山东省智慧农业生产中物联网技术应用的必要性分析及发展策略

王德旗

（山东省宁阳县万丰种业有限公司，山东 宁阳 271400）

我国是农业生产大国，农业的安全生产是经济长久稳定发展、稳定民心的有效保障[1-2]。自20世纪80年代以来，中共中央发布的中央一号文件中多次主题涉及到农业、农村、农民，具体部署相关农村农业的发展。由此可知，中共中央高度重视农村地区、农村经济的发展，实现农业的现代化、标准化生产任重而道远[3]。

随着科技水平不断的进步，传统农业的生产模式已不适应新时期农业生产的需求，需要勇于打破传统的思维模式，在快速发展的互联网技术带动下推进智慧农业的发展[4]。智慧农业是农业生产的高级阶段，代表及承载着未来农业发展的方向，主要是指将互联网技术在传统农业中不断推广应用，以优化创新传统农业的生产模式，对我国农业生产的转型比较有利，且对农业生产管理体系的建立完善均有积极的作用。

近些年随着社会经济的快速发展，物联网技术在各行各业中得到了快速的应用，对当前大数据时代的到来起到了积极的推动作用，大大提高了人们的生产生活效率，实现了各行各业的智能化、高效化。在我国推广基于物联网技术的智慧农业发展可为我国农业生产的发展注入新的活力、加快其发展的速度。而智慧农业生产中物联网技术的应用是一项长期的系统性工程，需要在较长的一段时间采取多样化的方式逐渐解决发展中面临的问题[4-6]。

山东省是农业大省，近些年农业生产领域中互联网技术等应用范围越来越广泛，智慧农业在该省发展已经初具规模，基础较为扎实。《山东省农业现代化规划（2016-2020年）》明确提到了山东省智慧农业的相关发展情况，山东省政府办公厅印发的《关于加快全省智慧农业发展的意见》中也提到了到2022年时智慧农业发展的目标即为数据互联互通、产业融合发展、服务高效便捷。

1 农业标准化生产引入物联网的必要性及功能分析

智慧农业标准化生产中通过应用物联网技术，可以实现对农业生产中相关环境因子的远程收集，包括湿度、温度、pH值等，之后开展相应的比对分析，结合分析结果做出指令，以实现对农业生产的自动化管理，包括施肥、灌溉等方面，为农作物的生产创造最利于其生长发育的环境条件[6]。一是有助于提高土地产出率、增加农作物对自然灾害的抵抗能力。在农业生产中重视标准化生产、推进物联网技术，对农业生产实现了标准化、数字化管理，确保农业生产各项管理的标准化、统一化，为农产品的产量及品质提供了较好的保障。二是有利于对农产品信息建立起监控追踪系统。在农业生产中推进智能化的物联网技术，有利于对农产品生产及销售过程中的相关信息进行监控，建立起追踪系统，确保农产品从生产到最后食用阶段全程信息的透明化，让消费者更加放心，对降低农产品的食品安全事故非常有效。三是有利于新的农业信息化生产模式的形成。在农业生产逐渐向智能化生产的过程中，新一代各项先进信息技术（包括移动物联网、大数据等）的推广，可以促进新的农业信息服务模式的产生。

在农业的智能化、标准化生产中物联网技术的应用具备的功能可以从以下几个方面分析[7-8]。一是采集农业生产中的各项数据。农业生产中相关环境因子的指标，包括湿度条件、光照强度及时间、温度条件、土壤中的含水量、土壤中农药残留情况等，通过应用物联网技术后可以实现智能化监控、采集。二是实时开展视频的传输。农作物的生产中，物联网技术应用后可通过一些高清的数字摄像头对实时视频数据进行收集，为后期专家系统做出分析提供足够的资料。三是对农业生产中的环境条件等进行控制。农作物的品种不同、生长阶段不同，对环境因子有着不同的要求，物联网技术应用后可结合具体需求标准、特征参数等指标控制相关环境条件，自动对控制系统中相关数据监控的启停进行调控，实现智能化管理（图1）。四是建立起农业生产的专家系统。基于先进的物联网技术，建立起虚拟专家系统，在计算机中将相关农作物的病害情况、防治手段等输入，通过虚拟专家对这些数据及视频等信息开展抽象处理，以做出是否需要采取措施调控、如何采取措施等决定。

图1 智能化管理下的大棚黄瓜生长情况

我国农作物产品质量问题的出现主要原因在于使用农业投入品、加工等环节的标准体系执行不到位，加上农业生产者多数以家庭为单位，难以有效地推广农业生产的标准化。在农作物的标准化种植过程中，智慧农业通过物联网技术的应用，对各环节进行了统一化管理，包括土壤整理、种子选择及处理、播种方法、管理、收获等，期间结合实际需求合理地进行各相关参数的调整，促使农业生产的自动化、智能化管理，降低农业生产对人力、环境等条件的过多依赖，降低农业生产的风险[9]。

2 物联网技术应用于山东省农业生产中的现状及实例分析

山东省是我国农业生产大省，农业生产方式较为传统，先进的机械化技术推广水平不高，农民在农业生产中的信息化意识不强，应对农业生产中变化多端的气候条件能力不足，不利于农作物的安全生产。以山东省的西南地区为例，当地在夏季时节主要种植的作物为大豆，种植规模每年稳定在6.67万hm2以上，当地的降雨量每年均有不同程度的差异，比如2013年8-9月时很少，温度高，大豆出现了大幅度减产；进入2014年9月后，降雨量又较2013年增加，土壤含水量过多，农户应对能力欠缺，大豆生产中同样出现减产；由此可知，农户对土壤含水量难以有较好的把握，主要凭借自身积累的经验，存在很大的盲目性，无法及时精准监测到农作物的实际需求、无法及时调控。

2015年，山东省济阳县某镇在生产中推广了物联网技术，针对小麦、玉米生产开展“四情”信息方面的监测，精准施肥、喷药，大大降低了这些农业投入品的使用量，在降低劳动力及物资成本的同时，在降低农业面源污染等方面发挥出了积极的作用。通过物联网技术对农田的监测体系实现远程监控，获得的数据可以为田间生长动态、病虫害发生趋势等的预测提供第一手资料，相对于人工监测方式，其效率更高、监测信息更为精准。

山东省临朐县某镇的鲜桃基地中，物联网技术应用后对桃园的管理实现了现代化、智能化，信息的采集实现了远程化控制。物联网技术将施肥与灌溉结合起来，推广滴灌技术（图2），不仅节约肥水资源，而且利于农产品产量及品质的提高。

图2 农业设施大棚内的滴灌设备

此外，物联网技术还在山东省设施农业中得到了广泛的推广。山东省农业科学院在蔬菜生产大棚内运用了物联网数据系统，对大棚内的生产环境进行智能化监测，实现了蔬菜生产信息采集的便捷化，并就蔬菜的质量建立了质量追溯系统。山东省济南市莱芜区某镇在番茄的温室栽培大棚中推广运用了物联网技术，对大棚内的温度、二氧化碳、湿度等环境参数建立起实时监测体系及远程监控系统，结合实际精准施策，大大节约了成本，生产出来的产品相对于大田番茄品质更高，且可追溯的质量保证赢得了更多消费者的信赖，市场上销售情况良好，供不应求。

3 基于物联网技术的智慧农业发展中存在的问题

目前山东省智慧农业生产中应用物联网技术还存在以下问题。

3.1 农业产业化的水平不高

建设智慧农业早期，统筹规划方面缺乏，不少部门都参与进来，存在投入重复、信息建设分散、设备利用率不高等问题，与当前农业农村经济快速发展的实际需求不相适应。很多部门收集的数据信息处于碎片化状态，难以有效整合、信息共享机制不完善，智慧农业在发展中涉农方面的信息数据无法充分整合及提供有效支撑。

3.2 缺乏专业人才

与传统的农业生产进行比较，智慧农业有着很高的技术含量，对农业生产者也提出了更高的要求，目前山东省农业生产多数以家庭为单位，农业生产者的整体教育程度不高，在现代农业的技能等方面的培训能力不足，不利于农业的现代化发展、物联网技术的应用。

3.3 政策方面的引导力度不够

目前为了实现农业生产的现代化，山东省各地政府结合各地实际制定出台了一系列的政策并逐步推广，为各地智慧农业的发展、物联网技术的应用提供政策方面的支撑。但是由于一直以来缺乏长效机制，农业生产的环境条件恶劣，很多物联网技术应用中需要的设备暴露在风雨中，影响了其稳定性，导致频繁发生故障，而且目前不少智慧农业生产基地建在远离城市的农村地区，维护的难度变大、时效性难以保障，不仅大大增加了应用的成本，还降低了其应用的效果。

3.4 资金投入相对不足

智慧农业的建设中引入现代化的物联网等设备及技术、人才，建立信息平台，在农业的现代化发展道路上起到了积极的作用，但是前期的建设、运营需要巨大的资金投入，且在短期内不会取得经济效益，在政府资金有限、融资渠道不完善的情况下，智慧农业发展中物联网技术的推广难以持续推进。尤其是对于当前山东省很多区域农业生产中物联网技术还处于建设阶段，规模不大，且分布区域分散，一些关键性的设备、技术产品批量生产难度大，加上农业生产所处的环境较工业生产更为恶劣，对传感器等关键性部件的稳定性要求更高、造价也就更高。

3.5 科技水平不够，缺乏创新性

智慧农业的发展需要强大的科技支撑，目前在智慧农业生产中物联网技术的应用各地区没有既定的模式和经验，缺少先进的科学技术指导，建设过程都处于不断探索的阶段，因此整个智慧农业的推进步伐相对缓慢。农业龙头企业、农业合作社等与科研院校技术交流较少，无法实现智慧农业共性关键核心技术突破，新技术也无法得到快速的示范应用。

4 物联网技术在智慧农业中应用的策略

4.1 加大对新技术的研发力度

随着社会经济的快速发展，物联网技术的水平不断提高，智慧农业生产必须重视物联网技术的应用，加大对技术的研发、注重技术的创新，以提高物联网技术人员的专业素质水平。

4.2 对现有的相关法律法规予以完善

完善的法律法规可为智慧农业的发展、物联网技术的应用提供强大的政策支撑。作为农业生产大国，我国必须重视农业经济的可持续发展，给予完善的政策保障，可结合各地实际对智慧农业生产、物联网技术的应用等方面的项目给予政策倾斜，并给予大力的支持。

4.3 加大对专业人才的培养

智慧农业生产的根本在于人才。目前我国经济正处于转型关键期，农业生产逐渐由传统生产模式过渡到适合新时期要求的现代农业模式，此过程中人才发挥着不可替代的作用。政府部门要加大对人才的培养，在农业发展中重点推广智慧农业，这就对物联网专业技术人员需求更大，因此可与高校之间开展合作，培养出更多专业技术水平高、愿意投身到现代农业发展建设中的专业人才[7-9]。

4.4 加大资金投入

目前智慧农业生产中应用物联网技术面临的较大问题即为资金的缺乏，可结合山东省各地实际探索多样化的融资渠道[10-11]。物联网技术应用在农业生产中是一项长期的系统工程，涉及到的内容比较多，前期需要的投资额巨大，因此除了政府投入以外，还可以通过相关政策的完善鼓励更多的企业参与进来，在农业生产与企业发展共用的基础上逐渐推广物联网技术，不断构建并完善智慧农业的信息共享平台。整体来说要建立起以财政投资为主的机制、降低农业生产者面临的风险，为物联网技术快速应用于智慧农业中提供资金方面的保障[12-13]。