀了質量安全追溯系統（慧眼APP），充分利用互聯網平臺促進公司發展；武漢新辰食品有限公司推行F2F（工廠到家庭、面對面服務），實現生鮮配送→速凍冷鏈→網絡直達的“三級跳”模式；武漢鑫太陽科技公司建立專業農業信息服務平臺、B2B和B2C模式的農產品交易平臺、有線鄉村旅游平臺以及線下的農業電子商務中心，實現多平臺、多模式、全方位服務“三農”模式；武漢華豐聚生農業公司通過網絡域名建立3.0獨立電商平臺，打造整合農業產業鏈，在農業生態、高效種養及旅游休閑諸領域結合與互動的農業文化創意模式；以大數據為基礎的華中地區最大農產品交易平臺海吉星項目建成后，年交易量可達600萬t，年交易額270億元。該交易平臺的建設將促進和提高武漢市以及湖北省農產品產業化水平、規模化經營和流通能力，推動跨區域農產品流通效率和水平。

1.4 其他農業信息服務的應用模式

除以上3種農業物聯網應用模式外，武漢市農委還開通了12316信息服務熱線，以各類農業信息為主要內容，對全市農民和農業經營主體提供農業信息、培訓、便民、農產品銷售、電子商務、信息化建設等服務，努力提高農民的現代信息技術應用水平。并正在逐步開展衛星農業估產、測土配方施肥、農機跨區作業等方面信息服務。武漢市每年測土配方采樣30萬hm2次，均包含了采集點GPS地理信息數據。武漢禾訊公司利用現代衛星遙感技術，通過全球衛星數據中心提取出對應作物估產所需作物分布，建立作物光合作用同單產的定量關系，進行大宗作物估產服務等。武漢珈和科技有限公司利用衛星遙感估算內容，結合實地調研數據，生成多種樣式的分析圖，讓客戶通過一張圖直觀地分析和管理農田。

現全市設施園藝、水產物聯網已開始推廣應用，農產品電子商務規模迅速擴大，初步建成了農產品物流物聯網。省內各高等院校、科研院所和農業物聯網裝備生產企業在設施栽培、水產養殖、畜禽養殖、茶（果）園生產管理、大田生產管理、設施農業等領域內試驗應用物聯網技術，取得了許多具有代表性的研究成果。但總體上仍處于起步階段，在核心技術、網絡架構、商業應用等許多方面與國內領先水平相比還存在一定的差距。

2 武漢市農業物聯網發展中的主要問題

2.1 農業物聯網關鍵技術、設備缺乏，核心分析理論不完善

從總體上來看，武漢市與農業物聯網相關的關鍵技術、設備研發和在處理感知信息的精確判斷和調控等方面核心分析模型及理論還不夠完善。農業物聯網信息傳感關鍵設備的研發方面，如作物的生長信息采集、土壤信息采集等傳感技術在國內剛剛啟步，缺少穩定性好、靈敏度高、集成化和小型化的優質國產農用傳感設備。由于環境因素變化快，國外產品難以符合我國實際的應用需要。在核心分析模型的研究方面，雖然已經取得了一些成果，但在實際的農作物栽培、種植等方面的信息反饋以及智能化處理方面還有欠缺，不能很好地指導農作物生產，還需要在整個應用體系的智能化方面進行進一步的研究。

2.2 不同農業物聯網之間兼容性差，缺少統一的標準體系

物聯網的建設和運行必然要涉及到國內外共同遵守的行業協議與標準。物聯網在農業生產中應用時，采集相關數據需要大量的傳感器，每種傳感器有不同的接口，與之相對應的就有不同的接口要求。在數據傳輸這一層面上，各個示范園區甚至同一個園區內使用的無線傳輸和軟件平臺都不相同，反映到應用層面的就是相互之間的數據不能通用，整個物聯網系統的兼容性差，成為影響農業物聯網發展的主要問題和制約物聯網在現代農業生產中應用的重要因素。造成這種局面的主要原因是缺乏統一的國家、地方和行業標準。

2.3 農業物聯網應用模式不全，缺少市場化推動力

作為新生事物，在其初級發展階段，齊全的應用模式顯得尤為重要。農業機械化作為現代都市農業標志之一，如何與農業物聯網相融合并形成切實可行的應用模式還需要重點探索。同時，由于農業產品的利潤較低，目前武漢市的農業物聯網建設絕大部分由政府主導投資。實際應用中，物聯網的建設、設備安裝使用、后期的運行維護都有示范項目資金補貼，雖然具有很好的示范效果，但在健全應用模式、降低成本方面還有很長的路要走。

2.4 農業物聯網人才資源不足

農業物聯網是一項全新的事物，在其建設、運行、管理和后期維護方面都需要大量的專業技術人員。目前廣大基層農戶、農技人員對于農業物聯網的概念還很模糊，對于農業物聯網的技術、設備等知識的認識還不全面，還不具備應用推廣物聯網技術的能力。同時，在農業物聯網的傳感器開發、運算評價模型的研究等方面缺少跨專業的復合型人才。農業物聯網是整合了計算機軟件、電子通信、農學、機械等多行業的一個綜合產業。因此，就需要從事農業物聯網的相關技術人員對農學、電子通信、軟件編程等方面都要有較強的專業知識，這樣才能研發出符合農產品生產者實際需要，真正智能化、自動化的農業物聯網。

3 對武漢市農業物聯網產業發展對策探究

3.1 統籌規劃，重點推進

在農業物聯網的共性技術研究方面，應進行統籌規劃，引導科研院所和高校科研人員重點突破部分難點問題，并引導相關企業將力量集中在解決后期可能會產生瓶頸的共性技術問題上面，避免在技術發展上同一課題重復研究造成資源浪費。要鼓勵并支持研發可靠性高、低功耗的微型化傳感器和符合武漢市農業生產實際需要的優質國產傳感器。在降低傳感器成本的同時，提升傳感器網絡的節點數量，使傳感器網絡更加實用化。

3.2 建立健全物聯網標準體系

利用武漢地區科教優勢組織有關專家、學者對農業物聯網的基礎性、通用性的標準進行研究，盡快制定適用于農業生產實際需要的物聯網標準。標準體系的形成有助于解決制約農業物聯網發展的關鍵問題，促進農業物聯網的有序發展，提高不同物聯網的互相兼容程度，避免出現重復建設、關鍵設備不匹配和數據無法通用等問題。

3.3 建立農機和農藝相結合的物聯網應用模式

在物聯網精準農業技術應用模式和感知系統技術應用模式中，農機和農藝相結合的物聯網應用模式具有很好的發展前景。而農機和農藝相結合進行物聯網應用的最佳切入點就是農業信息建模以及物聯網應用。農機的信息化，即智能設備的關鍵性參數信息以及適用范圍、農藝過程的信息化，涉及壟作的距離、作物之間的間距以及生長性狀的動態實時信息，農業數字化模型不僅串聯了農藝方面的具體參數，而且以模型的方式與農機的智能模塊聯系在一起，并與農機智能設備以及傳感器網絡有效鏈接，形成了智能化程度較高的農業信息物聯網應用模式。逐步形成成熟的農機和農藝相結合的物聯網應用模式，推動農業物聯網又好又快發展。

3.4 加強人才隊伍建設

農業物聯網是一個跨學科的綜合產業，因此在農業物聯網的研發團隊中不能僅有某單一學科的科研人員。在目前缺少物聯網相關的復合型人才的條件下，研發團隊積極吸納相關學科的科研人員，能暫時彌補復合型人才資源不足的問題，促進各學科的科研人員相互學習，發展成為跨學科的復合型人才。同時，各地方科研院所和高校也應為農業物聯網發展建立相關學術交流平臺，使各研發團隊能互相交流、研討，促進產學研合作，形成良性發展趨勢。在對物聯網復合型人才培養上，各科研院所和高等院校應建立人才培養機制。同時，注重對基層農戶、農技人員的專項培訓，加快培養農業物聯網相關專業技術人員，提高農業物聯網技術的應用能力。

綜上所述，盡管農業物聯網有著很好的發展前景，但還有許多亟需攻關的問題。只有切實解決好現階段的核心問題，才能促進物聯網的推廣，使其發展到大數據智能分析、農業機械智能、自動化運行和農產品安全溯源等農業生產領域。

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2017-08-25）