用物联网提升现代设施农业

用物联网提升现代设施农业

2009年12月27日，国务院总理温家宝接受新华社记者专访时说：我记得有一次在无锡中科院物联网研究所参观，我在那里遇到一批年轻有为的青年，他们许多是从海外归来的学子。他们给我介绍什么是物联网，物联网就是传感器加互联网，也就是说通过传感器可以将互联网运用到基础设施和服务产业，它有着广阔的前景。为此他们起了一个很生动的名字，叫做“感知中国”。

物联网对现代农业的重要意义

物联网的概念最早在1999年就提出来了，其定义十分简单，就是把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能管理。物联网的核心和基础是互联网，不过用户端不仅局限于个人电脑，而是延伸到任何需要实时管理的物品和物品之间。物与物之间，小的如手表、钥匙，大的如汽车、楼房究竟通过什么方式和电脑网络互联呢？其实，最关键的技术就是“物”里内嵌微型感应芯片，把它变得智能化，让它可以“开口说话”。再借助无线网络技术，人就可以和物体“对话”了，物联网就是传达“声音”的媒介。

美国总统奥巴马就职以后,在他和工商领袖举行的圆桌会议上,提出了“智慧地球”的概念。“智慧地球”被美国人认为是振兴经济、确立全球竞争优势的关键战略。物联网之所以能够把“物”和互联网结合起来，其中RFID（电子标签）是最关键的技术，它可以快速读写、长期跟踪管理，被认为是21世纪最有发展前途的信息技术之一。虽然好多人对RFID还稍显陌生，但毫不夸张地说，RFID 的未来推广将极大改变我们的生活。比如在公路收费站，如果采用了RFID技术，汽车在行驶过程中即可完成鉴别收费，根本不需要每辆车排队交费。再比如在超市购物交费时，如果采用了RFID技术，推着满满的购物车，只要从收银台前一过，即可完成所有的结算，完全省却了营业员一件一件物品扫描算帐的工作。

物联网在现代农业领域的应用包括如监视农作物灌溉情况、土壤空气变更、畜禽的环境状况以及大面积的地表检测，收集温度、湿度、风力、大气、降雨量，有关土地的湿度、氮浓缩量和土壤pH值等，从而进行科学预测，帮助农民抗灾、减灾，科学种植，提高农业综合效益。特别是最近几年在设施农业中的运用卓有成效。位于美国加利福尼亚州Oxnard的草莓培育商Norcal Harvesting安装一套物联网系统，实时追踪植物的状况。系统还可以根据空气和土壤的状况，自动触发相关行为，如浇水或调节温度。这套系统由Climate Minder开发，目的是帮助培育商更好地管理植物的生长情况。自2007年发布以来，已被土耳其200多家温室和苗圃所采用。此外，系统还在土耳其一家鸡场、烟草存储厂和冷藏仓库使用。现在这套系统正研究应用于高尔夫球场的可能性，如追踪浇水量及草地是否被正确浇灌。

尽管设施农业在我国已经取得成绩，但是相比国外先进国家仍存在很大差距，平均单位产量低于国外的30%，单位产量成本大于国外的50%，由于不合理的使用农药，产品质量远低于国外水平。其落后的主要原因是资金缺乏、设施农业技术装备落后；没有获取专家指导的途径，大多沿袭传统的种植方法，生产管理粗放；造成设施的智能化水平低。对物联网结合设施农业发展的需要，可以在两个层次上进行深入研究。

物联网在现代设施农业的应用

研制智能化监控、人工辅助管理温室。这适应于一般经济条件的农户提高温室栽培管理水平，即对智能化实时监控及动态决策方案通过人工管理加以实施。其关键技术主要包括温室综合环境实量监控系统，各种温室作物智能化管理决策系统，系列传感器、计算机芯片与机电一体化系统。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。

研制智能化监控、自动化管理温室。这适应于经济条件富裕的农户、设施农业企业以及示范展示，提高温室栽培管理水平，即对智能化实时监控及动态决策方案通过综合环境控制与电动执行器自动实施。其关键技术包括温室控制模式和计算机监控系统。其中，计算机监控系统采用由中心控制计算机、现场控制机、系列传感器、电动执行器和局端总线型数字通讯网络等组成的分布式计算机监控系统。采用物联网技术，在温室生产中大量采用无线传感器管理、调控温度、湿度、光照、通风、二氧化碳补给，营养液供给及pH值、EC值等，使栽培条件达到最适宜水平，以合理利用资源，提高产品的产量和质量。同时具有综合环境控制、肥水灌溉决策与控制、紧急状态处理和信息处理等功能。

运用物联网技术的智能化温室是集农业科技上的高、精、尖技术和计算机自动控制技术于一体的最先进的农业生产设施。比较人工的控制来说，智能控制最大的好处就是能够相对恒定的控制大棚内部的环境，对于环境要求比较高的植物来说，更能避免因为人为因素而造成生产损失。

相对生产来说，将物联网技术应用到大棚生产以后，产量与质量比人工控制的大棚都有极大的提高，对于不同的种植品种而言，提高产量与质量相对不同，对于档次较高的经济作物来说，生产效率可以提高30%以上。

相对运行成本的核算，对于有一定规模的种植企业来说，极大的降低了劳动力成本，设备的投入与运行，可以完全由节约下来的劳动力成本中核算出来，使用时间越长，光节约的劳动力成本就是一笔巨大的利润。

纵观设施农业发展历史，随着科学技术的迅速发展，它的内涵越来越丰富，技术含量越来越高。新技术的吸收与引进是设施农业最主要的特点，也是该技术持久发展的生命力来源。

物联网技术对于农业应用来说不是噱头，是机遇。正如上世纪80年代，生物技术在农业领域的应用推动了农业科技的跨越式发展一样，物联网科技的发展也必将深刻影响现代农业的未来。农机企业要抓住物联网建设的重大历史机遇，做到早学习、早认识、早研究、早部署、早见效，切实加强科学研究部署，积极探索物联网与现代农业应用结合点，确立研究及应用方向。只有加大科技创新投入并且更好地利用新技术，才能切实提升农业机械化的发展层次和经济效益。