物联网技术在柑桔种植过程中的应用

文/ 何世平，李子强，叶爱华，罗朝玉，彭 宾

【导读】 物联网作为新一代信息技术的集成运用，具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点，推动了传统产业升级和经济发展方式转变，日益成为未来经济发展的增长点。因而物联网技术在今后我国柑桔产业的发展中，必将展现出广阔的应用前景和强大的生命力。

柑桔是我国的重要水果种类，深受人们喜爱。经过多年发展，我国已经成为世界第一柑桔生产大国。我国柑桔生产遍及近20个省（区、直辖市），其中广西、湖北、湖南、江西、广东、四川、浙江、福建及重庆等主产区柑桔产量占全国柑桔总产量的9 成以上。从调研情况看，这些省份的柑桔生产数量巨大，生产过程中的各种技术要素需要人工监测，投入大量的人力物力，却难以获得精准和全面的监测数据，难以实现现代农业生产体系下的精细掌控，不利于提高柑桔的市场竞争力[1]。要改变这一状况，必须强化农业物联网技术，特别是实现自动化灌溉和温湿度监控，实时获取相关的环境信息和数据，并及时传递到管理者手中[2]，提高柑桔生产的自动化水平，确保柑桔生产的高效性、绿色性和生态性。

一、物联网技术在农业及柑桔种植中的应用现状

美国是信息技术的发源地，也是物联网技术的起源地，因此拥有相对成熟的技术和比较广泛的应用。西方发达国家对互联网技术的应用也进行了广泛而深入的探索，农业领域也不例外。P.T.Kidd[3]从农业可持续发展视角，研究和探索了物联网技术在农业发展领域的应用价值，并构建了一套相对完善的果园农业物联网系统，将生产过程中的各种要素纳入系统化管理，实现了国家生产的精准化、标准化和智能化，为现代农业的发展提供了重要的理论和实践基础。NanLin 等[4]深入探索了番茄园管理过程中的物联网技术应用，该系统通过在番茄管理中农业技术和信息技术的有效整合，实现了对番茄生长过程中的智能化监控。Mohanraj 等[5]探索了物联网技术通过在国家检测方面的应用，可以提升果园管理自动化水平，降低果园管理成本投入，促进增产增收。Maione 等[6]通过研究现代苹果园管理过程中的物联网技术应用，将各种传感器应用到苹果园日常管理中，实现了对苹果生产过程中各种环境要素的有效监控，并通过监控数据整合和管理，提高了苹果园的管理质量，提升了苹果品质。

进入新世纪以来，我国信息技术得到长足发展。以信息技术为支持，互联网技术也逐渐开始普及。特别是在中国制造2025 计划背景下，互联网技术的发展和应用，将为产业发展注入强大活力。物联网管理平台在农业领域的应用，有了一定的探索和研究。李中良[7]综合运用各种网络信息技术，构建起一套科学完善的柑桔土壤水分养分实时监测系统，该系统可以对本地种植园的环境温度和土壤的水分养分等情况的变化进行及时的监测，使果农能够针对果园的实际情况进行施肥和灌溉，在降低投入水平情况下，不断提高柑桔生产质量，提高果农收入。姚强等[8]以NET 平台为基础，构建起一套涵盖柑桔栽培和生产全过程的信息管理平台，从而为柑桔种植园的栽培管理提供科学有效的信息支持。马伟等[9]结合果园日常管理实际需求，以Web 为基础建立起一套科学完善的物联网控制系统，所有的外部监测数据可以通过物联网技术及时传输到Web，可以为果园的管理者对果园进行日常管理提供有效支持。曾祥久[10]针对果园环境信息监测的实际需求，以物联网技术为基础搭建了信息监测系统，实现对果园中果树生长依赖的各种外部环境要素的实时监测。

针对我国柑桔产业发展实际情况，特别是在种植技术相对落后背景下，如何规避柑桔生产过程中的化肥、农药滥用，降低劳务成本，构建起现代化的管理理念，促进柑桔产业的现代化发展，就必须探索以物联网技术为基础的新型柑桔种植果园建设。通过该系统实现对柑桔种植园的各种环境数据的实时监测，并根据监测数据进行精准化管理[11]。因此，要进一步提高柑桔产业现代化水平和农民收入水平，必须应用互联网技术，结合种植技术，构建起科学完善的种植生产服务和质量管理系统，提高柑桔生产管理的智能化水平。

二、柑桔产业应用物联网技术的意义与难点

农业是人类社会赖以生存和发展的重要基础，同时也是受自然环境因素影响最大的产业门类。我国农业生产一直受到较为严重的自然灾害影响，同时我国农业科技水平相对比较落后。因此，要促进新时期农业产业的跨越式发展，必须强化农业科技的研发和投入力度，促进农业生产的信息化和智能化。柑桔产业从传统生产形式向现代农业发展的过程中，农业物联网技术的应用具有重要意义。

以物联网技术为基础的柑桔园自动管理系统，可以实现生产过程各种环境因素的实时监控，并通过传感器和网络将监测数据进行实时传输，使果农可以根据数据信息进行精准化的种植管理。比如，可以保证节水灌溉的稳定性，可以实现农药化肥的按时按量使用。通过对柑桔生产过程的数据记录，实现柑桔产品质量安全溯源，保证柑桔生产的绿色化和生态化。和传统的生产模式相比，以农业物联网技术为基础的柑桔生产更具有竞争力。

物联网技术在农业产业领域的应用，虽然打破了原有的管理格局，显示出强大的技术优势，但在推广和应用方面也存在着诸多制约因素。在柑桔生产领域推广农业物联网技术，还存在的诸多难点。首先，互联网技术在农业生产领域的应用需要较高的成本投入，比如需要在果园中设置大量的传感器和监测器。其次，核心技术的稳定性和有效性还有待验证，这必然会影响到企业和农户的投入意愿。其三，农技人员是否能够根据获得的信息，及时准确地调整种植和管理技术，从而充分发挥物联网技术的优势。此外，受到传统观念影响，农户对新兴技术的应用也持观望态度，这必然会影响到企业研发和投入的积极性。这就需要政府发挥引导作用，制定科学合理的区域发展政策，促进农业物联网的未来发展。

三、柑桔产业应用物联网技术的前景

实时监控，实现智能化的精准高效田间管理。通过物联网技术的应用，构建和配置全套的智慧农业装备，实现对柑桔种植园的环境信息的动态化监控，确保对柑桔生产过程中各项参数的精确记录，并建立相应的数据库，使果农能够及时掌握生产过程中的实际情况。依托物联网技术，可以实现数字农场的构建，从而为广大果农营造全新的种植和管理体验。在柑桔种植到采摘环节，实现全天候、无死角摄像头跟踪，实现对柑桔挂果和开花的“零距离”管控。特别是利用移动互联网技术，果农可以通过手机实时掌握种植农场的各种数据，并通过手机发出各种操作指令。这不仅仅限于柑桔种植的生产管理，还可以应用到种植园日常管理和档案建设，实现从柑桔的种植到采摘的全过程跟踪，生成相应的追溯档案。当柑桔产品到达消费者手中时，消费者可以通过扫描专属二维码的方式，了解产品本身的生长周期和详细情况。

精准分析，为农民的增产增收提供决策建议。为了有效解决传统农业生产方式的诸多问题，必须以现代科技为基础，构建以农业物联网为技术核心的解决方案，实现柑桔种植和生产的智能化。随着大数据和云计算技术的发展，为农业监测数据的传输和处理提供了必要的技术基础。在未来的智慧化农业发展过程中，互联网系统将得到更为广泛的应用。该系统可以根据监测数据，对适合当地种植的柑桔品种进行分析，特别是针对区域气候和土壤特征，选择合适的种植品种和种植模式，主动选择适合自己果园的智能化管理系统，使广大果农能够以最少的成本投入，获得最大的经济效益，提高柑桔产品质量，从而获得更高的经济收益。通过柑桔产业的长期稳定发展，使当地农民能够脱贫致富。

视频监控系统，实时监测生产基地的环境和病虫害情况。随着社会的不断发展和进步，消费者对农产品的品质有了更高的要求，绿色、有机柑桔将成为未来柑桔产业发展的趋势。对此，一方面，必须充分利用以现代科技为基础的农业新技术，实现对环境和土壤特征的采集和分析，实现农业生产的精准管理，保障柑桔生产的绿色化和智能化，满足广大消费者对食品安全的需求。另一方面，通过物联网技术在农业领域的深度整合和有效应用，不仅可以实现农业生产的精准管理，还可以有效实现农产品的质量追溯。对生产者而言，依靠移动网络可以在任何时间和区域，实现对农田的精准控制和管理，查看农作物生长态势。对消费者而言，可以通过以网络技术为基础的质量追踪系统，查看所购买的农产品生产情况，为农产品的质量安全提供必要的保障。

田间智能滴灌系统，助力柑桔产业的可持续发展。通过新技术的应用，可以让每一株桔树都获得充足的光照和水分供应，从而结出优质的果实。在物联网技术的支持下，可以通过建立滴灌系统，实现对水肥的严格控制。比如，可以在柑桔园内遍布滴灌管网，在管网关键节点部位装上传感器，实现果树生长季节的水肥需求的实时监测，指导合理灌溉和施肥，实现精细化的管理。在保证农作物需求的前提下，尽量保护好土壤和水资源，实现农业生产的可持续发展。