物联网种菜离我们有多远？

龚一帆 常冬梅

很多人对物联网这一新生事物可能并不了解，但物联网技术已逐渐发展起来……1999年物联网的概念被提出后，人们以更加精细和动态的方式管理生产和生活，提高了资源利用率和生产力水平。2009年8月，国务院总理温家宝在无锡视察后表示，中国要抓住机遇，大力发展物联网技术。2010年“两会”上，物联网更是首次被写入政府工作报告，众多代表委员聚焦物联网，并建议将其作为国家发展战略来抓。

目前，我国农业正处于传统农业向现代农业的转型时期，全面实践这一新技术体系的转变，为现代农业发展提供了前所未有的机遇。目前，物联网技术已被应用到农业的诸多领域，包括农业环境监测、温室控制、节水灌溉、气象监测、产品安全与溯源、设备智能诊断管理等方方面面。那么，究竟什么是物联网？物联网在农业领域的应用又有哪些优势与不足？农业物联网未来的发展方向是怎样的？“本期视点”邀请相关专家就此主题与读者共同探讨。

嘉宾：

贺超兴 中国农业科学院蔬菜花卉研究所副研究员

赖望峰 北京旗硕基业科技有限公司总经理

《中国蔬菜》：什么是物联网？物联网由哪几部分组成？

赖望峰：提到物联网，大家觉得比较陌生，但互联网大家一定很熟悉了。互联网的发展改变了我们的生活方式，使我们交流更方便，信息更透明，获取知识更容易，使我们真正做到了“秀才不出门，便知天下事”。大家知道，互联网是由电脑、手机等连接起来的一个虚拟网络，而物联网是通过传感器、标签、定位器等采集现实中的环境信息、位置信息、身份信息等，然后使采集的信息通过一定的渠道进入互联网，把虚拟世界和现实世界连为一体，这就叫物联网。电脑和手机是有限的，而各种物体的数量非常庞大，所以未来物联网的规模要比互联网大得多。

由输电塔的前12阶模态分析可以看出：整个钢管塔在中横担以下部位变形较小,中横担以上部位变形较大,地线横担及上横担较易发生扭转变形,地线横担的变形尤为严重.因此，在钢管塔抗震分析时,中横担以上的部位应重点研究.

物联网一般由三个部分组成，第一部分是信息的采集，包括温度、湿度、光照等环境信息，物体是什么、在什么位置等等。例如一个大棚的蔬菜，要知道它是黄瓜还是番茄，大棚的光照是否充足，施用的是化肥还是有机肥，有没有打农药，这些有些是农民朋友关心的，有些是消费者关心的。采集部分的特点是数量多、种类多，这要求我们把采集端成本做得很低。第二部分是信息的传输，传输的方式有很多种，包括无线传输（如GPRS、3G等）和有线传输（如网线、光缆等），可以说这部分是虚拟世界和现实世界连接的桥梁。信息传到哪里呢，这就是第三部分——信息的管理与决策部分，信息传入互联网，我们对现实中的物体管理就没有时间和空间的限制。例如我们在北京出差，通过上网就可以了解我山东大棚的情况，由于获得信息是非常及时和全面的，所以无论何时何地都可以对大棚进行精确的远程管理，同时请专家或通过专家系统对作物的病虫害、长势等进行科学诊断与决策。这就像领导的日常管理和决策，一定要及时、全面地掌握真实的信息，才能做出最优决策。

《中国蔬菜》：农业物联网的应用能为农业生产带来哪些实惠呢？

赖望峰：①农业物联网的应用能让农民朋友从繁重的体力劳动中解放出来，不用总去现场浇水了，不用总去现场揭开或覆盖保温被了，电脑会根据采集的数据，通过其自带的专家系统，决定何时浇水、何时通风、何时揭盖保温被……并自动启动相应设备。②农业物联网的应用能让作物长得更好，如果给蔬菜适宜的生长环境和营养，蔬菜一方面长得快，长得好，同时还不容易得病，这样就能带来更好的经济效益。③农业物联网的应用可以节约成本，通过实时监测土壤中的营养值和水分值，按需施肥和浇水，既节约了成本也减少了对环境的污染和破坏。当然这还只是其中一部分，随着农业物联网规模化应用的推进，更多实惠会不断显现出来。

《中国蔬菜》：目前物联网技术应用到蔬菜生产上了吗？

赖望峰：目前物联网在蔬菜生产中的应用主要局限在两个方面，一个是蔬菜温室大棚生产的监测与管理，通过手机或电脑掌握蔬菜温室大棚的环境情况和作物长势情况，并对里面的设备进行远程控制，这个在黑龙江、辽宁、山东等地都有应用，在一些地区正准备进行规模化推广。另一方面则集中在蔬菜生产的溯源中，2010年11月召开的传感器网络应用国际研讨会上，一位韩国专家就提到，韩国有些超市卖的蔬菜，回家只要输入其条码，就能知道蔬菜生产的整个过程，这让农业生产更透明，消费者更放心。现在我国食品安全是个很严重的问题，国家也在推动这项工作的进行。

《中国蔬菜》：物联网的成本可能会影响其应用的范围和纵深，那么农业物联网技术的应用到底需要哪些成本？

赖望峰：农业物联网的应用成本主要是两部分，一部分是硬件成本，例如一个大棚湿度传感器要几百元，一个土壤水分传感器要一千多元，一个温室二氧化碳传感器要两千多元，而且有的传感器使用几年还需要校准和重新购买，数据的采集及传输设备价格也不便宜。另一部分是人力成本，大家知道IT从业人员的人力成本都比较高，如果一个温室大棚安装物联网设备，安装调试几天，人工费加上差旅费，对于一个工业项目是可以接受的，但农业产出低、成本太高就有些难以接受。目前农业物联网的应用还主要集中在一些科研院所、农业企业及政府推动的项目中，要大规模推广还需要从这两方面降低成本。

《中国蔬菜》：影响物联网在农业领域中推广应用的瓶颈是什么？物联网的安全性如何？

赖望峰：刚才提到过，成本问题是影响物联网在农业领域推广的最大瓶颈，由于农业行业的特殊性，这个问题比在其他行业严重得多，所以这需要我们努力开发出更低成本的适合农业需求的传感器和相关设备。另一方面是用户的知识水平与观念问题，目前广大农民对互联网还是比较陌生的，多数人还不太会使用，加上几千年来传统的耕作方式也不是一时能够改变的，这就限制了农业物联网的推广规模。但这些都不是问题，我相信10年以内一定会得到解决，就像中国的互联网产业10年内从零走向普及一样。还有就是物联网和互联网很大的不同点在于互联网的发展是靠很多草根创业者推动发展起来的，而物联网投资较大，发展前期需要政府的主导推动，所以政府推动的力度也决定了农业物联网的发展速度和规模。

关于安全问题，由于当前物联网应用规模还比较小，信息比较少，目前还不是一个主要问题。随着产业的发展，问题一定会凸显出来，就像现在的互联网，专门解决网络安全问题的公司也会出现。

贺超兴：关于物联网在农业领域推广上的问题主要有以下几个方面。

①资金问题：虽然传感器的成本近年来有了很大程度的下降，但其应用成本仍偏高，仅温湿度就需要3 000元左右，全部环境参数在1万元左右，对于农民来说仍然是笔很大的投入，所以目前仅限于育苗或花卉等高投入栽培应用，蔬菜栽培仍然负担不起；另外由于采集的数据需用网络传输，每年都需要一定的数据传输费用，因此长期使用也存在运行费的问题。

②技术问题：目前物联网技术采用一个基站带几个试验点的方法，由于试验点传输信号距离有限，所以经常存在信号不好、数据缺失严重等问题，维护成本较高，加上基站传输等可能出现的问题，易使数据传输不稳，另外数据系统若采用太阳能供电，则功率有限无法用于站点，而使用普通交流电则会因有些日光温室无电而无法使用。另外，目前传感器也可能由于安装位置不当而数据不准，传感器本身也可能不标准，或者传感器稳定性不好因时间而改变，致使数据漂移；此外物联网必须由网络提供服务，与网络信号强度密切相关，例如在北京阳坊总参通信部基地的网络由于周边通讯信号较强，数据信号断断续续，无法使用，也是技术上无法推广的重要问题。

③人员问题：由于物联网要通过网络获取数据，因此人员应该熟悉网络技术，有上网条件，特别是温室管理人员要会使用和利用数据对温室进行科学管理，因此人员素质很重要。除了利用计算机上网外，手机上网也可以，但目前农业条件较差，农民使用手机上网的不多，计算机网络也很少，所以在实际应用中也是一个重要的问题。

④数据处理问题：虽然温室互联网能获得温室的实时数据，但目前对数据的处理尚无良策，因此环境数据的挖掘对于数据应用具有重要意义，因此还需要将温室互联网数据与蔬菜管理专家决策系统相联系，才能更好地满足其生长的需要。

《中国蔬菜》：国外农业物联网的发展应用情况是怎样的？国内与国外相比还存在哪些差距？

赖望峰：目前传感器网络或者农业物联网的应用在国内外还都处于初期阶段，在同一起跑线上。物联网被公认为是全球的第三波信息浪潮，第一次、第二次我们都落后了，国家大力支持也是希望这一次我们能领先。农业自动化是农业物联网的基础，例如传感器、采集控制设备等等，在农业自动化应用方面欧洲的荷兰、以色列都处于领先地位，通过农业环境自动控制，劳动力大大减少，资源消耗大大减少，农产品质量大大提高，目前国内很多农业设备都是从这几个国家引进的。

《中国蔬菜》：请谈谈您在蔬菜生产中使用物联网的一些感受。

贺超兴：我们现有河北廊坊、北京昌平及中国农业科学院蔬菜花卉研究所的6个站点，通过网络，我们可以在本所办公室实时收到各地不同站点的温室环境数据（包括光照、空气温度、湿度、CO2浓度和土壤温度、水分等参数值），对温室环境进行比较，对生长管理和灌溉进行指导，另外通过新疆站点可以同时获得五家渠、石河子和北屯等不同地点日光温室内外的环境数据，并可下载温室环境数据和观察温室的环境数据变化曲线，从而对温室环境进行科学管理。此外，将农业物联系统与蔬菜栽培管理专家系统相结合，可以实现对蔬菜生产远程管理及病虫害的远程诊断。将农业环境监测与温室电动管理系统相联，还可以实现对温室光温管理的远程实时监控，包括通风管理、加温管理、风机管理、卷帘机管理、遮阳管理等环境控制管理，实现真正意义上的农业物联。通过物联网的视频链接将温室蔬菜果实生长情况实时发送给用户，可以实现网络远程订货或实时采摘，满足高端用户或生产者以及儿童的好奇心需求。应用农业系统的数据还可以确定温室定植时期或根据环境数据预测采摘期，指导销售。因此物联网在蔬菜生产中的应用前景是相当广阔的。

《中国蔬菜》：请谈谈农业物联网未来的发展方向。

赖望峰：未来农业物联网应该会朝以下几个方向发展：成本越来越低，在农业上的应用点越来越多；更多创新的应用会被挖掘和体现，就像今天的互联网一样，百花齐放；用户群体多样化，包括农业专家、农业生产人员、政府决策者、农业企业、农产品消费者等等，不同的用户会找到不同的价值。总之，农业物联网未来会完全改变农产品的生产方式和消费方式。