基于物联网的智能农业发展趋势

基于物联网的智能农业发展趋势 戴起伟1 （江苏省农业科学院农业经济与信息研究所） 摘要摘要： 智能农业作为现代农业的重要标志和高级阶段，呈现出 信息采集智能化、资源利用数字化、信息网络全球化、农产品电子 商务分工专业化、信息应用全程化、生产管理智能化等发展趋势。 物联网被视为战略新兴产业和新的经济增长点，对于智能农业未来 发展具有着前所未有的应用前景，但目前在农业方面的应用还处于 起步阶段，文章在分析了物联网技术对于提升农业信息化水平的重 要作用后，提出了在农业方面的重点应用领域。 目前，信息技术正日益深刻地改变着世界经济格局、社会形态 和人类生活方式，同时也被广泛应用于农业各个领域。智能农业或 信息化农业是现代科学技术革命对农业产生巨大影响下逐步形成的 一个新的农业形态，其显著特征是在农业产业链的各个关键环节， 充分应用现代信息技术手段，用信息流调控农业生产与经营活动的 全过程。在智能农业环境下，信息和知识成为重要投入主体，并能 大幅度提高物质流与能量流的投入效率，智能农业是现代农业发展 的必然趋势和高级阶段。在加快传统农业转型升级的过程中，智能 农业将成为发展现代农业的重要内容，为加快发展农村经济，进一 步提高农民收入提供新的经济增长极；为加快农业产业化进程，增 强农业综合竞争力提供新的技术支撑。 1 1 智能农业是现代农业的重要标志和高级阶段智能农业是现代农业的重要标志和高级阶段 现代农业相对于传统农业，是一个新的发展阶段和渐变过程。 智能农业既是现代农业的重要内容和标志，也是对现代农业的继承 和发展。其基本特征是高效、集约，其核心是信息、知识和技术在 农业各个环节的广泛应用。信息技术取代机械与人力，知识要素取 代资本要素和劳动要素，使得信息、知识成为驱动经济增长的主导 因素，使农业增长从主要依赖自然资源转向主要依赖信息资源和知 识资源。智能农业是低碳经济时代农业发展形态的必然选择，代表 了农业发展的根本方向，符合人类可持续发展的愿望。 2 2 智能农业主要发展趋势智能农业主要发展趋势 2.1 农作信息采集智能化、资源利用数字化 充分利用现代地球空间与地理信息技术、传感技术、手持便捷信 息识别技术等获取与作物生产有关的各种生产信息和环境参数，对耕 作、播种、施肥、灌溉、喷药和除草等田间作业进行数字化控制，使 农业投入品的资源利用精准化，效率最大化。 2.2 农业信息网络全球化扩展 目前，信息技术已经深刻地渗透到世界的每一个角落。农业信息 资源的获取和服务也正打破国界的限制，加速走向国际化和全球化。 通过信息网络和各类媒体，农业信息在全世界的流量呈几何级数式扩 张，流速也正以前所未有的方式进入高速时代。农业信息化深刻地影 响着世界农业资源配制，助推农产品贸易的国际竞争日趋加剧。同时， 农业信息资源数据库正向专业化、集成化、共享化和知识化管理方向 发展，等等。 2.3 农产品电子商务分工专业化 网络和通讯技术的发展、电子商务交易的普及和成熟，使得通过 网络销售农产品，可在瞬间完成信息流、资金流和实物流的交易,农 产品电子商务已不再单是产品供求交易的操作，而是前延至产前订单、 后续至流通配送等综合性的服务，即紧紧围绕产业链环节，在信息化 管理的平台上实现信息共享、管理对接和功能配套。 2.4 农业信息传播多媒体化 视频制作与压缩技术、数字动漫技术、虚拟仿真技术、手机网络 传媒技术等多媒体技术，具有传播快、覆盖广、形象生动、丰富多彩、 易于操作等特点，为农业复杂问题的简化表达与传播提供了空前的便 利。计算机网、电信网、广电网三网融合，将使主流信息媒体实现高 层业务应用的融合，网络层上可以实现互联互通，形成无缝覆盖，业 务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的 IP 协议，朝着向 人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起， 三大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒 体的通信业务。通过信息网络与多媒体技术，将为农业技术推广应用， 对农民开展远程教育和培训等提供形式多样化、渠道多元化、内容多 媒体化的手段。 2.5 农业信息应用全程化 随着农业产业化的发展，对产前、产中、产后各个环节的关联度 要求越来越高。预测预警、咨询决策、生产管理、政策调控、市场分 析、推广营销等信息系统有机连接，相互关联，对农业生产实行全程 服务与监控，都离不开灵敏、准确、可靠和系统化的信息服务。 2.6 农业生产管理智能化 伴随着信息通信技术普适化、集成化和智能化的发展新趋势，以 及感知识别技术、无线传感技术产业化的快速发展，农业智能技术将 会广泛渗透于农业生产管理过程的各个环节。借助于云计算和智能化 数据库系统，分析海量数据，进行信息加工、预测和建模，最大化地 利用信息资源，可对生产过程和市场动态进行深刻的洞察和准确判断， 从而更快、更好地作出决策。 3 3 物联网技术加快提升农业信息化水平物联网技术加快提升农业信息化水平 物联网是以感知为目的，实现人与人、人与物、物与物全面互联 的网络，其特征是通过传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合 互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技 术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能 化的决策和控制。随着信息采集与智能计算技术的迅速发展和互联网 与移动通信网的广泛应用，大规模发展物联网及相关产业的时机日趋 成熟，它将引发新一轮的信息技术革命和产业革命，是信息产业领域 未来竞争的制高点和产业升级的核心驱动力。据预测，在未来十年内， 物联网将渗透到智能交通、智能城市、环境保护、政府工作、公共安 全、智能家居等广泛领域，被视为战略新兴产业和新的经济增长点。 1, 2同时，对于智能农业、数字农业和智慧型农业的未来发展将具有 前所未有的应用前景。目前，物联网在农业上的应用，国内外均处于 起步阶段。3 3.1 物联网技术引领现代农业发展方向 智能装备在一定程度上代表着农业现代化水平。物联网等技术是 实现农业集约、高效、安全的重要支撑。这些技术在农业中广泛应用， 既能改变粗放的农业经营管理方式，也能提高动植物生产管理科学化 水平、提高农业资源利用效率，提高疫情疫病防控能力，确保农产品 质量安全，引领现代农业发展。 3.2 物联网技术推动农业信息化、智能化 应用各种感应芯片和传感器，广泛地采集人和自然界各种属性信 息，然后借助有线、无线和互联网络，实现各级政府管理者、农民、 农业科技人员等“人与人”相联，进而拓展到土、肥、水、气，作物、 仓储和物流等“人与物”相连，以及农业数字化机械，自动温室控制， 自然灾害监测预警等“物与物”之间相联，并实现即时感知、互联互 通和高度智能化。4 3.3 物联网技术提高农业精准化管理水平 在农业生产环节，利用农业智能传感器实现农业生产环境信息的 实时采集和利用自组织智能物联网对采集数据进行远程实时报送。通 过物联网技术监控农业生产环境参数，如土壤湿度、土壤养分、pH 值、降水量、温度、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度等，为农 作物大田生产和温室精准调控提供科学依据，优化农作物生长环境， 不仅可获得作物生长的最佳条件，提高产量和品质，同时可提高水资 源、化肥等农业投入品的利用率和产出率。5 3.4 物联网技术保障农产品和食品安全 在农产品和食品流通领域，集成应用电子标签、条码、传感器网 络、移动通信网络和计算机网络等农产品和食品追溯系统，可实现农 产品和食品质量跟踪、溯源和可视数字化管理，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，可实现农产品和食品质量安 全信息在不同供应链主体之间的无缝衔接，不仅实现农产品和食品的 数字化物流，同时也可大大提高农产品和食品的质量。6-9 3.5 物联网技术为农业动物、植物研究提供精确手段 处于复杂环境下的动物、植物的行为监察和生长动态信息的获取， 一般常规手段会显得无能为力。而通过无线传感器灵活的空间布置， 建立多维度的网络检测系统，可对牲畜家禽、水生动物、野生动物、 昆虫群落等生活习性、生长环境、生理状况及种群特征特性等进行动 态观测研究，为提高动物繁育效率、优化植物生长环境条件以及提高 生物防治水平等提供科学依据。 3.6 物联网技术推动新农村建设 通过互联网长距离信息传输与接近终端小范围无线传感节点物联 网的结合，可实现农村信息最后落脚点的解决，真正让信息进村入户， 把农村远程教育培训、数字图书馆推送到偏远村庄，缩小城乡数字鸿 沟，加快农村科技文化的普及，提高农村人口的生活质量，加快推进 新农村建设。 4 4 物联网技术农业应用的重点领域物联网技术农业应用的重点领域 4.1 加强种植业与养殖业生产过程物联网技术的应用示范 加强种植业、养殖业生产过程物联网技术的应用基础性研究，包 括产前的生产资源采集、评价和分析、信息管理与数据库建设等基础 性研究；产中阶段的作物生长模拟系统、环境信息监测与分析、质量 控制等智能化研究与应用；产后阶段的作物品质分析与控制、农产品 质量安全控制与溯源技术等研究与应用。同时，针对主要粮食作物、 特色蔬菜和花卉植物的产业化生产，在集约化和设施化程度较高的地 区，推进基于物联网技术的智能化监测和自动化控制系统的应用示范， 开展智能化生产决策支持系统和生产管理系统、空间决策支持和自动 化控制等现代信息技术的农田作业、良种工程、农作物栽培管理、测 土配方施肥、病虫防治等方面的应用示范。10 4.2 建立统一的农业物联网综合信息服务平台，实现农村信息服务高 效集成化 面对广大农民的强烈需求和新农村建设的繁重任务，迫切需要把 科技成果和科技信息特别是能有效帮助农民实现致富的实用技术信息 和市场信息送到农民手中，让农民看得着，学得会，用得上。当前， 发展农村信息服务业的主要任务就是要进一步建立农村综合信息服务 体系，推动面向农村农民的综合信息服务体系建设，建设农村信息化 公共服务平台。 4.3 大力加强低成本农业农村信息服务终端产品开发和服务 针对目前信息公路到了村头，信息服务难入户的困境，要加快低 成本、简单实用、方便快捷的信息服务终端产品的研发和推广应用， 降低农业和农村信息化服务成本，让农民看得到，用得上。重点建立 无线网络视频点播系统、农业信息远程双向视频诊断系统、无线农业 远程培训系统、移动农业信息服务系统等，以加速培养有文化、懂技 术、会经营的新型农民。 4.4 大力发展农产品安全生产物联网技术体系 利用物联网技术，进一步加强重大动植物疫病的监测和预警工作。 建立全省重大动植物疫病检测预警与控制技术服务平台，建立重大动 植物疫情监测和应急处理信息系统、动植标识及疫病可追溯信息系统， 健全饲料安全信息管理系统，开展农产品质量安全管理物联网技术示 范。加速农产品质量安全信息化建设，提升农产品质量安全检测能力 和监管能力，增强农产品安全事件处处置能力。针对种植业产品、畜 禽产品、水产品等大宗农产品，建立全省农产品质量追溯体系物联网 建设示范区。11 要研制推广集传感器、自动监测、自动控制、移动通信等一体化 的设施养殖系统，实现设施养殖业动物生长过程的全程质量监控与设 施养殖的精准化管理。加强动物生产性能自动测定、日粮营养平