物联网精细农业应用误区与前景

1关于精细农业的误区

概念误区

20世纪80年代中期,精细农业开始出现,它是指利用最新技术,通过改变利率和混合领域内的需求以降低化肥投入、减少成本为出发点,以实现农业的科学化、标准化、定量化、高效化为目标的一种现代化农业理念.最初是由美国、加拿大等国基于大田作物的基础上提出来的.精细农业是基于信息和知识支持的现代农业,它和农业信息化的关系密切,本质上是一种以知识为基础的农业管理系统,核心是要实时动态地获取农田小区土壤和农作物的信息,诊断作物长势和产量时空差异的原因,并对小区进行准确的灌溉、施肥、喷药,最大限度地提高水、肥和杀虫剂的利用效率,减少环境污染,获得最佳的经济效益和生态效益.精细农业技术从实施过程来看大致包括农田信息获取、农田信息管理和分析、决策分析、决策实施四大部分.在这个实施过程中,一些关键性的技术贯穿其中,统一在变量作业、施用机具的精细农业技术系统的载体上.其中RS（遥感）是属于农田信息的获取手段,GPS（全球定位系统）是地理位置信息的获取手段,GIS（地理信息系统）是农田信息的管理和分析手段,DSS（决策支持系统）和ES（专家系统）是决策支持系统的核心,VRT（变量投入技术）体现在决策田间实施的过程中.

但是,欧美的精细农业,主要针对的是棉花、大豆、玉米、小麦等类型的大田作物,而在我国,农业是个庞大的产业体系,气象、土壤的复杂度,地域的广域性,都远非欧美国家能比拟的.精细农业的思想,我们可以引进,但要落在中国农业上面,就要进行适当的改进,应具有中国特色,才能满足、促进中国农业的发展.

技术误区

欧美国家的精细农业,重点在大田、露天作物,所以他们的精细农业技术比较侧重应用遥感系统、地理信息系统、全球定位系统和农业专家系统.精细农业的技术基础,是由信息技术支持的,根据空间变异,定位、定时、定量地实施的一整套现代化农事操作技术与管理的系统,其基本涵义是根据作物生长的土壤性状,调节对作物的投入,即一方面要查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异,另一方面要确定农作物的生产目标,进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”,调动土壤生产力,以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入,并改善环境,高效地利用各类农业资源,取得经济效益和环境效益.目前,精细农业主要依靠3S（GPS、GIS、RS）技术来开展各项操作.

全球定位系统（GPS）：GPS是利用地球上空的通讯卫星、地面上的接收系统和用户设备等组成的高精度、全天候、全球性的精确定位系统.GPS是精细农业的基础,主要用于实时、快速地进行田间信息的采集和田间操作的精确定位,在精细农业中发挥了重要作用,为农田信息定位,指挥农机行走和农机作业,同时对周边环境进行不定期监测定位,为农业专家系统提供有益的空间信息.

地理信息系统（GIS）：是基于计算机、数据库技术的数据管理技术.人们使用的地形图、专业图和文字表示的各种地理要素,储存在计算机内,通过计算机及数据库管理软件,可以对有关内容进行快速查询、评估、分析、更新、修改、存档、传输等.通过GIS可快速检索各点的土壤、空气等状况,再据此采取措施,有针对性地运用精细农机进行操作.

遥感系统（RS）：由传感器、载体和指挥系统等3部分组成.农业遥感技术是现代航空技术、计算机技术等相结合的产物,是人类从空间对地球进行观察的手段.RS对各种物体如土地、河流水系、农作物等进行观测,使人们快速获得相关农业信息,其准确性较人工预报大大提高.

但是,在我国,除了个别省市有类似欧美的农业条件（地域广阔、土壤、气象单一）外,绝大多数地方是不尽相同的.我国山地、丘陵、荒漠、平原等地形地貌特点各式各样,不同的环境适合不同的农产品生长,需要不同的技术手段.中国拥有全球规模最大的设施农业,但在设施农业范围里,3S系统几乎毫无用处,而耗资庞大的农业专家系统,在具体的农业生产方面,其价值也很有限.

应用误区

在当前乃至相当长的时间里,精细农业应用的核心领域不是大田露天作物,而是高效设施农业.我们在研究、探索精细农业具体应用的时候,必须考虑到因地制宜、就地取材、多快好省的原则.把国外精细农业的技术模式照抄照搬地应用到国内的农业生产上来,显然不合适.

2物联网技术在农业领域的发展现状

自从2009年国家提出物联网发展战略之后,全国各地在和地方政府的鼓励、扶持下,进行了农业物联网技术的研发、生产和推广.时至今日,各地的发展状况如何呢?

农业物联网发展状况

首先,前两年立足于农业物联网系统的企业,多数已经倒闭或转型.近两年新成立的农业物联网企业,虽然生存环境也很恶劣,但由于政府每年有推出农业物联网项目,所以在正常情况下,仍能维持农业物联网企业的艰难生存.

其次,国家在农业物联网系统的项目方面,投入还是比较大的,每年都有巨额的项目扶持资金.

第三,农业物联网在国内的推动,完全是靠政府,难以产生良好的市场空间.所以,各个物联网企业面临市场竞争的时候,根本没有生存和发展能力.

物联网技术在农业领域中的应用现状

由于物联网智能农业项目主要的推动者是政府和学者,造成物联网技术方案的发展逐步脱离了实践应用,造成各家物联网农业科技企业越来越依赖政府的项目申报与推广,而不是从市场获取动力.

当前流行的农业物联网技术路线,主要是基于传感技术、通讯技术、计算机技术、网络技术、专家系统技术和图像采集处理技术的高科技产品的运用,集成智能控制算法、温湿环境预测模型、农业生长发育模型及病害预测模型等,实现农业生产、加工、流通和消费等环节的智能化控制.

(一)实现生产环境智能化控制

采用不同的传感器测量环境参数,通过各种仪器自动控制相关机电设备,为农作物精准调控提供科学依据,优化农作物生长环境条件,提高产量和品质,还可以提高水、肥、药等农业投入品的利用率和产出率.（二）实现水肥系统精细化

通过土壤肥力、水分检测,为作物提供了更好的生长环境,利用现有节水设施,提高效益,使灌溉、施肥、打药更加节约有效.

(三)实现农产品加工环节自动化

物联网技术渗透到农产品的加工技术与设备中,使农产品的加工设备朝着自动化和智能化方向发展,从而实现农产品加工过程的自动远程控制,实现降低成本、提高生产效率和产品品质的目标.

(四)实现农产品生鲜物流信息化

在农产品运输、仓储阶段,可对运输车辆、仓库进行位置信息查询和视频监控,及时了解车厢或仓库内外的情况和调整内部温湿度.

(五)实现农产品安全可溯化

由集成应用电子标签、条码、传感器网络、通信和计算机网络等构建农产品和食品追溯系统,可实现农产品质量跟踪、溯源和可视化数字管理,即对农产品从田头到餐桌、从生产到销售全过程实行智能监控,及农产品安全信息在不同供应链主体之间进行无缝衔接,大大提高农产品质量.

结论

首先,透过以上内容,我们可以看到,现阶段的农业物联网与中国的农业脱节非常严重.

其次,物联网技术在农业方面的应用,看起来是怎么写作于农业,其实是怎么写作于政府.在我们过去承担的政府项目中,各个承担智能农业项目的农场单位,他们对物联网技术基本都是抱着反感应用、应付了事的态度.

第三,现在的物联网智能农业项目,难以给农业生产带来实际的帮助,也难以起到各级政府所期待的示范推广作用.

3物联网精细农业的应用

物联网精细农业概念

物联网的核心价值在于产业升级,而不是产业再造.而产业升级,势必要求传统产业要有相应的升级基础.具体说到农业领域,只有高效设施农业,才具有产业升级的设施条件,其高效性,也使得其具有能力支付升级成本,并使升级后能很快带来经济和社会效益.

因此,我认为有必要把“物联网智能农业”改名为“物联网精细农业”.物联网精细农业是节约、环保的“两型”农业,它以优质高效为目标,追求以最少的投入实现优质、高产、高效的目标,可以有效保护环境,实现农业可持续发展.

物联网精细农业的应用案例

南京瀚之显电子科技有限公司,主要从事农业物联网业务.在农业行业细分中,公司主攻高档花卉市场领域,4年多来,公司一直把物联网技术与高效设施农业紧密结合,以实现物联网精细农业为长远目标.国内还有一些企业,也在走类似的道路.比如,有的公司专门做奶牛场的生产管理；有的公司专门做蛋（肉）鸡的生产管理；有的专门做生猪的生产管理等等.

农业涉及的领域非常宽广,没有哪家公司能一网打尽.只有做专做精才是王道.再则是选择从精细农业、设施农业做起,这些领域,无论是基础设施还是人员素质,都容易接受最新的物联网技术,同时也有经济实力承担各项费用.

物联网精细农业的发展前景

物联网精细农业,已成为合理利用农业资源、提高农作物产量和品质、降低生产成本、改善生态环境及农业可持续发展的关键技术之一.然而,信息技术及其装备薄弱、过高、操作过于复杂,也是阻碍精细农业发展的根本因素.因此,在我国发展物联网精细农业必须分步推行,从应用较为成熟、投资较小的阶段性成果开始,以经济附加值比较高的设施农业领域为起点,先进行环境信息的自动采集,逐步过渡到半自动化、自动化作业：在推广上,应先在受自然条件影响小、时空差异不大和工业化程度较高的设施农业生产中应用,在大规模的农场和农业高新技术综合开发试验区实践,然后才向有条件的农村和农户渗透.这样才符合我国的国情,逐步形成自身特点.