物联网与现代农业

王雅隽

摘 要 农业是国民经济建设与发展的基础。我国随着人口增长，生活质量提高，对粮食及农产品的需求也越来越大，质量要求越来越高。而我们是13亿多人口大国，吃穿问题必须靠自給。要实现中国梦，必须提高农业效率，把劳动力从繁重的农业劳务中解放出来。智能农业应运而生，物联网技术逐渐在农业生产管理中得到应用。

关键词 物联网 物联网技术 农业 现代农业

一、物联网概述

1、物联网的定义

物联网（The Internet of Things）是将所有物品通过各种信息传感设备，如射频识别装置、基于光声电磁的传感器、3S技术、激光扫描器等各类装置与互联网结合起来，实现数据采集、融合、处理；并通过操作终端实现智能人识别和管理。在这个网络中，物品能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。

简单地说，物联网就是“物物相连的互联网”，是各行各业的智能化。这包含两层意思：第一，物联网是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

物联网技术在农业中的应用，既能改变粗放的农业经营管理方式，也能提高动植物疫情疫病防控能力，确保农产品质量安全，引领现代农业发展。

2、物联网技术是发展现代农业的重要支撑

现代农业发展面临着资源、环境、市场等多重约束。大力发展农业信息化，推动信息技术与传统农业深度融合，不断提高农业生产经营的标准化、智能化、集约化、产业化和组织化水平，努力提升资源利用率、劳动生产率和经营管理效率，是我国农业突破约束，控制农产品质量，实现产业升级的根本出路。

物联网技术是现代信息技术的新生力量，是推动信息化与农业现代化融合的重要切入点，也是推动我国农业向“高产、优质、高效、生态、安全”发展的重要驱动力。农业物联网技术集成先进传感器、无线通讯和网络、辅助决策支持与自动控制等高新技术，可以实现对农业资源环境、动植物生长等的实时监测，获取动植物生长发育状态、病虫害、水肥状况以及相应生态环境的实时信息，并通过对农业生产过程的动态模拟和对生长环境因子的科学调控，达到合理使用农业资源、降低成本、改善环境、提高农产品产量和质量。

二、物联网在我国农业领域中应用现状

1、物联网在我国农业领域中的探索

近年来，在政府、科研机构及企业的共同推动下，部分地区在农业物联网技术应用方面进行了积极的探索，已取得初步成效。他们利用温度、湿度、气敏、光照等多种传感器对蔬菜生长过程进行全程数据化管控，保证蔬菜生长过程绿色环保、有机生产。也有地方通过物联网技术，对农作物生长、畜禽和水产养殖等进行监测，可实现准确感知、及时反馈，提升农业决策指挥水平。有的地方应用物联网技术改造传统农业，可实现对农业用药、用水、用肥、用工状况的精确控制，减少浪费，促进农业节本增效。

2013年5月，农业部启动农业物联网试验工程，选择有一定工作基础的天津、上海、安徽三省市率先开展试点试验工作，具体为：天津设施农业与水产养殖物联网试验区、上海农产品 质量安全监管试验区、安徽大田生产物联网试验区。

在上海市嘉定区，已经使用物联网技术记录哈密瓜生长基础数据，开展“智慧农业”试点；在天津有二十多个农业物联网基地开始全面建设，原本风吹日晒的辛苦活，如今轻点鼠标就可以完成。在津南区葛沽镇农业科技园区可以看到，大棚中央安装着一个传感器系统，可以实时地将数据传输给智能控制系统，系统分析完数据后自动控制大棚的保温帘、塑料膜和滴灌，从而调节作物的生长环境。以种植温室草莓为例，物联网技术进行的科学化田间管理可以提前草莓的上市期，精细化地管理草莓的含糖量和大小。降低了农药的使用量，农产品的安全问题有了源头性的根本保障。

以前对温室大棚作物的田间管理依靠经验，物联网技术则可以对作物生长进行科学化、信息化和精细化管理。用农户的话说，物联网就像给农田装了“千里眼”和“顺风耳”，棚室温湿度、光照等细微变化都能传到电脑和手机上。“以前这五十个大棚至少需要十个人半小时同时工作，现在五十个棚同时管理的话，一个人不到一分钟就可以同时控制住了。一键就可以浇水、通风、施肥，温度、光照度等，都可采取自动控制。”

2、物联网技术在农业领域应用中存在的问题

目前，物联网技术在农业领域应用涵盖了农业资源利用、农业生态环境监测、农业生产经营管理和农产品质量安全监管，并在政策扶持、技术研发、示范应用、人才培养等方面积累了一定的经验。但农业物联网技术应用总体还处于初步应用阶段，存在关键技术产品及集成体系成熟度较低、农业物联网应用标准规范缺失、有效的运营机制和模式尚未建立、专业人才缺乏等问题，迫切需要国家开展农业物联网技术应用示范项目，加快建设应用示范基地，深入开展相关技术研发和集成创新，探索产业化应用模式，制定农业物联网应用标准规范，推进物联网技术在农业领域的规模化、标准化、产业化应用。

农业部副部长余欣荣近日在天津市调研农业物联网发展情况时指出，当前推进农业物联网，一要加强系统设计，切实做好规划，重点解决目前农业物联网发展项目零散、不成规模的问题。二要加强高效、节能传感设备的研发，既要重视学习引进国外先进经验，更要处理好引进和消化吸收的关系。三要加强农业生产阈值数据资源的积累和农业知识模型的引进开发，研究农业生产最佳解决方案，合理使用农业资源，降低生产成本，改善生态环境，提高农产品产量和品质。四要加强可持续发展模式的培养，采用政府引导、市场推进的方式，鼓励社会主体积极参与农业物联网建设。五要注重标准化。

三、物联网在未来农业领域的应用

1、传统农业面临的问题

我国人口占世界总人口的22%，耕地面积只占世界耕地面积的7%。随着经济的飞速发展，人民生活水平不断提高，资源短缺、环境恶化与人口剧增的矛盾却越来越突出。因此，如何提高我国农产品的质量和生产效率，如何对大面积土地的规模化耕种实施信息技术指导下科学的精确管理，是一个既前沿又当务之急的科研课题。而现实情况是，粗放的管理与滥用化肥，其低效益与环境污染令人惊叹。

传统农业生产的物质技术手段落后，主要是依靠人力、畜力和各种手工工具以及一些简单机械。在现实中主要存在的问题是：

农业生产存在污染和浪费，据农业、水利部门测算，我国每年农业所消耗化肥、农药和水资源量都在飞速增长，数据惊人，农业的污染问题困扰着不少乡村，不少农民群众饮水安全受到影响。

农业产量低、人力成本高、农民收入低。在有限的耕地面积下，如何提高农业产量是我们永远的话题。劳动者总希望通过延长劳动时间、增加劳动强度，尽可能增加产出量，但由于目前农业仍主要靠人力或畜力，劳动工具简陋，再加上自然天气等因素，结果总是事与愿违。

2、物联网在农业领域应用的优势及积极作用

一是节约化肥、水资源，降低生产成本，减少环境污染。在农业种植中，通过物联网技术，采集土壤、作物等信息平衡施肥，彻底扭转传统农业中因经验施肥而造成的化肥多、有机肥少；N肥多、P、K肥少；三要素肥多、微量元素少；N、P、K比例失调的状况，因此有明显的经济和环境效益。

目前传统农业因大水漫灌和沟渠渗漏对灌溉水的利用率只有40%左右，使用物联网技术，可动态监控农作物，定时定量供给水分，使水的消耗量减少到最低程度。

近年来，安徽建设了覆盖20个县的小麦“四情”（苗情、墒情、病虫情和灾情）监测系统和36个县的水稻“四情”监测系统，16个县的农业物联网整建县建设在推进。通过传感器获取环境温度、湿度等农作物、养殖物的生长状态数据信息，对生长情况及时作出判断，合理施肥、栽种养殖，从根源上减少农药使用次数，降低环境污染，提高农产品质量。

安徽省桐城市范岗镇杨安村种粮大户姜斌运用物联网技术监测苗情。系统主要可监测空气温湿度、土壤温湿度、太阳总辐射、风速、风向以及降雨量等影响小麦生长发育和产量形成的有关数据信息。

根据系统监测情况和专家指导，2月20日追施小麦返青肥，每亩施尿素5公斤，3月20日追拔节肥，每亩施尿素7.5公斤。目前，监测麦田亩茎蘖苗32.7万株，小麦即将抽穗。以往人工监测苗情一是慢，不能及时掌握相关情况；二是凭经验毛估带猜，不是很准确。特别是遇到低温、干旱等重大气象灾害，往往预判迟缓，采取的技术措施难免滞后。使用系统监测苗情，可合理施肥、栽种养殖，从根源上减少农药使用次数，降低环境污染，提高农产品质量。

应用该技术后，农技人员不必亲临现场，就可以对现场的环境数据、作物长势和灾情等进行监控，通过软件系统完成数据分析、参数设置与调整，进行苗情判断和田管指导，及时、准确，工作效率高。

二是省工省时，优质高产。精确农业采用精确播种，精确收获技术，并将精确种子工程与精确播种技术有机地结合起来，使农业低耗、优质、高效成为现实。在一般情况下，精确播种比传统播种增产18%～30%，省工2～3个小时。

精确农业通过采用先进的现代化高新技术，对农作物的生产过程进行动态监测和控制，并根据其结果采用相应的措施，并能获取尽可能高的产量。

荷兰的蔬菜温室生产的自动化水平堪称世界一流，温室的光照、需水量、需氧量等均由计算机自动控制定时定量供给。其所需数据均来自现场的测试车，平均每20栋温室即备有一辆测试车，24小时进行循环流动作业，每2小时就能将植株体内营养液的含量以及植株根部酶的活性测定一次，平均每个劳动力可管理温室的蔬菜生产，产量却比传统农业提高8～10倍。

随着国内规模化农业企业逐渐增多，而人力成本越来越高，如今，物联网技术正逐渐渗入农业中来，借助物联网和3G技术，可以有效降低人力消耗和对农田环境的影响，获取精确的作物环境和作物信息。农业物联网的普及成为农业现代化发展的必然趋势，农业智能化才是农业的出头之计。

三是以前凭经验，现在靠数据。传统种植依靠人力凭经验，现在劳动者通过物联网收集数据，根据需要自动浇水、通风。比如。在稻田里装上传感器，就能感知庄稼生长环境温度、湿度及光照等指数；坐在家里，可以远程控制水利灌溉等系统，营造最佳生长环境；在鱼塘中放入传感器，可以记录养殖水体的溶氧量。还可以通过物联网技术对蔬菜从生产、检测、销售等环节进行全程可视数字化管理；利用温湿度、气敏、光照等多种传感器对蔬菜的生产过程进行全程进行数据化管控，从而真正做到蔬菜生长过程“绿色环保、有机生产”。

当局域网出现的时候，谁也没有想到它可以发展成为现在的互联网。而今，物联网和当时局域网一样的出现了，给我们带来了前所未有的发展前景，给我们带来了良好的发展机遇的同时，也为我们带来了无限的挑战。它的出现将带来了许多新兴产业，将有一股强大的力量推动着人类前进的步伐，大大加速着社会的进步。物联网最终会像互联网一样，成为人们工作、生活的一部分。物联网技术将使农业现代化插上腾飞的翅膀。

参考文献：

[1]李健伟.物联网背景下农产品供应链的优化[J].河南农业科学，2011（8）.

[2]张凌云，薛飞.物联网技术在农业中的应用[J].广东农业科学，2011（16）.

[3]王文静，宋秀英.基于物联网的烟台农业信息化发展策略研究[J].农村经济与科技，2011（12）.

（作者单位：襄阳职业技术学院机电信息工程学院）