浙江農業物聯網應用及發展對策分析

管孝鋒，陸林峰，黃海龍，吳曉柯

(浙江省農業信息中心，浙江 杭州 310020)

物聯網的概念在1998年由美國麻省理工學院提出，是基于互聯網擴展和延伸的網絡，將各種感知、傳輸、控制的設備連接起來，實現任何時間、任何地點，人類、機器、物體的互聯互通，即萬物相連的互聯網[1-3]。農業是物聯網技術應用的重點領域，也是物聯網技術應用難度大、集成性強的領域，物聯網技術在現代農業建設中已經發揮出越來越顯著的作用。開展農業物聯網應用及發展對策研究，對于加快浙江農業轉變增長方式，促進轉型升級，以及建設高效生態、特色精品、綠色安全的現代農業具有十分重要的意義[4-6]。

1 農業物聯網的應用領域

通過對浙江省農業物聯網的建設狀況調查，共收集到170個農業物聯網應用案例，主要分布在大田種植(10個)、設施農業(53個)、畜禽養殖(52個)、水產養殖(37個)和行業管理(18個)等領域(圖1)。

圖1 農業物聯網應用案例的行業分布情況

1.1 生產領域

在生產領域的應用以主體投入為主，大部分地區財政給予適當補助。應用模式主要是通過傳感器進行數據采集，經網絡傳輸至服務器后，發送指令控制農機具等設備。

1.1.1 在大田種植中應用

主要用于大田墑情、苗情、蟲情、災情等“四情”監測，大多是配合植保部門、科研部門開展病蟲害測報為主，如象山、桐鄉、龍游等測報站。通過傳感器采集土壤溫濕度、水分、鹽分、空氣溫濕度、降雨量、風速和風向，通過攝像機采集農作物生長發育情況和作物受災情況，通過蟲情測報、燈誘捕殺蟲，并進行病蟲害圖譜比對和自動識別，通過控制肥水一體化等設備，實現節水灌溉[7-8]。

1.1.2 在設施農業中應用

通過傳感器采集大棚中的土壤溫濕度、氮磷鉀、pH值、空氣溫濕度、二氧化碳濃度、光照強度等環境因子和植物果實、莖葉等生命體征信息，根據參數變化實時調控風機、濕簾、遮陽網、噴滴灌、肥水一體化等設備，通過攝像頭實時監控設備工作情況，達到省時、省工、節水、減肥、減藥、增效的目的，如蕭山美人紫葡萄、寧波楓康鐵皮石斛、德清陽光花卉等[9-11]。

1.1.3 在畜禽養殖中應用

通過傳感器采集養殖場內的空氣溫濕度、二氧化碳、硫化氫和氨氣濃度，以及畜禽的體溫、體重、進食、飲水等信息，根據畜禽的生長需要，分階段自動調整環境條件，智能投放各類飼料，及時發現和處理疫病，減少群體性病害發生，實現精細化管理，如桐鄉華騰牧業、溫州一鳴乳業等[12-13]。

1.1.4 在水產養殖中應用

通過水質傳感器對水體的溫度、pH值、溶氧量、氨氮、濁度、鹽度等進行實時監測預警，依據水產品在各養殖階段的環境因素、餌料養分、攝取量要求，精準分析，建立數據模型，智能控制增氧泵、喂料機等設施設備運行，實現精細化飼養，如蕭山龔老漢甲魚、長興蠡塘特種水產等。

1.2 管理領域

在管理領域的應用，以政府投入為主，也有采用PPP模式，以地方個案為主，區域特色較為明顯。

1.2.1 在質量追溯中應用

通過RFID、二維碼、電子耳標等貫穿農產品生產、加工、檢測、物流、倉儲、銷售等各個環節，使用短信、電話、POS機、網站、手機掃描等方式進行查詢，串聯起農業生產經營主體、檢測機構、消費者和監管部門，實現“從農田到餐桌”的全程可追溯信息化管理。浙江省農業農村廳建立了全省農產品質量安全追溯平臺，實現農產品生產主體追溯；紹興市、德清縣等部分地區建立了區域性農產品質量安全追溯平臺，實現農產品生產全過程追溯；嘉善縣建立了農產品質量安全監管APP，實現農產品質量安全監管數據的手機報送和查詢。

1.2.2 在生態監管中應用

在畜禽養殖污染治理上，通過攝像頭對養殖主體污水治理進行監控，通過傳感器對田間沼液池運行情況進行監測，對沼液進行及時調運，以淳安縣、龍游縣為代表。在病死動物無害化處理上，建立病死動物無害化處理系統，通過GPS對車輛進行定位和調度指揮，以龍游縣為代表。在秸稈資源化利用上，通過攝像頭對田間秸稈焚燒行為進行監控，以蘭溪市、平湖市為代表。

2 農業物聯網的建設成效

總的來看，農業物聯網技術在現代農業中的應用范圍越來越廣，技術手段日趨先進，投資效益日益明顯，特別是在育秧育苗、花卉和中藥材種植、畜禽和水產養殖等附加值高的產業中使用，經濟效益尤為明顯[14]。

2.1 經濟效益

2.1.1 節約生產成本

在設施種植過程中，通過電動卷膜、噴滴灌等技術的應用，實現了農業生產作業的自動化，提高單位時間的生產效率，大大降低用工成本。在畜禽養殖過程中，通過動物體溫、體重等狀況分析，實現了動物喂食和防疫的精準化，有助于降低飼料和獸藥成本。在水產養殖過程中，通過自動增氧、水質監測等技術的應用，實現了養殖管理的智能化，解決了人工值守等問題。

2.1.2 增加農業效益

在育秧育苗過程中，通過溫濕度的精準控制，可以有效提高秧苗存活率。在設施種植過程中，通過肥水一體化精準噴滴灌，可以大大提高農產品品質。在畜禽養殖過程中，通過養殖場空氣成分分析，能大幅降低動物發病率和死亡率。在水產養殖過程中，通過物聯網技術應用，可適當增加水產養殖密度，提升養殖效益。在鮮活農產品流通過程中，通過對溫度的精準控制，可大大提高農產品儲存時間，防止農產品變質[15-16]。

2.2 社會效益

2.2.1 保障農產品質量安全

物聯網技術在農業生產上的應用，改變了傳統農業的經驗型生產方式，有效減少澆水、施肥、用藥、喂食過度等行為，使精準化農業生產管理方式得以實現，農藥殘留得到有效控制，農業灌溉用水和能源等資源消耗有效降低，有力地保障農產品質量安全。

2.2.2 保護農業生態環境

物聯網技術在病蟲害防治上的應用，能及時有效地預防和治理各類農業災害，保持農業生態平衡。視頻監控技術在農業監管上的應用，能有效防止養殖污水亂排放、秸稈私自焚燒、病死動物隨意丟棄等行為，有利于保護生態環境。

3 制約農業物聯網應用和發展的因素

農業物聯網技術經過近些年的發展，在部分主體進行應用，取得一定效益，但也存在一些問題，主要有以下5個方面。

3.1 技術問題

農業物聯網技術目前尚處在試點試驗階段，特別是傳感器和攝像頭在農業高溫、高濕、雷電等環境下使用，其可靠性、穩定性、精準度等性能指標尚無法完全滿足現代農業發展的需要。同時，各產業需要監測的環境因子、數據傳輸等都沒有明確的標準，動植物在不同的生長時期，環境參數如何控制等也尚未建立模型。

3.2 成本問題

傳感器價格較前些年雖有所下降，但在農業上使用，價格依然偏高，投入產出不成正比；攝像頭本身價格不高，但通過立桿、取電、聯網等必要的施工后，價格成倍上升；由于缺乏統一平臺和標準，農業主體在建設傳感器、攝像頭等基礎上，還要承擔軟件平臺建設、服務器購置等費用，大大增加建設成本；開展質量安全追溯的農產品不但記錄過程復雜，而且在市場上銷售優質不優價。

3.3 應用問題

承接物聯網建設的信息公司對農業生產管理技術了解不多，農業主體對農業生產過程管理往往憑借經驗，不能對環境參數等上下限閾值進行有效設置，而且各產業專家系統尚未真正建立，導致物聯網系統不能對動植物不同生長時期的溫度、濕度、光照、空氣、肥料等進行有效控制，結果是即使能夠實時采集到環境數據，也無法精準應用到農業生產過程中[17]。

3.4 規模問題

農業物聯網建設投入大、回報周期長，需要在集約化程度高的農業主體中應用才能真正體現效益。近年來，浙江省通過土地流轉、承包經營等方式，大力推進農業產業化、規模化生產和經營，但目前大部分農業主體規模依然偏小，使用物聯網成本高、風險大、效益也不明顯。

3.5 人才問題

目前，農業從業者年齡普遍偏大，科技文化水平不高，且以農業專業居多，缺少年輕化、復合型的專業技術人才，無法有效操控物聯網等相關設備。雖然部分科研院所和信息公司開展了物聯網相關的短期培訓，但由于受年齡、計算機基礎水平等限制，以及理論和實踐的差異，普遍接受較慢，即使個別能上手的人員，也只會進行簡單操控，一旦遇到問題，無法及時有效解決，有時反而會給農業生產帶來損失。

4 發展農業物聯網的對策與建議

目前，物聯網在現代農業中應用雖然存在著推進速度不快、應用范圍不廣、技術模式不成熟等問題，但從長遠來看，隨著使用成本的不斷降低和從業者素質的不斷提高，農業物聯網必定是“互聯網+”現代農業的發展方向，必將成為當前“新經濟”的重要推動力量，因此，建議在以下5個方面重點推進。

4.1 強化頂層平臺設計

省級統一建立農業物聯網應用平臺，使用省電子政務公有云進行存儲，減少農業主體軟件建設、服務器購置等成本。同時，圍繞十大主導產業發展和特色優勢農產品生產，按照不同產業、不同產品，制定農業物聯網硬件建設、數據采集、網絡傳輸、機具控制等行業標準和數據模型，建立一批可復制、可推廣的農業物聯網應用示范點。

4.2 加大政策扶持力度

加大公共財政對農業物聯網的投入力度，重點支持農業主體開展農業物聯網建設和應用、科研院所開展農業物聯網標準研究和制定、信息公司開展農業生產數據模型試驗和推廣等環節。同時，建議將傳感器、攝像頭等農業物聯網主要設備納入農機購置補貼目錄。

4.3 開展關鍵技術攻關

組織開展視頻監控、環境監測、網絡傳輸、系統集成等技術相關的產、學、研、用單位，堅持自主研發與引進吸收并重，試驗一批符合浙江農業生產實際的技術和裝備，要把物聯網設備轉換成低成本、便攜式的儀器設備。同時，通過單項技術突破與集成應用并舉，加快關鍵技術研發和推廣應用步伐。

4.4 探索合作共贏模式

通過市場化機制，創新農業物聯網推廣應用模式，特別是針對農業物聯網一次性投入過大等問題，可采取以租代建、購買服務、盈利分成等方式，降低農業主體的投入風險。同時，密切各方合作關系，在使用過程中不斷完善和改進系統。政府部門在加強農產品安全監管的同時，還要加強農產品市場準入管理，以此推動農產品質量安全追溯體系建設，爭取讓好產品賣出好價格。

4.5 加強人才隊伍培養

積極落實“以用促建”，促使農業物聯網理論體系和應用實踐相結合，聯合高等院校、科研院所等單位，加快農業物聯網技術研發人員和推廣人員的培養，提高農業物聯網技術創新能力，聯合農業生產主體，加強農業物聯網技術使用人員的培養，提高農業物聯網技術應用能力。同時，出臺人才激勵機制政策，建立一支數量充足、結構合理、素質優良的農業物聯網技術隊伍，滿足現代農業發展要求。