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武汉市农业物联网发展分析及对策

时间:2018/2/8 2:48:03 来源:

        物联网是指以无线传感网络为基础通过射频识别(RFID)装置、温光感应器、全球定位(GPS)系统和激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把指定物品与互联网连接起来进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。具有传输带宽较高、抗干扰能力强、安全保密性好及功率谱密度低的特点。发展物联网产业是加快推进产业供给侧结构性改革和发展方式转变的重要途径和措施,也是抢占新一轮技术竞争制高点和提高综合实力的选择。


       现代农业的发展需要信息化与农业的深层次融合,并实现农业生产过程、农产品物流等方面的自动化、智能化处理,以减少劳动力、土地等传统资源要素的投入,提高农产品生产率,而物联网在农作物智能化设施培育、农业信息监测、农业生产精细管理等方面有着独特优势,其在农业中的应用是农业走向现代化、信息化、智能化的必要条件。近年来,农业物联网技术在武汉市农业生产经营中迅速推广,一大批农业物联网应用模式亮点纷呈。以往的研究重点基本上都是技术层面探讨农业物联网,本文从推广及应用模式出发,通过对江夏、东西湖、新洲、黄陂、汉南、蔡甸等区以及武汉市农业科学院农机化所等科研院所的农业物联网研究应用情况进行了调研,针对存在的问题提出合理可行的对策。


       1武汉市农业物联网发展状况
       作为湖北省信息化工作的先行地区,武汉市是国内中部地区农业物联网产业起步较早的城市,在技术研究与应用、产业开发与集聚和市场拓展等方面拥有一定的先行优势,初步形成了以武汉为核心,周边区县为支撑的农业物联网产业布局。《武汉市农业和农村经济发展暨国家现代农业示范区建设"十三五"规划》将农业物联网列为新兴产业重点发展。在政策的规划引导下,武汉市农委系统安排实施了多个农业物联网项目,分布于江夏、东西湖、黄陂、汉南等十余个区(县),在种植、养殖、加工以及农业废弃物处理等诸多领域加以示范应用。目前,武汉市农业物联网应用服务较广泛,一般分属于以下三种模式:一是以户外大田、水产业为应用目标的物联网精准农业技术应用模式;二是以温室、畜牧业为应用目标的感知系统技术应用模式;三是以农产品质量安全、运输管理相配套的农产品物流技术应用模式。


       1.1 物联网精准农业技术应用模式
       物联网可实时采集、存储户外大田、湖泊的各种土壤和环境参数以及气象气候数据,获得包括土壤温度、水分、空气湿度、光照强度、水体溶氧度等数据,并针对作物和土壤信息的收集以及对气候变化特征、基于地理信息的展示和决策支持,对不同的土地进行不同的智能化操作。新洲区的东方神农公司建立了生产基地病虫监测系统,实现了基地病虫在线监测,对病虫害数据的监测、预报、预警工作发挥了较大的作用。汉南区的武汉厂厦润田农业发展有限公司在农业园区内实现自动信息检测与控制。武汉吉祥天的水肥一体化系统实现了灌溉、施肥的智能化管控,可有效节约肥料成本、降低人工管理成本、增加作物产量。武汉市农科院在黄陂武湖基地与市气象局合作,利用物联网技术在蔬菜气象预测技术研究方面,开展了针对特定蔬菜的气象指标库和高温预报系统建设。水产上主要用于水质与环境信息的监测、疾病远程诊断、生产自动控制等方面。水产养殖信息化系统采用无线传感技术、网络化管理方法对养殖环境、水质、鱼类生产状况等进行全方位的管理监测;武汉市农业科学院水产科研所下属中博公司"鱼大夫"手机远程诊断系统可帮助专家对鱼、虾、蟹病因进行远程诊断并提出防治方法,以快速解决渔民的养殖难题。武汉市农业科学院农机所建设的新洲区涨渡湖黄颡鱼良种场,通过智能系统进行定时、定量、定位处理并及时精确地遥控指挥增氧机、投饵机等设备运行,实现智能化的渔业生产管理;汉南区湘口螃蟹养殖基地建立了水质有线监测系统、专家在线鱼病远程会诊系统、水产品质量安全检测及追溯系统、公共信息发布与手机信息预警系统,实现了螃蟹养殖在线生产、环境监测、自动投料和自动增氧等操作。


       1.2 物联网感知系统技术应用模式
       物联网在农作物生长环境监测、视频监控等方面发挥了积极的作用。武汉市农业科学院农机所武湖基地应用物联网型温室控制系统能实现对温室大棚中温湿度等环境参数的自动控制和水肥的智能化配给。东西湖区农科所、武汉吉农沃尔特建设了大棚智能监控系统,使温室内的环境接近人工设想的理想值,以满足温室作物生长发育的需求。江夏区的凡华农业园智能连栋温室、钢架蔬菜大棚,通过手机智能控制联动温室内外遮阳、风机、湿帘等,通过手机实现实时监测、自动喷淋、水肥一体化等功能,在沛美达钢架蔬菜大棚建立示范点,通过电子屏就能了解蔬菜长势,实现了从地头到餐桌的全程监控。技术人员通过实时监控系统及时处理突发状况,对播种、施肥、浇灌、采摘的全过程进行记录和操控。蔡甸区的华景天地有限公司可实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像,自动控制喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备。畜牧业上物联网主要用于养殖环境视频监控、环境温度控制、自动喂料、自动除粪、自动分捡等方面。武汉市50家畜牧养殖小区实现了环境视频监控,武汉市农业科学院农机所采用视频技术并通过互联网连接位于新洲区的东泰大型猪场终端,集合专家为客户提供远程视频诊断服务,通过物联网技术控制养殖基地光、温、气等环境要素。江夏区、黄陂区、东西湖区等实现了牲猪养殖小区环境联网视频监控。黄陂区的武汉天种、江夏区的武汉金龙等实现了自动喂料、除粪等功能;黄陂木兰、新洲精明等养鸡企业实现环境温度、照明自动控制及禽蛋自动分捡等,木兰养殖场的"智能养殖和鸡蛋分级包装系统"实现了鸡粪不落地、不冲洗,直接由传送带集中,通过生物发酵达到循环利用使经济效率最大化。


       1.3 农产品物流物联网技术应用模式
       武汉已形成了与农产品的质量安全、配货管理、运输管理、采购交易相配套的农产品物流网。建成具有流程完善、标准先进、接口开放等特点的农产品质量安全追溯系统,涌现了一大批农产品电商企业,如湖北周黑鸭公司实现线上线下订单及与客户的无缝对接,成立了互联网战略中心,推岀了质量安全追溯系统智(慧眼APP),充分利用互联网平台促进公司发展;武汉新辰食品有限公司推行F2F(工厂到家庭、面对面服务),实现生鲜配送→速冻冷链→网络直达的"三级跳"模式;武汉鑫太阳科技公司建立专业农业信息服务平台、B2B和B2C模式的农产品交易平台、有线乡村旅游平台以及线下的农业电子商务中心,实现多平台、多模式、全方位服务"三农"模式;武汉华丰聚生农业公司通过网络域名建立3.0独立电商平台,打造整合农业产业链,在农业生态、高效种养及旅游休闲诸领域结合与互动的农业文化创意模式;以大数据为基础的华中地区最大农产品交易平台海吉星项目建成后,年交易量可达600万吨,年交易额270亿元。该交易平台的建设将促进和提高武汉市以及湖北省农产品产业化水平、规模化经营和流通能力,推动跨区域农产品流通效率和水平。


       1.4 其他农业信息服务的应用模式
       除以上三种农业物联网应用模式外,武汉市农委还开通了12316信息服务热线,以各类农业信息为主要内容,对全市农民和农业经营主体提供农业信息、培训、便民、农产品销售、电子商务、信息化建设等服务,努力提高农民的现代信息技术应用水平。并正在逐步开展卫星农业估产、测土配方施肥、农机跨区作业等方面信息服务。武汉市每年测土配方采样30万公顷,均包含了采集点GPS地理信息数据。武汉禾讯公司利用现代卫星遥感技术,通过全球卫星数据中心提取出对应作物估产所需作物分布,建立作物光合作用同单产的定量关系,进行大宗作物估产服务等。武汉珈和科技有限公司利用卫星遥感估算内容,结合实地调研数据,生成多种样式的分析图,让客户通过一张图直观地分析和管理农田。


       现全市设施园艺、水产物联网已开始推广应用,农产品电子商务规模迅速扩大,初步建成了农产品物流物联网。省内各高等院校、科研院所和农业物联网装备生产企业在设施栽培、水产养殖、畜禽养殖、茶(果)园生产管理、大田生产管理、设施农业等领域内试验应用物联网技术,取得了许多具有代表性的研究成果。但总体上仍处于起步阶段,在核心技术、网络架构、商业应用等许多方面与国内领先水平相比还存在一定的差距。


       2武汉市农业物联网发展中的主要问题
       2.1农业物联网关键技术、设备缺乏,核心分析理论不完善从总体上来看,武汉市与农业物联网相关的关键技术、设备研发与在处理感知信息的精确判断和调控等方面核心分析模型及理论还不够完善。农业物联网信息传感关键设备的研发方面,如作物的生长信息采集、土壤信息采集等传感技术在国内刚刚启步,缺少稳定性好、灵敏度高、集成化和小型化的优质国产农用传感设备。由于环境因素变化快,国外产品难以符合我国实际的应用需要。在核心分析模型的研究方面,虽然已经取得了一些成果,但在实际的农作物栽培、种植等方面的信息反馈以及智能化处理方面还有欠缺,不能很好地指导农作物生产,还需要在整个应用体系的智能化方面进行进一步的研究。


       2.2不同农业物联网之间兼容性差,缺少统一的标准体系物联网的建设和运行必然要涉及到国内外共同遵守的行业协议与标准。物联网在农业生产中应用时,采集相关数据需要大量的传感器,每种传感器有不同的接口,与之相对应的就有不同的接口要求。在数据传输这一层面上,各个示范园区甚至同一个园区内使用的无线传输和软件平台都不相同,反映到应用层面的就是相互之间的数据不能通用,整个物联网系统的兼容性差成为影响农业物联网发展的主要问题和制约物联网在现代农业生产中应用的重要因素。造成这种局面的主要原因是缺乏统一的国家、地方和行业标准。


       2.3农业物联网应用模式不全,缺少市场化推动力作为新生事物,在其初级发展阶段,齐全的应用模式显得尤为重要。农业机械化作为现代都市农业标志之一,如何与农业物联网相融合并形成切实可行的应用模式还需要重点探索。同时,由于农业产品的利润较低,目前武汉市的农业物联网建设绝大部分由政府主导投资。实际应用中,物联网的建设、设备安装使用、后期的运行维护都有示范项目资金补贴,虽然具有很好的示范效果,但在建全应用模式、降低成本方面还有很长的路要走。


       2.4农业物联网人才资源不足
       农业物联网是一项全新的事物,在其建设、运行、管理和后期维护方面都需要大量的专业技术人员。目前广大基层农户、农技人员对于农业物联网的概念还很模糊,对于农业物联网的技术、设备等知识的认识还不全面,还不具备应用推广物联网技术的能力。同时,在农业物联网的传感器开发、运算评价模型的研究等方面缺少跨专业的复合型人才。农业物联网是整合了计算机软件、电子通信、农学、机械等多行业的一个综合产业。因此,就需要从事农业物联网的相关技术人员对农学、电子通信、软件编程等方面都要有较强的专业知识,这样才能研发出符合农产品生产者实际需要,真正智能化、自动化的农业物联网。


       3对武汉市农业物联网产业发展对策探究
       3.1统筹规划,重点推进
       在农业物联网的共性技术研究方面,应进行统筹规划,引导科研院所和高校科研人员重点突破部分难点问题,并引导相关企业将力量集中在解决后期可能会产生瓶颈的共性技术问题上面,避免在技术发展上同一课题重复研究造成资源浪费。要鼓励并支持研发可靠性高、低功耗的微型化传感器和符合武汉市农业生产实际需要的优质国产传感器。在降低传感器成本的同时,提升传感器网络的节点数量,使传感器网络更加实用化。


       3.2建立健全物联网标准体系
       利用武汉地区科教优势组织有关专家、学者对农业物联网的基础性、通用性的标准进行研究,尽快打通适用于农业生产实际需要的物联网标准。标准体系的形成有助于解决制约农业物联网发展的关键问题,促进农业物联网的有序发展,提高不同物联网的互相兼容程度,避免出现重复建设、关键设备不匹配和数据无法通用等问题。


       3.3建立农机和农艺相结合的物联网应用模式
       在物联网精准农业技术应用模式和感知系统技术应用模式中,农机和农艺相结合的物联网应用模式具有很好的发展前景。而农机和农艺相结合进行物联网应用的最佳切入点就是农业信息建模以及物联网应用。农机的信息化,如智能设备的关键性参数信息以及适用范围、农艺过程的信息化,涉及垄作的距离、作物之间的间距以及生长性状的动态实时信息,农业数字化模型不仅串联了农艺方面的具体参数,而且以模型的方式与农机的智能模块联系在一起,并与农机智能设备以及传感器网络有效链接,形成了智能化程度较高的农业信息物联网应用模式。逐步形成成熟的农机和农艺相结合的物联网应用模式,推动农业物联网的又好又快发展。


       3.4加强人才队伍建设
       农业物联网是一个跨学科的综合产业,因此在农业物联网的研发团队中不能仅有某单一学科的科研人员。在目前缺少物联网相关的复合型人才的条件下,研发团队积极吸纳相关学科的科研人员,能暂时弥补复合型人才资源不足的问题,促进各学科的科研人员相互学习,发展成为跨学科的复合型人才。同时,各地方科研院所和高校也应为农业物联网发展建立相关学术交流平台,使各研发团队能互相交流、研讨,促进产学研合作,形成良性发展趋势。在对物联网复合型人才培养上,各科研院所和高等院校应建立人才培养机制。同时,注重对基层农户、农技人员的专项培训,加快培养农业物联网相关专业技术人员,提高农业物联网技术的应用能力。


       综上所述,尽管农业物联网有着很好的发展前景,但还有许多亟需攻关的问题。只有切实解决好现阶段的核心问题,才能促进物联网的推广,使其发展到大数据智能分析,农业机械智能、自动化运行和农产品安全溯源等农业生产领域。

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