物联网技术在现代农业中的应用——以南京市为例

引 言

物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的信息产业的第三次浪潮，它是按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网技术在各个行业中都得到了广泛应用，其中在农业方面的应用虽起步晚但发展快，已逐渐应用到农业的多个领域中。在传统农耕模式下，农作物的生产管理完全依赖人工控制，很难做到精细栽培。而应用物联网技术，使农业种植模式转向以信息和软件为中心，大量使用智能化、远程控制设备，实现农业生产精准调控管理，达到增产增效、改善品质、提高经济效益的目的。南京是江苏省会城市，经济较为发达，现代农业形式主要以高效农业、都市农业、生态旅游农业为主。近年来，南京市积极探索农业物联网技术应用研究，并以现代农业园区的特色种植基地为试点，推动农业物联网技术应用与发展。但在实际推广应用的过程中，还存在诸多实际问题承待解决。笔者以市农业物联网关键技术框架为前提，介绍了南京农业物联网应用现状及存在的不足，并有针对性地提出农业物联网未来发展的对策举措。

1 农业物联网的概念

农业物联网是指通过感知系统把农业系统中的动植物生命体、环境因素、生产工具等物理部件和各种虚拟“对象”与互联网连接起来，进行信息传输、交换和通讯，以完成对农业生产对象和过程智能化识别、定位、跟踪、控制和管理的一种网络。

2 物联网技术在南京现代农业中的应用现状

2.1 物联网技术在南京现代农业中的应用情况

南京市农业物联网主要应用在设施农业的智能管理中。

从产业类别来看，目前主要应用在设施蔬菜、精品花卉、高效水产养殖、规模畜禽养殖等方面。它们自身对环境要求比较高，需要精确控制。其共同特点是基础设施配套较好，整体建设成型、易管理、易操作。如南京雨发农业生态园，该园区位于浦口区汤泉街道，以生产高效设施蔬菜为主。2012年， 园区开始应用农业物联网技术，建设园区智能农业共享服务平台及农业物联网示范应用基地，建成了包括硬件、软件、服务、标准和安全防护在内的“五大体系”。园区农业物联网技术的示范应用不仅降低了农业生产成本、农民的劳动强度和农业生产用工，同时还增加了农业的产出，提高了农产品的品质。又如江苏明天农牧科技有限公司，目前，该公司建设了设施蔬菜智能管理和环境测控系统、基于传感网技术的畜牧场的环境测控系统、基于物联网技术的农产品质量可追溯系统。目前，全市应用物联网技术的园区有16家，占园区总量的9.4%。

2.2 物联网技术在南京市现代农业中的应用典型

2.2.1 宁禾果蔬合作社应用物联网技术实现生产精确控制

南京溧水宁禾果蔬农民专业合作社位于溧水区永阳镇秋湖村，主要从事蔬菜种植行业。2015 年，合作社应用物联网技术实现了蔬菜生产的精确控制，其成功的关键在于以下三步：

(1) 建立环境感知系统。合作社在蔬菜大棚里，运用温度、湿度、土壤 pH值、光照和二氧化碳传感器等设备建立感知层，获取作物生长的各类环境因子信息，实时感知生产环境变化，并通过智能控制系统将获取的各类数据参数通过终端实时显示或作为变量参与到自动控制中，以保证农作物始终在良好的、适宜的环境下生长。

(2) 构建数据传输系统。在连栋大棚内，利用无线传感器网络获取作物实时生长环境中的温湿度、光照强度等信息， 并对每个节点的数据进行存储和管理，实现整个监测区域的信息动态显示，形成整个物联网的中枢，实现感知层环境因子的数据传递。

(3) 安装辅助决策系统。通过安装智能控制设备和阈值设定建立应用层，实时监控作物灌溉、土壤空气、环境状况、温度湿度、土壤 pH值等情况，对异常信息进行自动报警，并根据不同的生产过程自动调节相关环境因子，实时远程进行自动灌溉、施肥、喷药、调温控光等操作，达到智能控制的目的。

2.2.2 永鸿巴布洛依托园区信息管理平台实现了科学管理和节本增效

六合永鸿巴布洛生态谷坐落于六合区竹镇金磁村，该生态谷占地 1 万多亩，包括葡萄园、蔬菜种植、传统农业田园风光、综合果园区以及现代养殖五大功能区。2015 年，园区与大唐电信合作，利用物联网、互联网、软件信息等技术，建立起了园区综合信息化管理平台。在种植业生产环节逐步实现了温室智能控制、智能灌溉和精确施肥 ；在养殖业生产环节实现了智能感知、精细养殖和远程诊断；在农产品交易环节实现了电子交易和质量追溯，初步打造了一条基于物联网技术应用的生态循环农业产业链。目前，园区内连接到监控中心总控制室的温室大棚数量有 48 个，每个大棚内均装有温度、湿度、光照强度、土壤水分及二氧化碳浓度等传感节点和视频探头， 感知的数据和图像通过无线通信系统接入监控中心总控制室， 并显示在电子大屏上，实现了农业生产环境的智能感知、预警、决策和分析。通过农业物联网技术的应用，园区实现了管理用工上的精细化，平均每 20 亩只需要一个劳动力生产管理。

3 当前存在的问题

3.1 物联网技术缺乏统一的标准体系

物联网技术虽在各个行业中都得到了广泛应用，但到目前为止，物联网的核心架构、每一层的技术接口、协议等方面还没有一个统一的国家标准。在农业物联网建设方面，传感器的标准是否统一、采集的信息是否具有统一的数据格式和标准，都将影响到物联网技术在现代农业中的应用。

3.2 物联网技术应用成本大，农户难接受

与工业生产相比，农业生产相对来说是一个低回报、高风险行业，农民的种植效益受市场波动影响较大。在农业物联网技术应用方面，虽减少了成本与农业面源污染，但生产上应用该技术对农业基础设施的要求较高，整体投入较大，后期维护成本高，农户很难接受。据了解，一套智能化灌溉系统和土壤测定系统，平均每亩地的物联网设备成本约8 000 元。

3.3 专业技术人才匮乏

农业物联网是一项全新技术，从装备到应用需要大量的技术人才。一方面需要懂物联网技术的专业人员，另一方面更需要懂农业专业知识的复合性技术人才。

目前，许多物联网示范基地专业从事农业信息化的技术人才匮乏，虽然许多高校设有物联网方面的专业课程，但培养的人才大都不愿意从事农业方面的服务。许多农业园区的物联网示范基地由于技术人才缺乏，无法为农户提供及时有效的指导服务，不利于农业物联网技术的推广和深度应用。

4 对策建议

4.1 加快建立农业物联网标准体系

从国家层面，应加快农业物联网标准的研究与制订工作， 重点包括农业传感器及标识设备的功能、接口标准，以及农业物联网项目建设规范等，指导农业物联网技术的应用发展。从南京市来看，必须强化顶层设计，充分发挥南京特有的科教资源优势，组织科研院所、信息服务企业、农业园区共同参与农业物联网技术研发、转化、推广和应用，创建政府主导、政企联动、市场运作、合作共赢的农业物联网应用发展模式， 提升全市农业物联网发展水平。

4.2 加大投入力度，树立应用典型

目前，南京市农业物联网总体处在农业园区示范阶段， 离全面推广应用还存在一定的差距。建议地方政府及时出台扶持农业物联网发展的相关政策，加大对农业物联网建设的项目投入，有效发挥财政资金的引导和示范效应。鉴于当前农户对农业物联网的接受程度不高，应根据农产品在生产、加工、流通、销售等环节特点，分类总结一些相对简单实用、造价不高的农业物联网应用模本，树立一批地方农业物联网示范典型。通过典型带动，提高农民的主观认识，调动农户发展农业物联网的积极性。

5 结 语

针对中国农业物联网的发展现状，应通过政策引进人才， 并出台相关政策以吸引高校人才进驻园区服务。并由各个现代农业园区推荐选拔，地方政府与院校联合办班，培养复合型人才，大力促进农业物联网技术的推广应用。