物联网农业的应用

　　农业具有对象多样，地域广阔，偏僻分散，远离都市社区，通信条件落后等特点，因此在多数情况下，农业数据信息的获取非常困难，随着电子技术，无线网络催生了物联网技术的发展，把物联网关键技术应用搭建在一个农业物联网智能化监控系统具有广阔的应用前景。

　　民以食为天，近年来，食品质量安全问题频发，农产品质量安全已经成为社会各界关注的焦点。农产品生产企业，流通企业，加工企业质量管理信息系统的缺失，是产生农产品质量安全问题的根本原因之一。因此，基于物联网搭建农产品供应链质量管理信息系统，能提高生态农业园内部的管理效率，加强农业生产，加工，运输到销售等全流程数据共享与透明管理，实现农产品全流程可追溯，对提高农产品的品牌建设进而增加农产品附加值，保证农产品质量安全具有十分重大的意义。

　　此外，农业生产过程中，避免不了天气因素的影响，如何做到恶劣天气的预警机制，从而做到提前防范进而减少损失?农业生产过程中，农产品生产者和市场需求之间的信息不对称，容易引发使农产品滞销，或人为的炒作，政府有关部门时候花很大力气去帮助促销或平抑也于事无补，如何规避这一信息不对称问题?农业生产过程中，大都凭经验生产，缺少专家指导，在遇到病虫害，天气因素，土壤生态变化等环境参数改变时如何应对?如何在这个时候引入专家指导?农业生产过程中如何配合国家政策的宏观调控和满足市场需求等?

　　物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第3 次浪潮。近年来，随着智能农业、精准农业的发展，智能感知芯片、移动嵌入式系统等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽，通过使用无线传感器网络可以有效降低人力消耗和对农田环境的影响，获取精确的作物环境和作物信息，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备，足不出户就可以监测到农田信息，实现科学监测、科学种植，促进了现代农业发展方式的转变。笔者将物联网应用于农业，农业物联网技术的应用可以更好地控制农作物的生长环境，使之能够更好地适应作物的生长，提高农作物的产量和品质，有利于实现农作物的高产稳产，提高土地的产出率，提高农业抗御自然灾害的能力。农业物联网技术的推广应用，也是农业现代化水平的一个重要标志。农业物联网的快速发展，将会为中国农业发展与世界同步提供一个国际领先的全新的平台，也必将为传统产业改造升级起到巨大的推动作用。

　　1.何为物联网

　　物联网是在计算机、互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的"Internet of Things"。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行"交流"，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

　　物联网概念被提出以后，迅速风靡全世界，已成为全球瞩目的关键词，被业界广泛认为是继计算机与互联网后的又一次信息化浪潮。物联网所要实现的就是物与物之间的互联、共享、互通。众所周知，互联网开端于美国军方在美国西南部几所高校之间构建的信息传递网络，从而实现了人与人之间的即时沟通和即时数据共享，而物联网要实现的是物与物之间的的信息互联，而人可以在这一网络中对信息进行整合，乃至远程控制。

　　2.物联网的基础

　　2.1传感设备

　　射频识别、传感器以及智能嵌入技术是物联网的基础。因为它们是探测和获取外部信息源头的较为简便的设备，也是物联网未来发展的根本。而传感技术也有赖于电子产业以及电子元器件的发展和更新。在此基础之上，通过智能软件完成对庞杂信息的整合。

　　2.2互联网

　　互联网可以说是物联网发展的平台。互联网经过建设、发展以及成熟，已经有近半个世纪的历程。在这一过程中，互联网已经拥有自己的商业模式和运营思路，理论也趋于完善。而物联网构建于互联网基础之上，不但是大大减少了建设的成本，而且可以享用互联网已经形成的部分技术和商业模式。这无疑是建立物联网的一条捷径。

　　3.物联网应用领域

　　物联网可以应用的领域颇为广泛，实际上某些领域已经部分实现了物联网的应用，只是还没有进行大面积的推广和系统总结。比如在物流领域，购买者已经可以通过条形码实时追踪物品动态。在消费领域，消费者可以通过手机了解商品的成分、产地、日期等信息。当然，物联网更大的作用还在于应用到生产生活等系统领域。

　　3.1智能交通

　　物联网在交通领域的应用主要有以下几个方面：

　　通过无线视频监控平台和GPS定位功能对公交车辆状态和路线进行实时监控。

　　通过高清摄像头以及电子警察对车辆进行管理和快速处置。

　　通过将二维码应用于手机，可实现手机凭证业务，利用手机进行小额支付。

　　通过全球定位系统，司机可以对车辆的位置与速度、车内外的图像、视频等各类媒体信息及其他车辆参数等进行实时管理。

　　3.2智能农业

　　智能农业产品通过实时采集温室内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。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。

　　3.3智能医疗

　　智能医疗系统借助简易实用的家庭医疗传感设备，对家中病人或老人的生理指标进行自测，并将生成的生理指标数据通过电信的固定网络或3G无线网络传送到护理人或有关医疗单位。

　　3.4智能家居

　　智能家居产品融合自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体，将各种家庭设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等)通过智能家庭网络联网实现自动化，通过宽带、固话和3G无线网络，可以实现对家庭设备的远程操控。

　　在这些应用领域之中，又数在农业领域的应用最具有潜力和颠覆意义。以下笔者将以农业方面的应用予以详细说明。

　　4.农业物联网的几个特征

　　第一，"感知"是基础。物联网农业之所以被认为对于传统农业生产具有颠覆意义，重要一点就是改变了以往农业人员依靠有限农业知识对植物、土壤以及农业环境进行主观判断，传统农业，浇水、施肥、打药，农民全凭经验、靠感觉，随着时间的推移，经验判断有可能出现遗漏乃至断层，而依靠感觉也会造成误判，对于个体生产而言，这样的失误造成的损失不会太大，但是处于企业化的农业生产中，造成的损失的就大大增加了。所以，"感知农业"的优势就在此时得以凸显。"感知农业"通过室内传感器"捕捉"各项数据，经数据采集控制器汇总、中控室电脑分析处理，结果即时显示在屏幕上。这其中就包括温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等，中央计算机还会通过计算给出决策方案，农业人员只需根据方案进行浇水、施肥或者改善植物生长环境。

　　第二，"链条"是重点。在通过传感器以及GPRS和地理信息系统采集了视频、温度、湿度、光照和土壤等数据之后，还要通过一系列的系统实施操作，例如进行精准施肥、施药、灌溉以及光照，在实施完成之后，还可收集反馈信息以做进一步的判断。从收集信息--作出决策--实施操作--后续反馈，这是一个完成的"链条"，如果缺少其中任何一个环节，都难以称之为智能农业。除此之外，在作物生长周期内，从播种到收割，以致仓储，都需要相应的科技装备支撑，这样才能大幅高效地提升农业生产效率。

　　第三，"武器"是关键。农业物联网的"武器"就是物联网产品，即农业生产解决方案。以小汤山国家精准农业示范基地为例，基地就安装了绿地自动化灌溉系统，这套系统主要采用喷灌灌溉方式，控制4个电磁阀开启，检测的项目主要有风速和空气温湿度信息。自动控制系统与上位机通过485方式进行通讯，用户还可以通过手机短信进行控制。

　　只有装备了匹配的系统，农业才可能逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备，才能使得物联网在农业领域运行的更加流畅和高效。

　　5.农业物联网发展现状

　　第一，农业物联网应用尚处于试点阶段。笔者以为农业物联网发展的路径应该是：概念的提出——产品的研制——试点实验——小范围部分领域推广——大面积推广——万物互联，而我国农业物联网发展刚刚步入起步时期的试点实验阶段，在这一阶段，虽然产品以及技术的问题已经基本解决，但是仍然面临着找到推广捷径以及如何降低推广成本的问题。由于农业物联网概念并未诞生于本土以及发自农民实际自身的需求，虽然它是未来农业的发展方向，但是如果农民没有近期的实际的需求，其大范围推广使用就面临不小的困难。仅以物联网发展走在前沿的江苏为例，首先出现的农业物联网网试点也处于经济效益增长较快以及有实际需要的水产养殖领域。所以农业种植方面应用物联网恐怕还需要走不短的路程。

　　第二，农业物联网应用尚处于部分环节。按照目前的设想，最终农业物联网将会实现从种植到出售乃至产品追溯全产业链的应有。也是就从田间地头到餐桌冰箱，全程实现互联和信息共享，任何节点都可实现顺查、倒查以及智能操控。而目前我们的农业物联网主要应用领域还是出现例如农产品流通、农产品质量追溯等部分环节。其中最为典型的就是全国猪肉质量安全追溯体系的建设和推广以及政府大力推进的“农超对接”。这种部分环节的物联网应用可能也是打开物联网应用局面的一个突破口，但是，同时也说明了距离万物互联的真正农业物联网还有差距。

　　第三，农业物联网应用投资主体不明确。投资是一个产业得以起步、发展、兴盛的初始动力。而目前为止，我们尚没有看见农业物联网产业形成清晰的投资格局，很大一部分原因就是因为没有一个自发、持续、雄厚的投资主体。政府的投资虽然具有带动效应，但是如果没有对市场底层的观察的深刻体会，极易造成投资的浪费和泡沫。企业在农业物联网的投资也只是一些试点的建设，示范作用大于实际意义。作为农业生产的主体——农民，庞大的农业物联网基础设施建设是他们无力承担的，同时也没有迫切的投资动力。

　　最后，农业物联网目前的发展除过以上问题之外，例如还有农业领域各个参与者如何合作、企业和农民如何加强信息沟通、农业物联网软件环境如何形成以及收益如何分成等等问题。问题的存在恰恰是一个行业处于发展阶段和面临发展机遇的标志。而看清农业物联网发展所具备的条件就是抓住机遇的关键。

　　6.农业物联网系统应该包括的功能

　　6.1实时监测功能

　　该系统通过传感设备实时采集温室(大棚)内的空气温度，空气湿度，二氧化碳，光照，土壤水分，土壤温度，棚外温度与风速等数据。将数据通过移动数据网络传输给服务管理平台，服务管理平台对数据进行处理。

　　6.2远程控制技术

　　针对条件较好的大棚，安装有电动卷门，排风机，电动灌溉系统等机电设备，可实现远程控制功能。农户可通过手机或电脑登陆系统，控制温室内的水阀，排风机，卷帘机的开关。也可控制好控制逻辑，系统会根据内外情况自动开启或者关闭卷帘门，水阀，风机等大棚电机设备。

　　6.3查询功能

　　农户使用手机或电脑登陆系统后，可根据查询温室(大棚)内的各项环境参数，历史温湿度指数，历史机电操作记录，历史照片等信息;登陆系统后，还可以查询当地的农业政策，市场行情，供求信息，专家通告等，实现有针对性的综合信息服务。

　　6.4警告功能

　　警告功能需要预先设置适合条件下的上限值和下限值，设定值可以根据农作物种类，生长周期和季节的变化进行修改。当某个数据超出限值时，系统立即将警告信息发送给相信的农户，提示农户及时采取措施。

　　7.物联网成本以及风险

　　物联网的成本不仅有硬件设备的安装以及软件配套的成本，更重要的是和收益相比较的成本。因为这决定了物联网应用的范围和纵深。比如，在农业领域的智能农业应用，不管是对于农业环境的检测，还是农田机械设施的自动控制，其成本与人工的成本到底有多大优势?如果没有较大的成本优势，就很难进行大面积的商业化推广。再比如，在家电方面的应有，对于家电产品的智能控制，增加的成本是否能够消弭给消费者带来的实惠，这是市场能否接受产品首要考虑的问题。总之，物联网技术要得以推广，在短期来看，要能够实现投入和产出的均衡，如此，才能有一个长远的未来，否则，物联网只能先行在小领域内实现应用，那样距离真正的“物联网时代”还有很远。

　　另外，技术的发展正在显现一种特征：那就是商业化的推广逐渐形成了"自上而下"的模式，这改变了过去技术革新产生、改进于底层的模式。这也就难免会产生"泡沫"。"泡沫"产生于对未来预期的过高。只要我们回顾一下过去很多领域的"泡沫"：房地产、金融泡沫、互联网泡沫，其中又以"互联网"泡沫为甚，因为人们对于新事物总有接受的过程，以及投资者对于行业的不切实际的期望所致。物联网亦是如此，据笔者统计，目前已经有数十个省市制定了物联网发展的产业政策，各地物联网规划也是如火如荼。物联网的发展更应该切实考虑我国廉价的人力资本因素和市场需求，同时，也应建立资本完善的退出机制，这样虽然不能完全避免"泡沫"的产生，至少对"泡沫"有一定的挤压作用。

　　基本的哲学原理告诉我们：新旧食物的区分不在于产生的前后、力量的强弱以及形式的新奇与否，而在于能够与现实需求有高度的契合、能够对市场反应做出灵活的变通以及不断在自身中植入创新的基因。物联网作为一个新的事物，一方面发展前景是广阔和具有潜力的，另一方面其发展路径、发展模式以及发展进程还有待观察和检验。