物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在閔行區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

唐宏杰

（上海市閔行區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心，上海 201199）

物聯(lián)網(wǎng)是通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把相關(guān)物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不僅可以將收集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上傳至各種傳感器，還可以對(duì)相應(yīng)的開關(guān)、閥門、農(nóng)機(jī)具等進(jìn)行管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可在精準(zhǔn)施肥、病蟲害防治、環(huán)境智能調(diào)控、智慧水產(chǎn)、智慧畜禽業(yè)等領(lǐng)域，發(fā)揮出重要作用[1]。因此，農(nóng)民和農(nóng)業(yè)管理者利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控，可在一定程度上減輕體力勞動(dòng)，讓整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程變得更容易、更舒適。在此背景下，為進(jìn)一步提高物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在上海市閔行區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用水平，筆者擬在介紹物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在閔行區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)和介紹，并針對(duì)出現(xiàn)的主要問題提出相關(guān)解決辦法，以期促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用。

1 物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)

1.1 傳感器技術(shù)

傳感器不僅可以感知周圍環(huán)境或特殊物質(zhì)（例如氣體、光線、人體、溫度、濕度等），還可以將這些信息轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)，最終形成氣體濃度參數(shù)、光線強(qiáng)度參數(shù)、范圍內(nèi)是否有人探測(cè)、溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)等。傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，各種接入互聯(lián)網(wǎng)的傳感器是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要信息來源。

1.2 網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的信息傳遞搭建了基礎(chǔ)通道，并實(shí)現(xiàn)了信息的安全、可靠傳輸。網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的常見通信方式包括有線網(wǎng)絡(luò)、WiFi、藍(lán)牙、低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)等。

1.3 計(jì)算機(jī)技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)是20 世紀(jì)的重要科學(xué)發(fā)明，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)源于計(jì)算機(jī)技術(shù)，然而利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器傳輸?shù)母鞣N數(shù)據(jù)，需要依托計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)優(yōu)化利用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涉及的計(jì)算機(jī)技術(shù)有大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、人工智能技術(shù)等。另外，傳感器監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)在上傳后，需通過各種云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化，而云平臺(tái)的搭建也運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在閔行區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

近年來，依托上海市科技興農(nóng)項(xiàng)目，閔行區(qū)在33家農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體（占閔行區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體數(shù)量的30%，涉及糧食、蔬菜、經(jīng)作和水產(chǎn)等多個(gè)行業(yè)）開展了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建設(shè)與改造。同時(shí)，依托閔行區(qū)自然科學(xué)研究課題，閔行區(qū)在1 家水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)開展了太陽能供電的無線物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用研究。另外，依托市、區(qū)兩級(jí)財(cái)政補(bǔ)貼，閔行區(qū)推廣應(yīng)用了農(nóng)機(jī)GPS 定位系統(tǒng)、“神農(nóng)口袋”信息系統(tǒng)、全國(guó)水生動(dòng)物疾病遠(yuǎn)程輔助診斷服務(wù)網(wǎng)系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)貼農(nóng)機(jī)定位全覆蓋、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程追溯全區(qū)規(guī)模化農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體全覆蓋。

2.1 農(nóng)業(yè)環(huán)境因子監(jiān)控

近年來，閔行區(qū)通過在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域合理布設(shè)傳感器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了在農(nóng)業(yè)種植和養(yǎng)殖領(lǐng)域的各類農(nóng)業(yè)環(huán)境因子的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。同時(shí)，傳感器實(shí)時(shí)收集的各類環(huán)境參數(shù)可傳輸至智能分析系統(tǒng)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者能及時(shí)掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境，并結(jié)合相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)要求與環(huán)境需求，及時(shí)采用農(nóng)業(yè)環(huán)境優(yōu)化調(diào)整舉措，從而保障農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中長(zhǎng)期處于良好的生長(zhǎng)環(huán)境，進(jìn)而提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。目前，閔行區(qū)主要是在種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用多種傳感器，主要進(jìn)行氣象信息采集、土壤信息采集、水質(zhì)信息采集等，同時(shí)所有傳感器采集的數(shù)據(jù)均實(shí)時(shí)上傳至“上海數(shù)字農(nóng)業(yè)云平臺(tái)”，且在市、區(qū)兩級(jí)云平臺(tái)上均可實(shí)時(shí)查看。閔行區(qū)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境因子監(jiān)測(cè)具體項(xiàng)目見表1。

表1 閔行區(qū)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境因子監(jiān)測(cè)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)

2.2 農(nóng)業(yè)設(shè)備遠(yuǎn)程控制

近年來，閔行區(qū)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備領(lǐng)域，極大地提高了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施的數(shù)字化、智能化水平，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。具體體現(xiàn)：（1）閔行區(qū)圍繞創(chuàng)建國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)、綠色發(fā)展功能定位，積極推進(jìn)了農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)，在上海綠眾果蔬種植專業(yè)合作社、閔行區(qū)航天育種研究基地、上海正義園藝有限公司等多家合作社，建設(shè)了現(xiàn)代化蔬菜種植玻璃溫室大棚，并通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)水肥灌溉系統(tǒng)、卷簾、風(fēng)機(jī)、遮陽等進(jìn)行了遠(yuǎn)程控制，有效降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。（2）在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，閔行區(qū)有兩家水產(chǎn)合作社通過對(duì)增氧機(jī)供電插座進(jìn)行數(shù)字化改造，實(shí)現(xiàn)了增氧機(jī)遠(yuǎn)程控制、定時(shí)自動(dòng)啟停等。（3）在農(nóng)機(jī)管理方面，閔行區(qū)全區(qū)補(bǔ)貼農(nóng)機(jī)均安裝了有GPS 定位的裝置，農(nóng)機(jī)位置信息可實(shí)時(shí)上傳至農(nóng)機(jī)GPS 管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)查看全區(qū)補(bǔ)貼農(nóng)機(jī)的位置、作業(yè)情況和作業(yè)路線等信息。

2.3 病蟲害遠(yuǎn)程診斷

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的人工識(shí)別病蟲害逐漸被圖像處理技術(shù)所取代。接入物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的病蟲害監(jiān)控設(shè)備可以把獲得的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，然后借助計(jì)算機(jī)技術(shù)將相關(guān)信息傳輸至專家平臺(tái)[2]，專家可依此出具相關(guān)診斷數(shù)據(jù)與處理意見，從而為病蟲害的預(yù)測(cè)、識(shí)別等提供指導(dǎo)，有效避免病蟲害的進(jìn)一步蔓延。目前，為給全區(qū)漁民提供專家問診服務(wù)，閔行區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心配備了1 臺(tái)全國(guó)水生動(dòng)物疾病遠(yuǎn)程輔助診斷服務(wù)網(wǎng)系統(tǒng)終端，該系統(tǒng)是由200 多名水產(chǎn)專家組成的專家平臺(tái)，基層養(yǎng)殖漁民可以通過系統(tǒng)終端向?qū)＜移脚_(tái)提交病例報(bào)告，專家結(jié)合相關(guān)圖片信息對(duì)相關(guān)病害進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，并將診斷結(jié)果和處置措施直接發(fā)送給養(yǎng)殖漁民，從而指導(dǎo)漁民正確處理漁業(yè)病害。

2.4 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，食品安全問題越來越受到人民群眾的關(guān)注，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯提供了有力支撐。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將農(nóng)產(chǎn)品的各類信息上傳至追溯平臺(tái)上，從而建立起一條包括農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)產(chǎn)品流通等全過程在內(nèi)的追溯鏈[3]，相關(guān)執(zhí)法部門可利用相關(guān)信息平臺(tái)進(jìn)行追溯，精確找到出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，并進(jìn)行整改。截至2022 年底，閔行區(qū)101 家規(guī)模化農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體推廣使用了“神農(nóng)口袋”信息系統(tǒng)，各類農(nóng)事操作、農(nóng)藥肥料等投入品的使用和傳感器獲得的環(huán)境信息均被錄入該系統(tǒng)，相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品在銷售時(shí)，均有可追溯的二維碼合格證，掃描二維碼即可在該系統(tǒng)上查看相關(guān)信息。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在閔行區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用出現(xiàn)的問題及解決辦法

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不夠成熟

就目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在閔行區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用情況來看，很多技術(shù)仍不夠成熟，不能完全滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。具體體現(xiàn)在：（1）傳感器的種類不夠豐富，部分指標(biāo)無法通過傳感器進(jìn)行檢測(cè)。例如，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，水體中亞硝酸鹽含量對(duì)魚的健康較為重要，但是這一指標(biāo)目前在市場(chǎng)上尚沒有較為成熟的傳感器，能檢測(cè)這一指標(biāo)的傳感器仍處于研究階段。（2）物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化水平不高，且很多環(huán)節(jié)仍需要人工操作。例如，在病害診斷方面，現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)視覺、人工智能等技術(shù)不能精準(zhǔn)地識(shí)別、判斷圖像信息中的病蟲害類型，仍需要專家進(jìn)行人工判斷；在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯方面，一些農(nóng)事操作、投入品使用的相關(guān)數(shù)據(jù)，仍需要人工錄入，而不是系統(tǒng)自動(dòng)錄入，這樣不僅增加了農(nóng)民的工作量，而且提高了出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)，從而影響追溯信息的準(zhǔn)確性。為解決此問題，農(nóng)業(yè)科研部門要加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，農(nóng)技推廣人員、企業(yè)要關(guān)注相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)展，適時(shí)選擇成熟的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行推廣應(yīng)用。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備成本高

目前，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的價(jià)格偏高，由于成本原因，農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體自主應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主動(dòng)性不足。例如，閔行區(qū)一家水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)試點(diǎn)使用的太陽能水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器，單個(gè)價(jià)格約為5 000 元，且單個(gè)傳感器僅能支持1 個(gè)池塘、4 個(gè)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，該傳感器若在養(yǎng)殖場(chǎng)全部應(yīng)用，則成本較高。同時(shí)，目前閔行區(qū)面上推廣應(yīng)用的農(nóng)機(jī)GPS 管理系統(tǒng)、現(xiàn)代化蔬菜大棚系統(tǒng)、病蟲害遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)以及各種農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，均是由農(nóng)業(yè)部門主導(dǎo)安裝建設(shè)，經(jīng)費(fèi)大部分來自農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼或課題資金，若無相關(guān)農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼或課題資金，則相關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)用水平將大幅降低。為解決此問題，相關(guān)政府部門應(yīng)積極發(fā)揮自身在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的引導(dǎo)和促進(jìn)作用，加大對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的支持力度，加強(qiáng)試驗(yàn)示范，以點(diǎn)帶面促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣發(fā)展；此外，相關(guān)職能部門要加大對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備研發(fā)的重視，鼓勵(lì)相關(guān)企業(yè)結(jié)合農(nóng)業(yè)區(qū)域發(fā)展需求進(jìn)行探索與嘗試，研發(fā)出更多具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、性能好、成本低的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與設(shè)備，從源頭上壓縮物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)成本。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的維護(hù)要求高

首先，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的傳感器需要定期清洗、校準(zhǔn)，這對(duì)操作人員提出了較高的要求，需要操作人員具備一定的專業(yè)知識(shí)。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)控芯片的集成度高，而閔行區(qū)大部分農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體和農(nóng)技推廣人員均沒有對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行維修和維護(hù)的能力。為解決此問題，相關(guān)政府部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行培訓(xùn)，提升相關(guān)人員的綜合素養(yǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平；同時(shí)，推動(dòng)高校開展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才教育體系建設(shè)，通過校企合作、校企共建等方式，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)人才隊(duì)伍[4]。

4 結(jié)束語

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)、病害防治、農(nóng)業(yè)設(shè)備控制、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯等方面的應(yīng)用越來越廣泛。近年來，依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能技術(shù)，部分地區(qū)正嘗試進(jìn)行無人農(nóng)場(chǎng)的建設(shè)，未來隨著新材料的出現(xiàn)和新技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的門檻將進(jìn)一步降低，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化水平也將進(jìn)一步提高，這將對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的變化。