宋成秀 褚德峰 宋成香 王利偉 張志強

摘要：傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變亟需物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了新思路，主導(dǎo)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智慧化。概述了物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用，并結(jié)合實踐案例分析山東省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用，對加快山東省“智慧農(nóng)業(yè)”的實現(xiàn)具有推動作用，同時，也為山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供參考。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);山東省;農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

物聯(lián)網(wǎng)為現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)提供技術(shù)支持?；谖锫?lián)網(wǎng)的現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)主要用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營以及服務(wù)等領(lǐng)域。其中智慧農(nóng)業(yè)于生產(chǎn)領(lǐng)域，主導(dǎo)方向是由人工走向智能。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是通過應(yīng)用各種傳感器設(shè)備和感知技術(shù)，收集農(nóng)業(yè)信息、傳輸、處理，最終通過指揮智能操作終端，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)集約、高效的目標。

1農(nóng)業(yè)標準化生產(chǎn)引入物聯(lián)網(wǎng)的必要性

基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)標準化生產(chǎn)通過收集溫度、濕度、pH值等環(huán)境因子數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分析和比對，發(fā)出調(diào)控指令，達到自動控制灌溉、施肥等調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的目的，促使植物以最佳狀態(tài)生長。物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，一是有利于提高土地產(chǎn)出率和農(nóng)業(yè)抗自然災(zāi)害能力，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標準化和數(shù)字化;二是追蹤與監(jiān)控農(nóng)產(chǎn)品信息，確保農(nóng)產(chǎn)品從農(nóng)場到餐桌全程透明，讓消費者充分了解他們食用的農(nóng)產(chǎn)品，避免食品安全問題頻發(fā);三是農(nóng)業(yè)智能信息服務(wù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)、移動物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，從技術(shù)層面建立新的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)模式。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)標準化生產(chǎn)中包含以下4個功能：①數(shù)據(jù)采集：溫室內(nèi)溫度、濕度、光照、土壤含水量和農(nóng)藥殘留等數(shù)據(jù)的采集;②視頻實時傳輸：通過高清數(shù)字攝像機，實時收集農(nóng)作物的實時視頻數(shù)據(jù)，為控制系統(tǒng)和專家系統(tǒng)作出正確判斷提供依據(jù);③控制系統(tǒng)：農(nóng)作物在不同季節(jié)和生長階段對環(huán)境要求不同，因此控制系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)標準、特征參數(shù)自動啟停;④專家系統(tǒng)：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的是虛擬專家系統(tǒng)，專家將農(nóng)作物病害知識及確診的病歷記錄、防治措施輸入計算機。專家系統(tǒng)對提供的數(shù)據(jù)、信息進行抽象和處理，并總結(jié)出一系列樣本集;現(xiàn)實專家系統(tǒng)是將現(xiàn)場實時視頻數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)、種植歷史數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)遠程傳輸給專家，會診、討論以確定是否采取調(diào)節(jié)措施以及采取何種措施。

在種植標準化方面，智慧農(nóng)業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)統(tǒng)一管理土壤條件、種子選擇、播種、田間管理、收獲、運輸，并根據(jù)規(guī)定參數(shù)進行控制。通過環(huán)境生理監(jiān)控、作物模型分析和精準調(diào)節(jié)相結(jié)合，構(gòu)建農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化系統(tǒng)和平臺，實現(xiàn)對農(nóng)作物的自動化管理，提高農(nóng)業(yè)信息化水平，提高作物品質(zhì)，達到擺脫人力依賴、節(jié)省物資、環(huán)境友好等優(yōu)勢。為解決農(nóng)作物的安全風(fēng)險提供了堅實保障。

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題產(chǎn)生的主要原因是我國農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準體系執(zhí)行不力，表現(xiàn)在農(nóng)業(yè)投入品、生產(chǎn)、加工等環(huán)節(jié)”。目前，由國家、行業(yè)標準、技術(shù)規(guī)程等組成的標準體系貫穿于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全過程，為我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量提升提供了制度保障。但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大部分以家庭為單位種植經(jīng)營，部分農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)者不按標準生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)標準化推廣受阻，而物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用可以嚴格規(guī)范標準化生產(chǎn)。

2物聯(lián)網(wǎng)在山東省農(nóng)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

山東省是一個傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)業(yè)機械化水平不高，資源不能科學(xué)利用，農(nóng)民的信息意識薄弱。例如魯西南地區(qū)主要夏季播種作物大豆，每年種植規(guī)模超過6.67萬hm²。據(jù)報導(dǎo)，2013年8～9月該地區(qū)降水偏少，氣溫高，土壤含水量不足，導(dǎo)致大豆減產(chǎn)15.5%。而2014年9月中旬降水96.9mm，土壤含水量過高，導(dǎo)致大豆減產(chǎn)，農(nóng)民很難精確掌握土壤含水量，農(nóng)民對農(nóng)作物生長環(huán)境主要依靠感官經(jīng)驗，成功的種植經(jīng)驗不易被總結(jié)和復(fù)制。如果能做到科學(xué)種植，控旺防倒、合理水肥、精準監(jiān)測、靈活調(diào)控，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化、智能化，農(nóng)作物產(chǎn)量將大大增加。因此，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變必須依靠信息農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)已在大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中成功實踐。2015年，濟南市濟陽縣玉皇廟鎮(zhèn)2.67hm²農(nóng)田依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對小麥、玉米“四情”進行信息監(jiān)測”，減少農(nóng)藥、化肥的使用，節(jié)省勞動力，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，降低農(nóng)業(yè)面源污染;通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時掌握小麥生長動態(tài)、氣候變化情況和病蟲害發(fā)展趨勢，改變了以往監(jiān)測主要靠人工、效率低的問題，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從依賴“經(jīng)驗”轉(zhuǎn)向“數(shù)據(jù)”，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智慧調(diào)度中心初步實現(xiàn)了遠程、可視。在山東省臨朐縣柳山鎮(zhèn)東南部的鮮桃基地，通過物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)實現(xiàn)了“傻瓜式”管理，將灌溉與施肥相結(jié)合，實現(xiàn)信息采集遠程處理，既節(jié)水節(jié)肥，又提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)。

設(shè)施智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)運用比大田運用更廣泛。山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院運用物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，建設(shè)了蔬菜大棚生產(chǎn)環(huán)境智能監(jiān)測控制系統(tǒng)、蔬菜生產(chǎn)信息便攜式采集系統(tǒng)、蔬菜生產(chǎn)遠程視頻系統(tǒng)、有機蔬菜產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)。山東鋒士信息技術(shù)有限公司運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在萊蕪雪野鎮(zhèn)溫室越冬番茄標準化生產(chǎn)管理中，實時監(jiān)測農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)境中的參數(shù)，如溫度、濕度、二氧化碳濃度等，遠程監(jiān)控、精準施策，不僅節(jié)約資源、勞動力，生產(chǎn)的番茄品質(zhì)遠高于市面番茄，并且質(zhì)量可追溯，得到消費者的無縫信任。濟南正莊現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園創(chuàng)立“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化系統(tǒng)”平臺，實現(xiàn)了產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后全過程精準農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理;山東安信將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入溫室大棚，投資研發(fā)的蔬菜集約化育苗物聯(lián)網(wǎng)智能應(yīng)用技術(shù)，實現(xiàn)種苗生長過程及長勢的實時在線動態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)對種苗的“管、控、營”一體化。山東向陽坡生態(tài)農(nóng)業(yè)科技示范園采用一系列物聯(lián)網(wǎng)解決方案，實現(xiàn)蔬菜產(chǎn)業(yè)由粗放式管理向精細化管理轉(zhuǎn)變。

3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在的問題

3.1成本高

首先，山東省農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用處于試驗示范階段，規(guī)模小而分散，物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品難于實現(xiàn)批量生產(chǎn);其次，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)涉及的部件造價高，比如傳感器，農(nóng)業(yè)傳感器比工業(yè)同類傳感器應(yīng)用環(huán)境更為惡劣，而且對傳感器穩(wěn)定性有著更高的要求。

3.2缺乏長效運行保障機制

農(nóng)業(yè)環(huán)境惡劣、設(shè)備暴露在自然下，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)備穩(wěn)定性差、故障率高，若物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一旦發(fā)生故障、修復(fù)不及時可能造成較大的損失。農(nóng)業(yè)基地多遠離市區(qū)，交通不便，維護時效性難于保障，成本過高;我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)標準缺失，基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)標準化處于系統(tǒng)的開發(fā)和試應(yīng)用階段。因此，需要探索一種長效運行機制，實現(xiàn)本地化的維護和故障響應(yīng)機制，以確保系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性和可靠性。

3.3用戶接受度問題

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一次性投入大、回報周期長，山東省小規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍占主導(dǎo)地位，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者缺乏長遠的眼光，沒有政府和社會資金的支持和引導(dǎo)，難以提高潛在用戶引入農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的積極性。

3.4人才匱乏

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展年限短，開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的高等院校不多，人才培養(yǎng)總體數(shù)量少。教育部201 0年審批通過了27所高校開設(shè)“物聯(lián)網(wǎng)”相關(guān)專業(yè)，2012年教育部審批同意設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的高效為80所，雖然物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)逐年增加，但占全國高等院校比率不大，專門的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)占比更少，而且部分開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的高校師資力量薄弱。另一方面，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一門多學(xué)科交叉融合的技術(shù)，該領(lǐng)域的技術(shù)人員需要熟悉農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、計算機、網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)和傳感器技術(shù)等多方面，基層農(nóng)技推廣人員和軟件相關(guān)人員均不能滿足這些要求，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對復(fù)合型人才的需求加大了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場推進的難度。

4展望

山東省是農(nóng)業(yè)大省，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在大田和設(shè)施環(huán)境案例不在少數(shù)，但大多限制于科研機構(gòu)、政府扶持企業(yè)中，帶動農(nóng)戶主動了解、引進物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是目前的重點工作。因此，政府和有責(zé)任心的企業(yè)應(yīng)該更大力度的示范，讓農(nóng)民切實看到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的先進性、可行性。同時通過社會各界努力加大人才培養(yǎng)力度，人才培養(yǎng)不應(yīng)局限于高校，社會企業(yè)等涉及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的機構(gòu)應(yīng)有意識地培養(yǎng)所需的復(fù)合型人次;相關(guān)技術(shù)人員也應(yīng)明確自己在歷史潮流中的作用，主動積極地涉獵綜合知識，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變提供技術(shù)支持。

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，由物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)應(yīng)用管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、信息化的有機融合，彌補農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化短板。未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用將更加廣泛，潛在用戶看到技術(shù)帶來的效益后，將爆發(fā)式接受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化系統(tǒng)，以提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，增加收益，為我省農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化進程添磚加瓦。

（收稿：2019—05—27）