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調(diào)研組先后深入到省12316熱線(xiàn)平臺(tái)、電子商務(wù)運(yùn)營(yíng)中心、短信平臺(tái)、省農(nóng)業(yè)信息化綜合平臺(tái);長(zhǎng)春市農(nóng)業(yè)信息中心、長(zhǎng)春廣澤乳業(yè)公司、雙陽(yáng)區(qū)三農(nóng)綜合信息服務(wù)平臺(tái)、雙陽(yáng)區(qū)奢嶺街道雙勝村信息服務(wù)站;四平市伊通縣智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)、縣農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)管理局等地實(shí)地調(diào)研。
多年來(lái),省農(nóng)委一直把農(nóng)業(yè)信息化作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要支撐和引領(lǐng),加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì),從資金、項(xiàng)目和人才上,全力支持和推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化建設(shè)。2013年,我省農(nóng)業(yè)信息服務(wù)和農(nóng)業(yè)電子商務(wù)被農(nóng)業(yè)部認(rèn)定為全國(guó)農(nóng)業(yè)信息示范基地,同時(shí),我省農(nóng)業(yè)信息化工作經(jīng)驗(yàn)連續(xù)多年在全國(guó)農(nóng)業(yè)工作會(huì)議、全國(guó)農(nóng)業(yè)信息化工作會(huì)議上進(jìn)行交流。按照省委、省政府提出的包括“智慧型農(nóng)業(yè)”在內(nèi)的“六型農(nóng)業(yè)”發(fā)展新要求,從2013年開(kāi)始,省農(nóng)委謀劃了智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)示范項(xiàng)目,以推進(jìn)智能化生產(chǎn)和數(shù)字化管理、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展為主攻方向,目前已建成吉林省智慧農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)平臺(tái)、開(kāi)發(fā)了玉米和水稻兩個(gè)產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)系統(tǒng),建成玉米和水稻物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范點(diǎn)4處,同時(shí)啟動(dòng)了設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)建設(shè),在建玉米、水稻和設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范點(diǎn)26個(gè)。目前,可通過(guò)微機(jī)、平臺(tái)大屏幕、手機(jī)等實(shí)現(xiàn)對(duì)上述產(chǎn)業(yè)的農(nóng)情監(jiān)控、生產(chǎn)信息管理、產(chǎn)品溯源等,并對(duì)示范點(diǎn)15項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)化采集、分析應(yīng)用和預(yù)警處理。
調(diào)研組詳細(xì)聽(tīng)取了省、市和縣(區(qū))、企業(yè)等有關(guān)負(fù)責(zé)人關(guān)于農(nóng)業(yè)信息化情況的匯報(bào),并觀(guān)看田間測(cè)土配方施肥實(shí)時(shí)視頻,就智慧農(nóng)業(yè)信息怎樣、怎樣利用好智慧農(nóng)業(yè)、如何得到市場(chǎng)認(rèn)可、如何提高老百姓的認(rèn)知度等方面問(wèn)題與相關(guān)部門(mén)人員進(jìn)行了探討。調(diào)研組還走進(jìn)伊通智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)看測(cè)土配方施肥手機(jī)信息服務(wù)現(xiàn)場(chǎng)演示,并撥打12582農(nóng)業(yè)信息人工服務(wù)臺(tái)進(jìn)行土地定位,了解農(nóng)田相關(guān)知識(shí)。
調(diào)研組對(duì)我省農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展工作所取得的成績(jī)給予了充分肯定,并指出,農(nóng)村信息化具有前瞻性,要積極推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè),充分利用和整合涉農(nóng)信息資源,沒(méi)有農(nóng)村信息化就沒(méi)辦法實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。
農(nóng)業(yè)信息化是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的必要助力,也是重要的基礎(chǔ)建設(shè)。我國(guó)自2005年首次提出加強(qiáng)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)要求以來(lái),至2015年,農(nóng)業(yè)信息化已經(jīng)成為全國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然選擇。而吉林省作為農(nóng)業(yè)大省,在實(shí)現(xiàn)向農(nóng)業(yè)強(qiáng)省轉(zhuǎn)變的過(guò)程中,始終不斷發(fā)力農(nóng)業(yè)信息化建設(shè),并把建設(shè)“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)作為一個(gè)重要領(lǐng)域。當(dāng)前,吉林省在農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展方面,多方面進(jìn)行嘗試,并在物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)電子商務(wù)、測(cè)土配方施肥手機(jī)信息服務(wù)、12316新農(nóng)村熱線(xiàn)等方面取得了顯著成效。
一、農(nóng)業(yè)信息化與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系
農(nóng)業(yè)信息化是指充分利用信息技術(shù),全面實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)、農(nóng)業(yè)科技服務(wù)、農(nóng)技推廣示范與應(yīng)用的信息化,從而加帶傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)營(yíng)水平,促進(jìn)農(nóng)業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、高效發(fā)展的過(guò)程。從這一表述中可以看出,農(nóng)業(yè)信息化既是一種信息形態(tài),也是農(nóng)業(yè)發(fā)展特定過(guò)程的描述。其目的是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化、農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)信息化、農(nóng)業(yè)管理信息化和農(nóng)業(yè)服務(wù)信息化。
發(fā)展農(nóng)業(yè)信息化,對(duì)促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)建設(shè),推進(jìn)農(nóng)業(yè)與二三產(chǎn)業(yè)融合,促進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,以及促進(jìn)農(nóng)民增收具有重要作用。
一是農(nóng)業(yè)信息化能夠提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、信息化,從而降低農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度,降低生產(chǎn)成本,增加農(nóng)民收入。
二是通過(guò)發(fā)展農(nóng)業(yè)信息化,有利于擴(kuò)大農(nóng)產(chǎn)品銷(xiāo)售市場(chǎng),及時(shí)收集市場(chǎng)信息,反饋產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)狀態(tài),拓寬農(nóng)產(chǎn)品的銷(xiāo)售渠道。同時(shí),還有利于增強(qiáng)農(nóng)民的市場(chǎng)觀(guān)念,提升農(nóng)民對(duì)市場(chǎng)變化和市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的掌控能力。
三是有利于降低農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。農(nóng)業(yè)屬于高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè),不論自然災(zāi)害還是市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn),都可能對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重的破壞,嚴(yán)重的會(huì)帶來(lái)農(nóng)民巨大損失。發(fā)展農(nóng)業(yè)信息化,有利于農(nóng)民根據(jù)市場(chǎng)需求、產(chǎn)品供應(yīng)信息組織生產(chǎn),調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),從而制訂生產(chǎn)、銷(xiāo)售計(jì)劃,大大降低農(nóng)民的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),天氣預(yù)報(bào)、病蟲(chóng)害統(tǒng)防統(tǒng)治、測(cè)土配方施肥等技術(shù)的應(yīng)用,也有利于抵御農(nóng)業(yè)自然風(fēng)險(xiǎn)。
四是有利于提高農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)的應(yīng)用,提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量,降低農(nóng)產(chǎn)品化肥和農(nóng)藥殘留,提高農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。農(nóng)業(yè)信息化能夠推動(dòng)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全,提高對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),使農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求,從而大大提高農(nóng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
五是有利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),調(diào)和農(nóng)村勞動(dòng)力就業(yè)。農(nóng)業(yè)信息化大大降低了農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率,這就為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和促進(jìn)農(nóng)村勞動(dòng)業(yè)轉(zhuǎn)移就業(yè)提供了基礎(chǔ)。以往圍繞土地生產(chǎn)的眾多勞動(dòng)力可以離開(kāi)土地,進(jìn)入二三產(chǎn)業(yè)就業(yè),促進(jìn)了土地規(guī)模經(jīng)營(yíng),使得農(nóng)民經(jīng)營(yíng)性收入得以大幅提高。
二、吉林省農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)作用
多年來(lái),吉林省高度重視農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展,并提出了發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略。目前,吉林省在信息服務(wù),信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng),農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣、應(yīng)用等方面,均取得了一定的成效。
一是吉林省農(nóng)業(yè)信息化已經(jīng)形成了信息體系。目前,吉林省農(nóng)業(yè)信息體系主要由“一網(wǎng)、一臺(tái)、一報(bào)、一刊、一校、一站、一熱線(xiàn)”組成。一網(wǎng)即吉林農(nóng)網(wǎng),一臺(tái)即吉林鄉(xiāng)村電視臺(tái),一報(bào)是指《吉林日?qǐng)?bào)》《吉林科技報(bào)》《吉林農(nóng)村報(bào)》等涉農(nóng)報(bào)紙,一刊即《吉林農(nóng)業(yè)》雜志,一校即吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)、吉林省農(nóng)業(yè)廣播學(xué)校及各地分校等單位,一站即遍布各地鄉(xiāng)村的電子商務(wù)服務(wù)站,一熱線(xiàn)即112316新農(nóng)村熱線(xiàn)。這些平臺(tái)有的作為省農(nóng)業(yè)管理部門(mén)的信息服務(wù)平臺(tái),有的作為農(nóng)業(yè)科技傳播平臺(tái),有的作為農(nóng)業(yè)科技研發(fā)平臺(tái),有的作為電子商務(wù)“最后一公里”觸角,有的作為農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)管理機(jī)構(gòu),有的作為與農(nóng)民直接交流、指導(dǎo)、解決實(shí)際問(wèn)題的平臺(tái),共同搭建了形式多樣、極具效率的信息平臺(tái),構(gòu)成了具有吉林省特色的農(nóng)業(yè)信息體系。
二是農(nóng)業(yè)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較為完善。近年來(lái),吉林省電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)在農(nóng)村地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)快速發(fā)展,綜合覆蓋率持續(xù)提高,基本實(shí)現(xiàn)了電視、廣播、電話(huà)村村通和互聯(lián)網(wǎng)大面積覆蓋。信息基礎(chǔ)設(shè)施綜合服務(wù)能力和社會(huì)普及程度進(jìn)一步提高,成為支撐農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化建設(shè)的重要基礎(chǔ)。同時(shí),吉林省加強(qiáng)了農(nóng)業(yè)信息的收集、整理、鑒別和工作,為廣大農(nóng)民提供了豐富的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)、農(nóng)產(chǎn)品供求、就業(yè)信息、文化生活信息,產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
三是農(nóng)業(yè)信息化服務(wù)隊(duì)伍不斷健全。目前,全省93%的縣(市、區(qū))建立了相應(yīng)的信息化服務(wù)工作機(jī)構(gòu)。全省從事農(nóng)業(yè)信息服務(wù)的工作人員達(dá)到了近3000人,并培養(yǎng)了近3000人的農(nóng)村信息員,建立了覆蓋全省的農(nóng)村信息員隊(duì)伍。尤其是在骨干農(nóng)村信息員培訓(xùn)方面,吉林省不斷加大力度,切實(shí)提高了農(nóng)村信息員隊(duì)伍的整體素質(zhì)。運(yùn)轉(zhuǎn)有序、人員精干、職責(zé)明晰、觸角到農(nóng)村的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)體系基本成型。
四是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在深入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。吉林省提出的“智慧農(nóng)業(yè)”發(fā)展戰(zhàn)略,為吉林省農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)注入了新的動(dòng)力。從2013年開(kāi)始,吉林省加大了智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)示范項(xiàng)目,并把實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)智能化生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展確定為主要發(fā)展方向。目前,吉林省已經(jīng)建成了智慧農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)平臺(tái)并開(kāi)發(fā)了玉米、水稻兩個(gè)產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)。通過(guò)一平臺(tái)二系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程直觀(guān)地查看作物長(zhǎng)勢(shì)、土壤墑情、預(yù)警病蟲(chóng)害、組織實(shí)施病蟲(chóng)害統(tǒng)防統(tǒng)治等工作,實(shí)現(xiàn)了農(nóng)情監(jiān)控、生產(chǎn)管理、信息采集的信息化與自動(dòng)化。
五是農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化服務(wù)取得顯著成效。吉林省于2006年在全國(guó)率先開(kāi)通12316公益服務(wù)熱線(xiàn),針對(duì)全省乃至全國(guó)農(nóng)民開(kāi)放,可以通過(guò)撥打熱線(xiàn)為農(nóng)民提供農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)、農(nóng)業(yè)政策咨詢(xún)、農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害防治技術(shù)、農(nóng)村法律知識(shí)咨詢(xún)等。目前,12316熱線(xiàn)已經(jīng)在全國(guó)廣泛開(kāi)通,而作為首開(kāi)先河的吉林省,12316熱線(xiàn)建設(shè)更是受到了國(guó)家有關(guān)部門(mén)的高度評(píng)價(jià),十年來(lái),12316平臺(tái)累計(jì)受理農(nóng)民咨詢(xún)電話(huà)1500多萬(wàn)個(gè),發(fā)送短信息105億條次,日制播廣播電視節(jié)目3小時(shí)25分鐘,年幫助農(nóng)民節(jié)本增收30多億元。此外,吉林省還建立了12582手機(jī)信息服務(wù)平臺(tái),年群發(fā)各類(lèi)短信息15億條次,受到農(nóng)民的歡迎。
六是農(nóng)村電子商務(wù)發(fā)展迅猛。截至2015年年底,吉林省農(nóng)村電子商務(wù)實(shí)現(xiàn)了迅猛發(fā)展,阿里、京東、蘇寧、一畝田、郵政等電商企業(yè)的農(nóng)村電商項(xiàng)目已涉及全省39個(gè)縣(市)、覆蓋1300多個(gè)行政村;城鄉(xiāng)居民和企業(yè)開(kāi)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)店鋪總數(shù)在40萬(wàn)至50萬(wàn)個(gè)之間。“長(zhǎng)白山國(guó)際參茸網(wǎng)”面向100多個(gè)國(guó)家進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)銷(xiāo)售?!伴_(kāi)犁網(wǎng)”已在全省9430個(gè)行政村建設(shè)村級(jí)綜合信息服務(wù)站(終端網(wǎng)店)3000余個(gè),覆蓋率達(dá)32%以上。
三、吉林省農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)存在的問(wèn)題
吉林省農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)存在的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面:
一是信息敏感度低。吉林省位于內(nèi)陸,在信息獲取、信息鑒別、信息服務(wù)“最后一公里”難題等方面都較沿海發(fā)達(dá)省份存在較大差距。加之受傳統(tǒng)種植模式和農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的影響,吉林省農(nóng)民對(duì)于農(nóng)業(yè)信息化的作用認(rèn)識(shí)程度低,對(duì)參與農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)積極性不高,這都限制了農(nóng)業(yè)信息化在廣大農(nóng)村地區(qū)的普及和應(yīng)用。
二是財(cái)力有限,投入力度小。吉林省作為農(nóng)業(yè)大省,農(nóng)業(yè)是基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),地區(qū)財(cái)力薄弱,難以在信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、信息化人才培養(yǎng)與引進(jìn)等方面拿出大量資金。農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展必然需要雄厚的資金作為后盾,才能取得持續(xù)快速發(fā)展。財(cái)力方面的制約使吉林省農(nóng)業(yè)信息化打通最后一公里形成了障礙。
三是信息化人才缺乏,農(nóng)民利用信息化的積極性低。一方面,吉林省仍然缺乏具備計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)知識(shí)的綜合型人才,制約了農(nóng)業(yè)信息化在高新技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用方面的進(jìn)展。另一方面,由于農(nóng)村青壯年勞動(dòng)力大多外出打工,留守人員多為老年人、婦女和兒童,他們?cè)谛畔⒓夹g(shù)方面幾乎沒(méi)有什么了解,也難以集中學(xué)習(xí)信息化方面的知識(shí),對(duì)參與農(nóng)業(yè)信息化的積極性也不高。
四是農(nóng)業(yè)信息化在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用領(lǐng)域比較狹窄。當(dāng)前,吉林省雖然在智慧農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)平臺(tái)建設(shè),玉米、水稻產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)建設(shè),測(cè)土配方施肥手機(jī)信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)方面取得了很大的成績(jī),但先進(jìn)的技術(shù)只有應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中才能發(fā)揮其應(yīng)用的作用,吉林省明顯存在信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域狹窄、技術(shù)轉(zhuǎn)化率低的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
四、加強(qiáng)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè),推動(dòng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的策略
目前,吉林省已經(jīng)確定了以發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)為目標(biāo),以織互聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)示范項(xiàng)目和進(jìn)村入戶(hù)試點(diǎn)為突破口,培育現(xiàn)代重點(diǎn)+生態(tài)農(nóng)業(yè)新模式,增強(qiáng)農(nóng)業(yè)信息化對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的貢獻(xiàn)率。據(jù)介紹,到2025年吉林省要實(shí)現(xiàn)以物聯(lián)網(wǎng)為目標(biāo)的信息技術(shù)在生產(chǎn)加工管理方面得到全面應(yīng)用,農(nóng)村信息服務(wù)站實(shí)現(xiàn)全覆蓋,12316信息服務(wù)的能力也大大提升,農(nóng)村電子商務(wù)也取得突破,填平城市和農(nóng)村的鴻溝。為實(shí)現(xiàn)這一戰(zhàn)略,需要在以下幾個(gè)方面加大力度。
一是強(qiáng)化農(nóng)業(yè)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。目前,吉林省已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)電視、電話(huà)、廣播村村通的目標(biāo),但在農(nóng)村互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)方面仍然顯得薄弱。吉林省應(yīng)大力加強(qiáng)農(nóng)村互聯(lián)網(wǎng)建設(shè),加快實(shí)施和推進(jìn)“鄉(xiāng)村寬帶工程”實(shí)現(xiàn)“村村能上網(wǎng)”,不斷擴(kuò)大互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)服務(wù)范圍。抓好農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與整合,形成覆蓋縣、鄉(xiāng)、村的農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)完整體系,建設(shè)覆蓋全省、多點(diǎn)融合、信息共享、資源共用、一網(wǎng)多用的農(nóng)村綜合信息服務(wù)體系。
二是推動(dòng)信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的集成應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化水平為目標(biāo),推動(dòng)信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和集成,引領(lǐng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為支撐,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化。
三是加強(qiáng)涉農(nóng)信息技術(shù)的研發(fā)和推廣。加大對(duì)適合農(nóng)村特點(diǎn)的信息應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā),組織推廣相關(guān)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)和信息產(chǎn)品,使農(nóng)業(yè)信息服務(wù)系統(tǒng)全面覆蓋到農(nóng)民生活、生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品銷(xiāo)售、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等各個(gè)領(lǐng)域。另一方面,應(yīng)利用12316、12582、吉林農(nóng)網(wǎng)、農(nóng)村電子商務(wù)服務(wù)站等媒介,在信息應(yīng)用方面把落腳點(diǎn)放在農(nóng)村、放在農(nóng)民、放在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息普遍供應(yīng)、農(nóng)民全面利用農(nóng)業(yè)信息的目標(biāo),增強(qiáng)為農(nóng)民服務(wù)的能力。
四是提高農(nóng)民的素養(yǎng)。應(yīng)加大對(duì)農(nóng)民的培訓(xùn)力度,提高農(nóng)民的素質(zhì),掌握簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)操作方法,構(gòu)建完善的農(nóng)民信息化服務(wù)體系,為信息化建設(shè)提供保障。同時(shí),農(nóng)業(yè)信息化管理部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)全省農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程教育體系建設(shè),促使農(nóng)民使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái),提高農(nóng)民的信息化素質(zhì)。
五是增加資金投入規(guī)模。農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)需要大量的資金。各級(jí)政府應(yīng)該加大資金投入,并爭(zhēng)取把涉農(nóng)專(zhuān)項(xiàng)資金向農(nóng)業(yè)信息化傾斜。同時(shí),政府有關(guān)部門(mén)應(yīng)建立起多元化的投資渠道,鼓勵(lì)社會(huì)資本向農(nóng)業(yè)信息化投入,促進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化的快速發(fā)展。
關(guān)鍵詞 云計(jì)算 大數(shù)據(jù) 智慧農(nóng)業(yè)
中圖分類(lèi)號(hào):C37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
1 概述
1.1 背景
農(nóng)業(yè)是關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè),世界上不論是發(fā)展中國(guó)家還是發(fā)達(dá)國(guó)家都非常重視農(nóng)業(yè)的發(fā)展。對(duì)于我國(guó),農(nóng)業(yè)還有較多地區(qū)生產(chǎn)方式落后,生產(chǎn)效率相對(duì)低下,幾乎沒(méi)有信息化方面的投入;良種繁育不足,發(fā)展?jié)摿κ艿较拗?,區(qū)域化信息嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng),沒(méi)有統(tǒng)一的信息系統(tǒng)互通和平臺(tái)信息共享;動(dòng)物疾病頻發(fā),養(yǎng)殖、種植風(fēng)險(xiǎn)較大,檢測(cè)調(diào)查缺乏;資源環(huán)境破壞,持續(xù)發(fā)展受到影響,政府的信息綜合預(yù)警機(jī)制也一直得不到完善和健全;農(nóng)業(yè)發(fā)展中還存在諸多問(wèn)題,信息技術(shù)的普及,基層應(yīng)用仍是我們目前急需解決的最大問(wèn)題。。
1.2 目標(biāo)
“智慧農(nóng)業(yè)平臺(tái)”采用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù),從管理服務(wù)結(jié)構(gòu)、終端布局設(shè)置、系統(tǒng)互聯(lián)互通、垂直資源共享與管理功能覆蓋五個(gè)層面搭建起新型信息化農(nóng)業(yè)管控平臺(tái)。進(jìn)而推動(dòng)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展,加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn),有效提升農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力?!爸腔坜r(nóng)業(yè)平臺(tái)”可以整合大量、分散的農(nóng)業(yè)信息,建立農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)和各類(lèi)應(yīng)用系統(tǒng);推進(jìn)遙感等技術(shù)的發(fā)展及在全球定位系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)、農(nóng)田遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用;支持和促進(jìn)虛擬技術(shù)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)在虛擬農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展等。農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展不僅可以改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理方式,促進(jìn)農(nóng)業(yè)主體由經(jīng)驗(yàn)管理向科學(xué)管理轉(zhuǎn)變,而且可以高效挖掘農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理、服務(wù)領(lǐng)域規(guī)律,為各個(gè)環(huán)節(jié)的健康發(fā)展提供支持,進(jìn)而推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn),提升農(nóng)業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。
2 原理
2.1 云計(jì)算
云計(jì)算是通過(guò)使計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上,而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中,企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行將與互聯(lián)網(wǎng)更相似。這使得企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上,根據(jù)需求訪(fǎng)問(wèn)計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱(chēng)為“云”?!霸啤敝械馁Y源在使用者看來(lái)是可以無(wú)限擴(kuò)展的,并且可以隨時(shí)獲取,按需使用,隨時(shí)擴(kuò)展,按使用付費(fèi)。這種特性經(jīng)常被稱(chēng)為像水電一樣使用IT基礎(chǔ)設(shè)施。
云計(jì)算包括以下幾個(gè)層次的服務(wù):基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS),平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)和軟件即服務(wù)(SaaS)。
2.2 大數(shù)據(jù)
大數(shù)據(jù)技術(shù)(big data)指的是所涉及的資料量規(guī)模巨大到無(wú)法通過(guò)目前主流軟件工具,在合理時(shí)間內(nèi)達(dá)到擷取、管理、處理、并整理成為幫助企業(yè)經(jīng)營(yíng)決策更積極目的的資訊。在《大數(shù)據(jù)時(shí)代》一書(shū)中大數(shù)據(jù)指不用隨機(jī)分析法(抽樣調(diào)查)這樣的捷徑,而采用所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。大數(shù)據(jù)的4V特點(diǎn):Volume(大量)、Velocity(高速)、Variety(多樣)、value(價(jià)值)。
隨著云時(shí)代的來(lái)臨,大數(shù)據(jù)也吸引了越來(lái)越多的關(guān)注。從技術(shù)上看,大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的關(guān)系就像一枚硬幣的正反面一樣密不可分。大數(shù)據(jù)必然無(wú)法用單臺(tái)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,必須采用分布式架構(gòu)。它的特色在于對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)挖掘,但它必須依托云計(jì)算的分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和云存儲(chǔ)、虛擬化技術(shù)。
3 方案
3.1 架構(gòu)
圖1 總體架構(gòu)圖
智慧農(nóng)業(yè)平臺(tái)分三個(gè)層次,完成整個(gè)業(yè)務(wù)云平臺(tái)的支撐。
資源層:提供云平臺(tái)所需的信息資源和網(wǎng)絡(luò)資源。信息資源和網(wǎng)絡(luò)資源分為物聯(lián)、互聯(lián)和通信三類(lèi)。
核心層:提供整個(gè)平臺(tái)的所需要的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、桌面資源、數(shù)據(jù)資源,以及信息服務(wù)。整個(gè)核心層構(gòu)成了農(nóng)業(yè)公共信息平臺(tái)。
業(yè)務(wù)層:提供云平臺(tái)整體的業(yè)務(wù)功能,包含:農(nóng)業(yè)管控系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)服務(wù)系統(tǒng)、技術(shù)推廣系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)務(wù)系統(tǒng)、門(mén)戶(hù)網(wǎng)站以及電子商務(wù)系統(tǒng)。
三個(gè)層次之外,還有兩類(lèi)接入實(shí)體,與云平臺(tái)互動(dòng),形成完整的智慧農(nóng)業(yè)平臺(tái)生態(tài)環(huán)境。
3.2 組成
3.2.1 資源層
1.信息資源
信息資源根據(jù)采集和傳輸方式分為物聯(lián)信息、互聯(lián)信息和通信信息。
2.網(wǎng)絡(luò)資源
網(wǎng)絡(luò)資源根據(jù)所承載的內(nèi)容和方式不同分為物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)。
3.2.2 核心層
1.云中心
提供整個(gè)平臺(tái)運(yùn)行和存儲(chǔ)支撐,包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、虛擬云桌面資源等。
云計(jì)算
利用云計(jì)算虛擬化技術(shù),可以在整個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)范圍內(nèi)共享多臺(tái)計(jì)算機(jī)的物理資源。利用虛擬機(jī)可以在多臺(tái)虛擬機(jī)之間共享單臺(tái)物理機(jī)的資源以實(shí)現(xiàn)最高效率。
云存儲(chǔ)
利用彈性存儲(chǔ)算法、跨廣域網(wǎng)全局文件系統(tǒng)、可堆疊模塊化設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù),基于TCP/IP或InfiniBand RDMA協(xié)議將物理分布的普通廉價(jià)的主流存儲(chǔ)設(shè)備整合成高安全、高并發(fā)、易擴(kuò)展、易整合、易管理的虛擬化存儲(chǔ)池。
云桌面
通過(guò)各種協(xié)議連接到運(yùn)行在服務(wù)器上的桌面的設(shè)備,為了充分利用已有資源,實(shí)現(xiàn) IT 資產(chǎn)的最大化應(yīng)用。
云管理
將原本靜態(tài)分配的IT基礎(chǔ)設(shè)施抽象為可管理、易于調(diào)度、按需分配的資源,并將這些資源統(tǒng)一管理提供按需靈活使用各類(lèi)IT資源的服務(wù)。
2.云數(shù)據(jù)
為云平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支撐,包括基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù),以及業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)等服務(wù)。
農(nóng)業(yè)信息化是國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化的基礎(chǔ)和重要組成部分,是統(tǒng)籌城鄉(xiāng)和促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要手段,農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)始終是全國(guó)工作的重中之重。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息革命。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,使設(shè)施農(nóng)業(yè)擁有了更廣闊的前景。關(guān)注并研究客戶(hù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的需求,有利于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更好地與設(shè)施農(nóng)業(yè)市場(chǎng)接軌,取得共贏。
信息化對(duì)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化作用
信息服務(wù)需要多樣化。農(nóng)民既需要市場(chǎng)信息,也需要新技術(shù)、新成果信息,更需要推廣人員幫助解決決策分析和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)問(wèn)題,這就對(duì)農(nóng)村技術(shù)推廣人員的素質(zhì)提出了更高的要求,他們不僅要提供農(nóng)業(yè)技術(shù)或成果,還要幫助農(nóng)民進(jìn)行科學(xué)決策,提供與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)整個(gè)環(huán)節(jié)相配套的技術(shù)服務(wù)來(lái)幫助農(nóng)民實(shí)現(xiàn)增收、致富以及農(nóng)村綜合的發(fā)展。
信息服務(wù)需要個(gè)性化。目前,種植大戶(hù)需要種子來(lái)源、種子價(jià)格、種植環(huán)境等信息,而這樣的種植大戶(hù)都有自己的個(gè)性化需求。對(duì)于普通農(nóng)民,他們有生產(chǎn)管理技術(shù)的需求,例如,種植番茄的種植大戶(hù),就有對(duì)番茄種植及生產(chǎn)管理方面的需求。
信息服務(wù)的流動(dòng)性、低成本需求?,F(xiàn)在的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)講究低成本,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)流通用戶(hù)比較分散,如何以低成本的方式隨時(shí)隨地提供信息服務(wù),那就需要信息技術(shù)的推廣。每一項(xiàng)具體的農(nóng)技推廣活動(dòng),內(nèi)容與方法的有效結(jié)合是推廣工作成敗的關(guān)鍵,也是影響推廣工作效率的主要因素。推廣內(nèi)容×推廣方法×受眾接受能力=推廣效果,從這個(gè)公式可以看到,方法與內(nèi)容同樣重要,只有達(dá)到合理的搭配,才能達(dá)到最佳的效果。在提高推廣效率過(guò)程中,信息技術(shù)相對(duì)的改變著我們的生活方式,推廣的內(nèi)容要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,推廣手段信息化,從而大幅提高推廣效率。農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣的方式將逐漸改變農(nóng)民的認(rèn)知,從了解認(rèn)識(shí)到采納新的技術(shù),進(jìn)而促進(jìn)技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)散,整個(gè)過(guò)程都需要信息技術(shù)來(lái)支撐。換言之,信息技術(shù)支撐著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣體系。
目前,我國(guó)農(nóng)村信息化已經(jīng)進(jìn)入了快速推進(jìn)期,改革開(kāi)放30年,我們國(guó)家已經(jīng)從低收入國(guó)家逐漸邁入了中低收入國(guó)家的行列,農(nóng)業(yè)農(nóng)村得到跨越發(fā)展,2011年,農(nóng)村地區(qū)人均收入已經(jīng)達(dá)到了6977元,折合1000美元以上。前蘇聯(lián)學(xué)者曾提出,當(dāng)人均1000美元時(shí),對(duì)信息將會(huì)表現(xiàn)出強(qiáng)烈需求。
目前,我國(guó)農(nóng)業(yè)面臨著資源短缺、生態(tài)惡化、勞動(dòng)力短缺、食品安全壓力,需要大幅度提高土地產(chǎn)出率、勞動(dòng)生產(chǎn)率和資源利用率。因此,迫切需要用信息技術(shù)和裝備技術(shù)提升傳統(tǒng)農(nóng)業(yè),轉(zhuǎn)變發(fā)展方式,提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平,這是我國(guó)農(nóng)業(yè)的客觀(guān)要求。
傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的解決方案,就是智慧農(nóng)業(yè)。未來(lái)農(nóng)業(yè)可能更多的采用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作業(yè)系統(tǒng),通過(guò)精準(zhǔn)施肥,可以節(jié)約肥料30%,通過(guò)精準(zhǔn)導(dǎo)航大幅度提高作業(yè)質(zhì)量,通過(guò)精準(zhǔn)施藥可以節(jié)約用藥60%。目前我們國(guó)家的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)還是比較落后的。
拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)實(shí)用化,但在我國(guó)仍有待推廣。世界上有167種農(nóng)業(yè)機(jī)器人,我們僅占8%,英國(guó)的蘑菇采收機(jī)器人、噴藥機(jī)器人,還有擠奶機(jī)器人,都能大大地提高工作效率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度。在美國(guó),6個(gè)工人可以管理8 萬(wàn)平方米的設(shè)施大棚,產(chǎn)量達(dá)到35~40 kg/m2;在歐洲的奶牛場(chǎng),2 個(gè)工人管理200 頭奶牛,到擠奶的時(shí)候,奶牛排著隊(duì),到擠奶機(jī)自動(dòng)沖刷、自動(dòng)加工等即可;此外,在歐洲,3 個(gè)工人能管6000 頭豬;而在我國(guó)3 個(gè)工人只能管100 頭豬。
對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)價(jià)值的再認(rèn)識(shí)
物聯(lián)網(wǎng)有如下特征:每?jī)蓚€(gè)物體之間都可以通訊;每一個(gè)物體都有獨(dú)立地址,每一個(gè)物體都要受計(jì)算機(jī)控制,每一個(gè)物體都可以感知與被感知。目前,大家所提的物聯(lián)網(wǎng)還不是真正意義的物聯(lián)網(wǎng),只有普及了IPv6之后,才可能給每個(gè)物體一個(gè)IP地址,才有可能真正體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的上述特征。
當(dāng)前發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛瞄準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)領(lǐng)域、加強(qiáng)投入、搶占先機(jī),有望在2020年形成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。我國(guó)也不甘落后,2010年1月5日,國(guó)家發(fā)改委委托中國(guó)工程院?jiǎn)?dòng)了“物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃研究”重大咨詢(xún)研究專(zhuān)項(xiàng)――“精細(xì)農(nóng)牧業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃”;1月13日,中國(guó)工程院重大咨詢(xún)項(xiàng)目“物聯(lián)網(wǎng)及其在重要領(lǐng)域的應(yīng)用”啟動(dòng),包括物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。我國(guó)要在未來(lái)全球農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地,確保農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心專(zhuān)利、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、設(shè)備不受制于人,必須盡快由國(guó)家層面主導(dǎo)開(kāi)展技術(shù)研究。
農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)支撐著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展,農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是農(nóng)業(yè)信息技術(shù)領(lǐng)域的一次重大技術(shù)革命,是農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展新的階段,將徹底改變把“物理世界”與“IT世界”分離的傳統(tǒng)思維。在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,農(nóng)田、農(nóng)機(jī)、生鮮農(nóng)產(chǎn)品將與芯片、寬帶、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整合,共同形成一個(gè)全新的“智慧農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施”。未來(lái)農(nóng)業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)就在它上面進(jìn)行,包括生產(chǎn)、管理、經(jīng)營(yíng)、服務(wù)等,有效服務(wù)農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是推動(dòng)信息化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化融合的重要切入點(diǎn),也是推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)向“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全”發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)合理使用農(nóng)業(yè)資源、降低生產(chǎn)成本、改善生態(tài)環(huán)境、提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)的目的,顯著提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科技貢獻(xiàn)率。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)存在著很多的問(wèn)題,包括生產(chǎn)過(guò)程管理粗放、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、設(shè)施環(huán)境控制能力差、病蟲(chóng)害防控水平低、自然災(zāi)害防御能力低、配套技術(shù)服務(wù)體系薄弱、設(shè)施作物質(zhì)量缺乏保障等問(wèn)題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,可以做到設(shè)施生產(chǎn)智能化管理、設(shè)施環(huán)境遠(yuǎn)程感知調(diào)控、設(shè)施病蟲(chóng)害預(yù)警及防控、農(nóng)學(xué)專(zhuān)家遠(yuǎn)程可視指導(dǎo)、自然災(zāi)害預(yù)警與救災(zāi)指導(dǎo)、農(nóng)藥投入安全監(jiān)管和溯源、生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程質(zhì)量安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等。
近年來(lái),國(guó)家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心根據(jù)我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求和技術(shù)現(xiàn)狀,圍繞感測(cè)、控制和實(shí)施三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)開(kāi)展科學(xué)研究,其中在感測(cè)環(huán)節(jié)中,力求突破生物與環(huán)境信息獲取技術(shù)瓶頸;重點(diǎn)研究基于決策模型的智能控制技術(shù),開(kāi)發(fā)環(huán)境/水控制設(shè)備;在實(shí)施環(huán)節(jié),構(gòu)建測(cè)控技術(shù)平臺(tái),提供標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)接口,定制專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)。最終形成面向應(yīng)用的技術(shù)、產(chǎn)品和系統(tǒng),并在設(shè)施生產(chǎn)中大面積推廣應(yīng)用。主要的創(chuàng)新性技術(shù)內(nèi)容包括五個(gè)方面,即生物環(huán)境信息感測(cè)技術(shù)、信息采集技術(shù)、生產(chǎn)管理分析決策技術(shù)、設(shè)施環(huán)境控制技術(shù)、測(cè)控技術(shù)平臺(tái)集成與應(yīng)用系統(tǒng)定制。
通過(guò)降低技術(shù)應(yīng)用門(mén)檻,采取因地制宜的技術(shù)應(yīng)用模式,建立完善的推廣銷(xiāo)售和技術(shù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò),該成果在上海、新疆、黑龍江等19 個(gè)省市進(jìn)行了推廣應(yīng)用,其中北京市大興區(qū)采育鮮切出口生產(chǎn)基地應(yīng)用本成果后,實(shí)現(xiàn)了生長(zhǎng)環(huán)境和生育進(jìn)程的科學(xué)調(diào)控,不但每年節(jié)省能源30多萬(wàn)元,還縮短了花期,滿(mǎn)足了出口市場(chǎng)需求,同時(shí)提高了品質(zhì),產(chǎn)品合格率提高了20%,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
關(guān)鍵詞:宿遷市;現(xiàn)代農(nóng)業(yè);物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
中圖分類(lèi)號(hào):F320 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1673-291X(2016)01-0169-02
農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)集約、高效、安全的重要支撐,是引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)手段。從動(dòng)植物生產(chǎn)管理科學(xué)化水平、疫情疫病防控能力等方面徹底改變傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)粗放式生產(chǎn)方式,從而提高農(nóng)業(yè)資源利用效率。宿遷是江蘇省的農(nóng)業(yè)大市,農(nóng)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)較重要地位,全市農(nóng)業(yè)增加值占地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值比重比江蘇全省高近8個(gè)百分點(diǎn),發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)具備得天獨(dú)厚的條件。但宿遷農(nóng)村經(jīng)濟(jì)整體上相對(duì)落后,農(nóng)業(yè)科技貢獻(xiàn)率較低。因此,要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)、實(shí)現(xiàn)“智慧農(nóng)業(yè)”“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”,加快農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是必由之路。
一、宿遷市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用概況
近年來(lái),宿遷市高效農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速,各級(jí)政府、各類(lèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)主體加大裝備農(nóng)業(yè)的投入,奠定了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的良好基礎(chǔ)。
(一)初步形成了高效農(nóng)業(yè)的視頻監(jiān)控體系
在政府支持下,目前宿遷已建成市―縣(區(qū))―鄉(xiāng)(鎮(zhèn))三級(jí)覆蓋全市重點(diǎn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng),可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到本地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)情況、農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害、重大動(dòng)物疫情以及農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)營(yíng)狀況等動(dòng)態(tài)信息,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上監(jiān)測(cè)預(yù)警、專(zhuān)家網(wǎng)上指導(dǎo)和遠(yuǎn)程技術(shù)培訓(xùn),從而為各級(jí)農(nóng)業(yè)管理部門(mén)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)主體的決策提供科學(xué)依據(jù)。市農(nóng)委建成視頻監(jiān)控系統(tǒng)總監(jiān)控中心,五個(gè)縣(區(qū))各自建成分控中心和生產(chǎn)基地前端視頻采集站。2014年,生產(chǎn)基地前端視頻采集站的規(guī)模達(dá)到208個(gè),計(jì)劃到“十二五”末,視頻監(jiān)控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地250個(gè)以上。
(二)特色產(chǎn)業(yè)的裝備智能化水平不斷提高
宿遷市所轄的各區(qū)縣圍繞各自農(nóng)業(yè)特色,已形成各具特色的設(shè)施農(nóng)業(yè)基地,不斷提高其農(nóng)業(yè)智能裝備水平。如宿豫區(qū)建成現(xiàn)代化肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)142個(gè),通過(guò)安裝相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫、自動(dòng)供料以及自動(dòng)飲水,極大的提高了生產(chǎn)效率。2014年末全區(qū)肉雞欄存欄量達(dá)到754萬(wàn)羽,年出欄量8 170萬(wàn)羽,年飼養(yǎng)規(guī)模近9 000萬(wàn)羽,全國(guó)養(yǎng)殖規(guī)模與現(xiàn)代化水平最強(qiáng)縣和全省最大的肉禽養(yǎng)殖加工基地初具雛形。泗洪縣奶牛欄存總量1.98萬(wàn)頭,奶牛場(chǎng)規(guī)模比重為98.3%。全縣欄存2千頭以上的奶牛養(yǎng)殖企業(yè)2家,欄存千頭以上的奶牛養(yǎng)殖企業(yè)4家。按照《動(dòng)物防疫法》《動(dòng)物防疫條件審查辦法》《畜禽標(biāo)識(shí)和檔案管理辦法》《動(dòng)物檢疫管理辦法》等相關(guān)法律規(guī)定,執(zhí)行嚴(yán)格的動(dòng)物標(biāo)識(shí)申購(gòu)與發(fā)放管理制度。目前,全縣所有的奶牛都使用了農(nóng)業(yè)部統(tǒng)一的動(dòng)物標(biāo)識(shí),并且確保了畜禽個(gè)體標(biāo)識(shí)的唯一性,從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量安全的可追溯性。以泗陽(yáng)云禾源、華綠科技公司,沭陽(yáng)綠雅、月盈食用菌公司為代表的投資企業(yè)不僅帶來(lái)了資金,而且?guī)?lái)了先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
二、宿遷市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用存在的主要問(wèn)題
總體而言,近年來(lái)宿遷市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用上取得了一些成果,但與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)以及宿遷市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求相比,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用還剛剛起步,目前大范圍推廣應(yīng)用面臨的困難仍然很大,存在著制約物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的諸多因素。
(一)農(nóng)業(yè)企業(yè)應(yīng)用的熱情不高
由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用投入很大,短期內(nèi)給企業(yè)帶來(lái)的效益不足以抵消投入成本,多數(shù)企業(yè)實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)的積極性依然不高。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)三大產(chǎn)業(yè)中,由于歷史原因和自然屬性,農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期處于相對(duì)弱勢(shì)地位。雖然其是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),但因?yàn)榻?jīng)濟(jì)效益不夠顯著而一直無(wú)法得到各類(lèi)資本的眷顧及大力投入。宿遷市作為江蘇省的農(nóng)業(yè)大市,近年來(lái)在政府一些列政策支持及有效投入的帶動(dòng)下,科技興農(nóng)邁出了較大步伐,特色農(nóng)業(yè)和高效農(nóng)業(yè)發(fā)展有了明顯突破,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)效益得到初步顯現(xiàn)。但農(nóng)業(yè)的投入產(chǎn)出效益仍無(wú)法與第二、第三產(chǎn)業(yè)相比,多數(shù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)和農(nóng)民缺乏進(jìn)行科技投入的積極性,不利于宿遷市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。
(二)農(nóng)業(yè)示范園區(qū)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識(shí)有待提高
各類(lèi)農(nóng)業(yè)示范園區(qū)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用最能產(chǎn)生效益的地方,是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的主要基地,園區(qū)主體應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)對(duì)園區(qū)未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)引領(lǐng)作用,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用有所作為。通過(guò)調(diào)查走訪(fǎng)宿遷市各類(lèi)農(nóng)業(yè)示范園區(qū),對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)普遍不高,認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用會(huì)增大企業(yè)的成本,效益短期難以顯現(xiàn)。即使個(gè)別采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的示范園區(qū),其投入也主要來(lái)自于政府的投入,示范的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于產(chǎn)業(yè)化范疇,在技術(shù)應(yīng)用上還僅僅停留在監(jiān)控層面上,離真正的物聯(lián)網(wǎng)意義還比較遙遠(yuǎn)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理人員配備上,文化水平普遍偏低,真正懂物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的很少。這些從根本上影響了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)上的大面積推廣使用,也宿遷市發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的要求有很大的差距。
(三)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施有待改善
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對(duì)光、溫以及濕度要求進(jìn)行精確的控制,需要一整套智能控制設(shè)備和傳感設(shè)備,這些設(shè)備的使用也要求有良好的基礎(chǔ)設(shè)施條件。由于宿遷經(jīng)濟(jì)不夠發(fā)達(dá),現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施還都比較落后,水、電配套以及大鵬設(shè)施破舊,離物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)還有不小差距。若要應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必須進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施改造,這些都需要巨額的資金投入。再加上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)季節(jié)性強(qiáng),改造農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施勢(shì)必打亂原有農(nóng)業(yè)產(chǎn)出計(jì)劃,影響農(nóng)業(yè)產(chǎn)出效益,這在一定程度上影響了宿遷市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的積極性。
三、加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的對(duì)策與建議
通過(guò)對(duì)宿遷市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀分析,設(shè)施農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)示范園要想實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)方式的轉(zhuǎn)變,必須從政策扶持、人才培養(yǎng)和技術(shù)研發(fā)等方面加大力度,加強(qiáng)宣傳,來(lái)引領(lǐng)宿遷市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展邁上新臺(tái)階。
(一)加大農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的政策支持力度
一是出臺(tái)專(zhuān)項(xiàng)扶持政策。應(yīng)適時(shí)出臺(tái)宿遷市關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的實(shí)施意見(jiàn),并對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行規(guī)劃,進(jìn)一步細(xì)化和明確扶持重點(diǎn)、扶持資金、具體政策措施;各區(qū)、縣(市)依照當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)際,出臺(tái)相應(yīng)的實(shí)施意見(jiàn),指導(dǎo)本地區(qū)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
二是加大財(cái)政資金支持力度。針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)主體和示范園區(qū)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用投入熱情不高的問(wèn)題,市縣兩級(jí)政府應(yīng)該設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)項(xiàng)資金,在本地區(qū)選擇1―2家具備典型意義的農(nóng)業(yè)示范園區(qū),以國(guó)有股參與的形式進(jìn)行完全意義的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用推廣,爭(zhēng)取在2―3年間具備產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)能力,以顯著的經(jīng)濟(jì)效益來(lái)引導(dǎo)社會(huì)資本的跟蹤投入;對(duì)于民營(yíng)資本進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用投入的園區(qū)和農(nóng)業(yè)企業(yè),政府提供一定的配套補(bǔ)貼。
三是營(yíng)造良好政策氛圍。加大對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)知識(shí)的宣傳力度,在工程項(xiàng)目用地、協(xié)調(diào)貸款安排及培訓(xùn)等方面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的農(nóng)業(yè)企業(yè)和園區(qū)做出有限安排。
(二)加快農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用人才培養(yǎng)
首先,加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)。依托江蘇農(nóng)民培訓(xùn)學(xué)院,重點(diǎn)圍繞農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)管理、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全建設(shè)、農(nóng)業(yè)信息化等方面大力開(kāi)展基層農(nóng)技人員知識(shí)更新培訓(xùn)、農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理人員職業(yè)技能培訓(xùn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地技術(shù)管理人員生產(chǎn)技能培訓(xùn)等;可利用宿遷學(xué)院等社會(huì)辦學(xué)力量,對(duì)現(xiàn)有設(shè)施農(nóng)業(yè)從業(yè)人員進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專(zhuān)項(xiàng)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn),努力造就新一代有知識(shí)新型農(nóng)民。其次,加速農(nóng)業(yè)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)和信息化人才引進(jìn)。充分發(fā)揮人才在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中的引領(lǐng)和支撐作用。完善人才政策體系,建立引才、聚才、用才的有效機(jī)制。加大人才開(kāi)發(fā)資金投入,幫助解決引進(jìn)人才的住房、子女入學(xué)等問(wèn)題,以?xún)?yōu)厚的條件廣泛吸引海內(nèi)外信息化人才來(lái)的宿遷農(nóng)業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。
(三)推進(jìn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)
目前農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用推廣較慢的一個(gè)原因是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)自身一些關(guān)鍵技術(shù)還沒(méi)有取得有效突破,使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益無(wú)法得以充分顯現(xiàn)。因此,根據(jù)宿遷市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的特點(diǎn),市農(nóng)委應(yīng)與市經(jīng)信委聯(lián)合組建宿遷現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),重點(diǎn)攻關(guān)宿遷本地特色農(nóng)產(chǎn)品的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù),以進(jìn)一步形成在江蘇省乃至全國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)可以考慮加強(qiáng)與農(nóng)業(yè)研發(fā)力量較強(qiáng)的南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、揚(yáng)州大學(xué)等高等院校及無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院等院所之間的合作,政府出資引進(jìn)本地區(qū)急需的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),以技術(shù)合作的形式帶動(dòng)農(nóng)業(yè)示范園區(qū)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用與推廣,在此基礎(chǔ)上形成宿遷市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的典型模式。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:精準(zhǔn)農(nóng)業(yè);物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng);對(duì)策
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是基于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)空間信息管理和變異分析的物聯(lián)網(wǎng)操作技術(shù)。根據(jù)土壤肥力和作物生長(zhǎng)的空間差異,定量診斷耕地作物,充分認(rèn)識(shí)農(nóng)作物生產(chǎn)地的生產(chǎn)力空間差異,管控對(duì)農(nóng)作物的投入,提高常量,平衡土地生產(chǎn)力,實(shí)現(xiàn)量化管理的準(zhǔn)確性,提高農(nóng)業(yè)資源利用率,促進(jìn)我國(guó)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的改造的加速依賴(lài)于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步,農(nóng)業(yè)各種生產(chǎn)方式的生產(chǎn)效率和農(nóng)業(yè)各類(lèi)資源的利用效率也因此得以提高,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)業(yè)管理水平得以改善,傳統(tǒng)粗放型農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代智慧型農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變也得到了有效的推動(dòng)[1-2]。在現(xiàn)實(shí)中,最大程度地提高農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力,為我國(guó)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和可持續(xù)有效的發(fā)展。
1目前我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展存在的問(wèn)題
1.1物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)問(wèn)題
1)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)技術(shù)于現(xiàn)在而言是一個(gè)相對(duì)新興的名詞,物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)處于發(fā)展階段。2)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的管理系統(tǒng)、作物端的傳感器等器械的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性等方面質(zhì)量參差不齊。3)世界上至今都沒(méi)有完備的標(biāo)準(zhǔn)體系,這是物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的大阻礙。4)IP地址不足。物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)要將作物、監(jiān)控設(shè)施、人都連接起來(lái),就要有充足的IP地址,IP不足已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸。
1.2復(fù)雜的地形使適宜的物聯(lián)網(wǎng)體系難以建立
1)我國(guó)國(guó)土面積960萬(wàn)km2,地形條件差異大,為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣帶來(lái)環(huán)境上的困擾。2)東西經(jīng)、南北緯跨度大,氣候差異明顯,使我國(guó)不同地區(qū)的不同自然災(zāi)害難以控制與預(yù)防,物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的體系就不能從一而終。
1.3物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的受眾問(wèn)題
1)經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后制約了農(nóng)民文化水平、科技素養(yǎng)的提升,延后了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的操作技術(shù)接受且能操作的時(shí)間。2)貧困往往使農(nóng)戶(hù)會(huì)對(duì)新興技術(shù)持懷疑態(tài)度,不敢冒險(xiǎn),使物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的新型農(nóng)業(yè)操作技術(shù)內(nèi)在需求降低。
1.4農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式與精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的建設(shè)條件沖突
1)物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)推行規(guī)模化、智能化,導(dǎo)致我國(guó)部分地區(qū)農(nóng)田分散,導(dǎo)致與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)施的開(kāi)展條件沖突。2)舊有的農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的提高,受眾收入提高與經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不相適應(yīng),造成勞動(dòng)力外流。
1.5物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)與推廣成本不足
1)國(guó)家對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的研發(fā)投入與對(duì)農(nóng)民補(bǔ)貼不足,發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)這方面投入達(dá)到0.6%~1.0%,我國(guó)在這方面的投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到高新技術(shù)的發(fā)展要求。2)有關(guān)部門(mén)對(duì)新興農(nóng)業(yè)操作方式采用觀(guān)望態(tài)度,不敢或?qū)υ摷夹g(shù)的推廣持猶豫態(tài)度。
2我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展問(wèn)題的對(duì)策
2.1因地制宜應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)
針對(duì)我國(guó)地形、氣候差異,可以將物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)其分為三種模式:1)發(fā)展3S技術(shù),大力推動(dòng)走大型機(jī)械—模型之路,發(fā)展與診斷相結(jié)合的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)[3]。2)開(kāi)展以GIS技術(shù)為操作的基礎(chǔ)、將小地塊為生產(chǎn)單元的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。3)針對(duì)氣候惡劣的干旱地區(qū)和污染較為嚴(yán)重地區(qū),可以發(fā)展設(shè)施種植業(yè)。
2.2構(gòu)建互惠互利的物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式
1)構(gòu)建各式各樣的互惠互利的物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式,市場(chǎng)機(jī)制是推動(dòng)該種農(nóng)業(yè)操作方式的最大動(dòng)力。2)可以通過(guò)租賃或出售服務(wù)減少物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的投入,通過(guò)后期提取農(nóng)民營(yíng)業(yè)利潤(rùn),前期免費(fèi)使用技術(shù)設(shè)施來(lái)減輕農(nóng)民擔(dān)憂(yōu)。
2.3強(qiáng)化政府對(duì)于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)推廣的導(dǎo)向作用
1)確保發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)需要的充足資金、人才等硬性保障。2)地方政府要以堅(jiān)定的態(tài)度推廣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),制定各項(xiàng)政策,落實(shí)到位,鼓勵(lì)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè),加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的步伐。
2.4加強(qiáng)對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范區(qū)的建設(shè)
1)在保證農(nóng)業(yè)示范區(qū)發(fā)展質(zhì)量的同時(shí),增加物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范區(qū)數(shù)量,加強(qiáng)對(duì)示范區(qū)建設(shè)。2)增強(qiáng)各示范區(qū)間的技術(shù)交流與合作,促進(jìn)各個(gè)示范區(qū)間的共同發(fā)展。
2.5提高精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的受眾的科學(xué)文化素養(yǎng)
農(nóng)業(yè)是特殊行業(yè),農(nóng)民是特殊受眾,適當(dāng)?shù)男麄鹘逃浅1匾?。幫助農(nóng)民學(xué)習(xí)先進(jìn)的科學(xué)文化知識(shí),提高他們的實(shí)操能力,才能縮短物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)施效果實(shí)現(xiàn)周期。
Abstract: To realize the automation management of agriculture facilities, improve productivity and lower labor cost, the article brought up an online control system of agriculture facilities based on the Internet of Things technologies (IOT), and analyzed the application of IOT from practical, cognitive, network points separately. Also, it elaborated on system architecture, system function, software and network architecture of the online control system applied to the management of agriculture facilities. This provides a basis not only for automatic management, but also for scientific forecast and farming in agricultural fields.
關(guān)鍵詞: 物聯(lián)網(wǎng);設(shè)施農(nóng)業(yè);管控系統(tǒng)
Key words: Internet of Things;facility agriculture;control system
中圖分類(lèi)號(hào):TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2014)02-0194-03
0 引言
設(shè)施農(nóng)業(yè)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分,設(shè)施農(nóng)業(yè)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分,是近些年以來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的具有高集約化程度的新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。由于設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有超時(shí)令和反季節(jié)生產(chǎn)的特點(diǎn),因此,實(shí)施設(shè)施農(nóng)業(yè)不僅能夠有效的克服我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中資源環(huán)境瓶頸制約的問(wèn)題,還能夠有效的轉(zhuǎn)變我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的方式以及增強(qiáng)農(nóng)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,從而有效的提高了我國(guó)土地的產(chǎn)出率、資源利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。
最初簡(jiǎn)單的塑料大棚和溫室就是設(shè)施農(nóng)業(yè)的環(huán)境,目前隨著科技的發(fā)展正向著具有現(xiàn)代化大型溫室和植物工廠(chǎng)發(fā)展。環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制是設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)解決的問(wèn)題,這是因?yàn)樵谠O(shè)施農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中都是通過(guò)構(gòu)建可控環(huán)境來(lái)保護(hù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的。傳統(tǒng)的控制基礎(chǔ)存在智能化程度不高的主要問(wèn)題,而在提高設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)化程度上,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為其提供了一種有效的手段[1]。
1 物聯(lián)網(wǎng)的介紹
物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)信息系統(tǒng),主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層構(gòu)成,其作為一個(gè)龐大的社會(huì)信息系統(tǒng)工程,更是一個(gè)涉及了國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)、社會(huì)和生活各個(gè)領(lǐng)域無(wú)所不包括的龐大產(chǎn)業(yè)鏈。物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)主要包括三部分:第一,感知層,通過(guò)智能卡、識(shí)別碼、傳感器等采集信息;第二,網(wǎng)絡(luò)層,通過(guò)現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)以及廣電網(wǎng)絡(luò)用于傳輸信息;第三,應(yīng)用層,通過(guò)分析處理和決策信息實(shí)現(xiàn)或完成特定的智能化應(yīng)用和服務(wù)任務(wù),從而實(shí)現(xiàn)物/物、人/物之間的識(shí)別與感知而充分發(fā)揮智能作用。
我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展急需要現(xiàn)代化的物質(zhì)條件進(jìn)行裝備,用現(xiàn)代經(jīng)營(yíng)形式去推進(jìn),用現(xiàn)展理念去引領(lǐng)。因此,物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展將會(huì)為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展與世界同步提供一個(gè)國(guó)際領(lǐng)先的全新平臺(tái),這也將極大的推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造升級(jí)[2-3]。
2 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施農(nóng)業(yè)在線(xiàn)管控系統(tǒng)
中國(guó)具有地域遼闊、自然災(zāi)害頻發(fā)以及氣候條件復(fù)雜多變的特點(diǎn),中國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)要想解決三農(nóng)問(wèn)題,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為其提供了一個(gè)很好的發(fā)展基于。從目前中國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求來(lái)看,如何對(duì)農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和養(yǎng)殖業(yè)以及相應(yīng)病蟲(chóng)害的各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理是當(dāng)前急需解決的問(wèn)題。物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域包括監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、土壤氣候變更以及大面積的地表檢測(cè)、溫度、降雨量、土壤pH值、畜禽環(huán)境狀況以及大氣等。根據(jù)這些檢測(cè)信息進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè),除了能夠有效幫助農(nóng)業(yè)減災(zāi)抗災(zāi)外,還能通過(guò)幫助農(nóng)民進(jìn)行科學(xué)種植以有效提高農(nóng)業(yè)的綜合效益[4-5]?;谖锫?lián)網(wǎng)的設(shè)施農(nóng)業(yè)在線(xiàn)管控系統(tǒng)是利用農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)備結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)控的系統(tǒng),通過(guò)此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。系統(tǒng)功能具體包括:農(nóng)作物以及環(huán)境信息采集、農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)備遠(yuǎn)程控制、語(yǔ)音/視頻現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)監(jiān)控與指導(dǎo)、專(zhuān)家遠(yuǎn)程診斷、一鍵預(yù)警、實(shí)時(shí)告警、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全控制、移動(dòng)終端監(jiān)控等。
2.1 體系架構(gòu) 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施農(nóng)業(yè)在線(xiàn)管控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),如圖1所示。
感知層主要用于獲取各種傳感器數(shù)據(jù),它是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施農(nóng)業(yè)在線(xiàn)管控系統(tǒng)的基礎(chǔ),但是其核心確實(shí)數(shù)據(jù)感知。感知層的各個(gè)節(jié)點(diǎn)作為只能傳感器節(jié)點(diǎn),能夠自行組網(wǎng)傳遞到上層網(wǎng)關(guān)的接入點(diǎn),然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層,網(wǎng)關(guān)將收集的感應(yīng)數(shù)據(jù)提交到應(yīng)用層進(jìn)行處理。感知層主要通過(guò)部署在農(nóng)場(chǎng)的各種傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)設(shè)施中的地表濕溫度、土壤溫度濕度、光線(xiàn)強(qiáng)度等,另外,通過(guò)農(nóng)業(yè)設(shè)施控制器還可以對(duì)風(fēng)機(jī)、遮陽(yáng)布、水簾以及灌溉設(shè)備等進(jìn)行控制。
網(wǎng)絡(luò)層建立在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)之上,主要傳輸設(shè)施農(nóng)業(yè)的在線(xiàn)管控系統(tǒng),主要包括信息存儲(chǔ)查詢(xún)和網(wǎng)絡(luò)管理等功能。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)層將接收到的感知層數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)處理中心,交到應(yīng)用層進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理。應(yīng)用層作為設(shè)施農(nóng)業(yè)在線(xiàn)管控系統(tǒng)的上層系統(tǒng),主要用于存儲(chǔ)、查詢(xún)、分析、挖掘、理解傳感器數(shù)據(jù)。在應(yīng)用層中,最主要的一項(xiàng)技術(shù)就是云計(jì)算技術(shù)。
2.2 系統(tǒng)功能 設(shè)施農(nóng)業(yè)在線(xiàn)管控系統(tǒng)主要功能模塊如圖2所示。
2.2.1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息采集 在農(nóng)場(chǎng)、大棚中布置若干傳感器,用于實(shí)時(shí)采集空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、二氧化碳、光照、土壤PH值、土壤N(氮)、P(磷)、K(鉀)含量、風(fēng)力等參數(shù)。
2.2.2 農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)備遠(yuǎn)程控制 通過(guò)無(wú)線(xiàn)控制器對(duì)設(shè)施設(shè)備遠(yuǎn)程控制,包括制風(fēng)機(jī)、天窗、遮陽(yáng)布、外遮陽(yáng)、水簾、灌溉設(shè)施等,真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人智能化作業(yè)。
2.2.3 語(yǔ)音/視頻現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)監(jiān)控與指導(dǎo) 通過(guò)農(nóng)場(chǎng)或者大棚內(nèi)的無(wú)線(xiàn)音視頻傳感器,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息實(shí)時(shí)的監(jiān)控與作業(yè)指導(dǎo)。
2.2.4 專(zhuān)家遠(yuǎn)程診斷 對(duì)大棚或者露天農(nóng)場(chǎng)的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度、風(fēng)力、土壤PH值等參數(shù)進(jìn)行采集,并疊加到視頻圖像上,進(jìn)行上傳。農(nóng)業(yè)專(zhuān)家可通過(guò)視頻圖像判斷農(nóng)作物生長(zhǎng)情況、檢查是否有病蟲(chóng)害、大棚的溫度濕度是否合適,并可以檢測(cè)土壤的PH值等信息,為現(xiàn)場(chǎng)工作人員提供相應(yīng)的指導(dǎo)。
2.2.5 一鍵預(yù)警 針對(duì)極端氣候,實(shí)現(xiàn)一鍵預(yù)警,即通過(guò)控制中心的一個(gè)按鍵,實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)、天窗、遮陽(yáng)布、外遮陽(yáng)、水簾、灌溉設(shè)施等設(shè)施的全面控制。
2.2.6 實(shí)時(shí)告警與區(qū)域定位 通過(guò)設(shè)定溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等環(huán)境參數(shù)的閾值,當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)控到農(nóng)場(chǎng)或者大棚中的相關(guān)環(huán)境參數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)的數(shù)值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)向監(jiān)控中心以及用戶(hù)手機(jī)發(fā)送告警信號(hào),監(jiān)控人員并可以迅速定位到告警區(qū)域。
2.2.7 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全控制 為了保證向消費(fèi)者提供的農(nóng)產(chǎn)品安全可靠且質(zhì)量高,應(yīng)當(dāng)將企業(yè)的農(nóng)產(chǎn)品安全提升到一個(gè)新的高度,這就需要對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全進(jìn)行全程監(jiān)控管理。具體為:為了實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸?shù)陌踩芾?,可采用最新的激光、紅外以及識(shí)別、定位和傳感器等高新技術(shù);在對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全進(jìn)行管理時(shí),將農(nóng)業(yè)企業(yè)檔案數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ),圍繞“生產(chǎn)、庫(kù)存、銷(xiāo)售”三條主線(xiàn),對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)活動(dòng)和銷(xiāo)售狀況實(shí)施電子化管理;結(jié)合目前先進(jìn)的條碼技術(shù)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品流通進(jìn)行編碼,從而建立農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)程的追溯管理,從而讓消費(fèi)者充分了解農(nóng)產(chǎn)品的種源情況、生產(chǎn)基地環(huán)境質(zhì)量、用料用藥情況以及加工銷(xiāo)售等各個(gè)環(huán)節(jié)。
2.2.8 移動(dòng)終端監(jiān)控 系統(tǒng)支持基于Web的PC或者手機(jī)管理監(jiān)控。
3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
3.1 軟件平臺(tái) 基于面向?qū)ο蟮哪K化設(shè)計(jì)思想、多線(xiàn)程以及基于云計(jì)算的分布式處理技術(shù)等是“基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施農(nóng)業(yè)在線(xiàn)管控系統(tǒng)”軟件架構(gòu)的基本設(shè)計(jì)理念,如圖3所示。
數(shù)據(jù)過(guò)濾模塊和數(shù)據(jù)接受模塊處于最低層。根據(jù)實(shí)現(xiàn)設(shè)置的過(guò)了配置采集用戶(hù)關(guān)系的原始數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)過(guò)濾模塊的功能,除了緩解服務(wù)器壓力外,還便于用戶(hù)分析數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接受模塊的功能主要是用于接受感知各傳感器層獲得的各種傳感數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理模塊將系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算處理后,并按照一定的存儲(chǔ)格式將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。最頂層是設(shè)施農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的管控應(yīng)用,即應(yīng)用層。通過(guò)部署在農(nóng)場(chǎng)的各種傳感器對(duì)農(nóng)業(yè)設(shè)施中的空氣溫度濕度、光線(xiàn)強(qiáng)度以及土壤的有效成分等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),同時(shí)將關(guān)系化后的檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳到應(yīng)用服務(wù)平臺(tái),應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)的計(jì)算服務(wù)器對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析,不僅為設(shè)施農(nóng)業(yè)管控應(yīng)用服務(wù)提供依據(jù),更是設(shè)施農(nóng)業(yè)管控應(yīng)用的基礎(chǔ)。采用C/C++編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)過(guò)濾以及數(shù)據(jù)處理模塊,采用Java程序語(yǔ)言開(kāi)發(fā)Web服務(wù)器程序。
3.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 設(shè)施農(nóng)業(yè)在線(xiàn)管控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是基于物聯(lián)網(wǎng)建立的,其中包括四部分,即農(nóng)業(yè)設(shè)施部分、網(wǎng)絡(luò)部分、應(yīng)用中心部分和客戶(hù)終端,如圖4所示。每個(gè)農(nóng)業(yè)設(shè)施可以根據(jù)需要部署各種不同累的傳感器,每個(gè)傳感器都帶有Zigbee無(wú)線(xiàn)通訊模塊,設(shè)施內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)采用自組網(wǎng)方式來(lái)構(gòu)建農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)部網(wǎng)。在每個(gè)農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)置一個(gè)控制中心,控制中心將匯總的各種傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)Zigbee技術(shù)上傳到應(yīng)用服務(wù)中心?;谠朴?jì)算構(gòu)建的應(yīng)用服務(wù)中心,每個(gè)農(nóng)業(yè)設(shè)施都可以通過(guò)GPRS、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接到統(tǒng)一應(yīng)用的服務(wù)中心。此中心通過(guò)采集、存儲(chǔ)、分析以及運(yùn)算傳感器的數(shù)據(jù),并依靠中心平臺(tái)構(gòu)建各種類(lèi)型的應(yīng)用服務(wù)分析處理數(shù)據(jù),同時(shí)給出相應(yīng)的操作建議。
通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以及3G等網(wǎng)絡(luò),設(shè)施農(nóng)業(yè)的管理人員和操作人員通過(guò)使用計(jì)算機(jī)終端或手機(jī)遠(yuǎn)程從云計(jì)算應(yīng)用中心獲取各種數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù),同時(shí)對(duì)各種智能控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制和調(diào)整設(shè)施。為了提高農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量和質(zhì)量,必須確保農(nóng)作物具有一個(gè)良好的生長(zhǎng)環(huán)境,因此,根據(jù)參數(shù)的變化就可以調(diào)整和控制灌溉系統(tǒng)以及保溫系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文在分析物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用時(shí),從感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三方面進(jìn)行,并提出了利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施農(nóng)業(yè)在線(xiàn)管控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息采集、農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)備遠(yuǎn)程控制、語(yǔ)音/視頻現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)監(jiān)控與指導(dǎo)、專(zhuān)家遠(yuǎn)程診斷、一鍵預(yù)警、實(shí)時(shí)告警與區(qū)域定位、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全控制、移動(dòng)終端監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息采集自動(dòng)部署、自組織傳輸和智能控制;為了降低設(shè)備成本,提高農(nóng)業(yè)集約化生產(chǎn)程度的同時(shí)還應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)化系統(tǒng)的復(fù)雜性;傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐漸向信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式過(guò)渡,為我國(guó)農(nóng)業(yè)從粗放型向精細(xì)化過(guò)渡有著重要的促進(jìn)作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于農(nóng)業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)任重道遠(yuǎn),是挑戰(zhàn),更是機(jī)遇,物聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展必將深刻影響現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的未來(lái)。
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關(guān)鍵詞:移動(dòng)苗床;自動(dòng)控制系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集;物聯(lián)網(wǎng);智能
0引言
目前,溫室是我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的主要形式,截至2009年,我國(guó)溫室面積已達(dá)到300萬(wàn)hm2。其中,大量的溫室移動(dòng)設(shè)備主要還是以老式的傳統(tǒng)機(jī)械為主,而苗床作為設(shè)施農(nóng)業(yè)中一種重要的育苗設(shè)備在我國(guó)部分地區(qū)雖已有推廣,但仍然還存在機(jī)械設(shè)備陳舊、自動(dòng)化水平不高及區(qū)域分布不均勻等問(wèn)題。“十三五”期間,隨著我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型契機(jī)的到來(lái),在“中國(guó)制造2025”的大環(huán)境下,現(xiàn)代自動(dòng)化農(nóng)業(yè)設(shè)備越來(lái)越受到關(guān)注和重視,而傳統(tǒng)的純粹依靠人工完成的農(nóng)業(yè)設(shè)備成本過(guò)高、作業(yè)效率低下,不再適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)備的發(fā)展需要?,F(xiàn)代自動(dòng)化農(nóng)業(yè)設(shè)備尤其是自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng),作為解決當(dāng)前人力成本過(guò)高及苗盤(pán)搬運(yùn)設(shè)備自動(dòng)化程度過(guò)低等問(wèn)題的一種智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng),將得到快速的發(fā)展;移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)作為致力于促使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)從粗放型向集約型方向發(fā)展的一整套智能化移動(dòng)設(shè)備在未來(lái)幾十年將逐漸被關(guān)注與研發(fā)。
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能制造技術(shù)的不斷發(fā)展,移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)也將與現(xiàn)代IT技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合,不斷推進(jìn)移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展。移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)作為溫室移動(dòng)設(shè)備中的重要組成部分,是產(chǎn)品和運(yùn)輸設(shè)備之間的溝通紐帶,可有效降低勞動(dòng)力成本、提高設(shè)備運(yùn)輸可靠性,具有智慧控制和智能感知的特點(diǎn)。在未來(lái)的溫室移動(dòng)設(shè)備中,移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)將利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息傳感技術(shù),以一定的協(xié)議為基礎(chǔ),更加智能、有效地連接互聯(lián)網(wǎng)與產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)的智能化,促進(jìn)溫室農(nóng)業(yè)設(shè)備的可持續(xù)發(fā)展。
1自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀
1.1國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀
近年來(lái),隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,尤其是高精度伺服系統(tǒng)及嵌入式系統(tǒng)的普遍應(yīng)用,世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家不斷加大農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的研究與開(kāi)發(fā)力度。這些研究以市場(chǎng)為導(dǎo)向,以生產(chǎn)成本的降低為主要目標(biāo),最終達(dá)到降低人力成本及資源合理配置的目標(biāo),且研發(fā)中相當(dāng)多的自動(dòng)化農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品已達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的要求。以荷蘭為例,作為世界上設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展較為迅速的一個(gè)國(guó)家,在20世紀(jì)中,荷蘭在溫室園藝生產(chǎn)管理上投入了大量的勞動(dòng)力,其蔬菜生產(chǎn)34%,花卉和盆栽生產(chǎn)分別為27%與28%,并且勞動(dòng)力成本還在呈日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)。為減少勞動(dòng)成本、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)率,荷蘭在20世紀(jì)90年代已開(kāi)始大力發(fā)展溫室自動(dòng)化生產(chǎn)裝備系統(tǒng),也包括自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng),目標(biāo)便是著力將生產(chǎn)作業(yè)自動(dòng)化、信息化、智能化。同時(shí),自動(dòng)化生產(chǎn)企業(yè)也積極投身到創(chuàng)新開(kāi)發(fā)自動(dòng)控制系統(tǒng)中。例如,世界上知名的溫室自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)商“Logiqs”當(dāng)對(duì)積極進(jìn)行溫室自動(dòng)化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與研究,該企業(yè)研制的自動(dòng)化苗床設(shè)備(見(jiàn)圖2)采用先進(jìn)的伺服控制系統(tǒng)、傳感器反饋系統(tǒng)、自動(dòng)澆灌、照明系統(tǒng)及先進(jìn)的上位機(jī)管理系統(tǒng),對(duì)不同種苗的苗盤(pán)進(jìn)行了集中式管理,不僅提高了自動(dòng)化生產(chǎn)效率,而且降低了生產(chǎn)成本,提高了經(jīng)濟(jì)效益。如今,荷蘭通過(guò)大力發(fā)展自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)溫室自動(dòng)化移動(dòng)苗床高效自動(dòng)化生產(chǎn),同時(shí)廣泛采用現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)(如先進(jìn)物流控制技術(shù)、電子信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、伺服控制技術(shù)及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)等),使其大量的溫室移動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,從而形成大型的、完整的、可循環(huán)的自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)。
1.2國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)溫室自動(dòng)化設(shè)備的研制起步比較晚,到20世紀(jì)80年代中后期才初步形成了我國(guó)溫室工程技術(shù)體系。當(dāng)時(shí),對(duì)于苗床的研制還僅僅停留在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面,在研究移動(dòng)苗床自動(dòng)控制領(lǐng)域要晚于西方發(fā)達(dá)國(guó)家近10~20年。過(guò)去幾十年,我國(guó)移動(dòng)苗床主要以手動(dòng)式移動(dòng)苗床為主。此類(lèi)苗床耗時(shí)、耗力,且對(duì)于勞動(dòng)力要求特別高,在苗盤(pán)移動(dòng)過(guò)程中要保證上面的種苗不受損傷。由于苗床一般安放在溫室中,處于密閉狀態(tài),并且溫室里對(duì)溫度、濕度要求都較高,因此工人不能長(zhǎng)時(shí)間呆在里面,這一局限性也促進(jìn)了我國(guó)溫室自動(dòng)化控制系統(tǒng)的快速發(fā)展。近年來(lái),國(guó)家對(duì)溫室自動(dòng)化設(shè)備研發(fā)資金不斷投入,自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)作為其中一種現(xiàn)代自動(dòng)化農(nóng)業(yè)控制設(shè)備,近幾年已從單層人工運(yùn)輸發(fā)展成多層自動(dòng)運(yùn)輸,并且整個(gè)苗床自動(dòng)化相關(guān)配套設(shè)備已具有一定規(guī)模。通過(guò)從荷蘭、以色列、日本等一些設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速的國(guó)家引進(jìn)現(xiàn)代自動(dòng)化移動(dòng)苗床設(shè)備,再進(jìn)行消化、吸收與技術(shù)創(chuàng)新,我國(guó)許多設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)已取得較大的科技成果,有力地推動(dòng)了我國(guó)自動(dòng)化移動(dòng)苗床的發(fā)展。以杭州恒農(nóng)科技股份有限公司為例,該公司研發(fā)的自動(dòng)化立體移動(dòng)苗床系統(tǒng)除去機(jī)械框架,整個(gè)控制系統(tǒng)包括苗床搬運(yùn)車(chē)伺服電機(jī)控制系統(tǒng)、天車(chē)行走控制系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)生產(chǎn)管理系統(tǒng)。該設(shè)備已在上海都市菜園里正式投入使用,說(shuō)明我國(guó)移動(dòng)苗床設(shè)備的自動(dòng)化水平有了一定的提高。
1.2.1采用定位精準(zhǔn)的伺服控制系統(tǒng)
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),隨著勞動(dòng)力成本的不斷上升,傳統(tǒng)的苗床移動(dòng)設(shè)備已滿(mǎn)足不了市場(chǎng)的需求。伺服控制系統(tǒng)作為目前國(guó)際上比較流行的一種驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)已被許多發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用在溫室自動(dòng)化設(shè)備上。我國(guó)在苗床自動(dòng)搬運(yùn)設(shè)備上也進(jìn)行了大量的研究,并且結(jié)合自身市場(chǎng)的需求,形成了一套完整的伺服定位控制系統(tǒng)。以上面介紹過(guò)的杭州恒農(nóng)科技股份研發(fā)的自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)為例,整個(gè)苗床搬運(yùn)車(chē)采用伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器,結(jié)合苗床架上的傳感器形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng),通過(guò)上位機(jī)控制器可將苗床搬運(yùn)車(chē)沿著導(dǎo)軌準(zhǔn)確定位在溫室工廠(chǎng)里所需要的位置。這一套伺服控制系統(tǒng)也是目前國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)的溫室自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
1.2.2基于計(jì)算機(jī)物流管理模式已具備一定基礎(chǔ)
過(guò)去幾十年,我國(guó)在溫室工程技術(shù)初具規(guī)模時(shí)期,大量的溫室移動(dòng)設(shè)備包括苗床都采用人工或者半自動(dòng)的方式來(lái)進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè),可以說(shuō)在移動(dòng)苗床自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)管理水平方面一直處于落后的狀態(tài)。近幾年,隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的快速發(fā)展,我國(guó)已經(jīng)逐步擺脫傳統(tǒng)純粹依靠人工進(jìn)行苗床搬運(yùn)、澆水灌溉、燈光照明的一些固定式苗床設(shè)備,取而代之的是通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中管理作業(yè)的自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)。例如,目前已研發(fā)出全自動(dòng)控制的無(wú)土栽培營(yíng)養(yǎng)液灌溉系統(tǒng)、LED自動(dòng)輔助補(bǔ)光照明系統(tǒng)及基于計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的育苗選種系統(tǒng)等,并形成了一套相對(duì)完整的計(jì)算機(jī)物流管理模式,從而有效地保證了種苗培育的優(yōu)良性與科學(xué)性。這一自動(dòng)化管理模式降低了生產(chǎn)企業(yè)的勞動(dòng)力成本,增進(jìn)了企業(yè)的生產(chǎn)效益,也提高了我國(guó)溫室設(shè)備的自動(dòng)化水平。
1.2.3數(shù)據(jù)采集與傳輸更加科學(xué)、準(zhǔn)確
隨著現(xiàn)代傳感器、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的廣泛應(yīng)用,過(guò)去溫室移動(dòng)苗床上種苗生長(zhǎng)數(shù)據(jù)難以采集與傳輸?shù)膯?wèn)題將得以解決,目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較多的農(nóng)用傳感器有溫濕度傳感器、位移傳感器及照度傳感器等。這些傳感器構(gòu)成了整個(gè)溫室大棚的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),為后期計(jì)算機(jī)分析種苗生長(zhǎng)狀況環(huán)節(jié)提供了大量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),是現(xiàn)代自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)必不可少的一部分。在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方面,目前應(yīng)用比較多的主要是以CAN總線(xiàn)為主。它是德國(guó)BOSCH公司為解決現(xiàn)代汽車(chē)中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn),可以實(shí)現(xiàn)多主方式工作,通信速度可以達(dá)1Mbps/40m,最大通信距離可達(dá)10km,并且開(kāi)發(fā)成本僅為同類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的1/3。由于苗床上種苗的生長(zhǎng)情況需要實(shí)時(shí)監(jiān)控,數(shù)據(jù)上傳與下達(dá)需同步進(jìn)行,因此CAN總線(xiàn)目前被廣泛應(yīng)用在自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)中。
2目前自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題
我國(guó)對(duì)自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)的研究開(kāi)始于20世紀(jì)80年代,在近幾十年的發(fā)展中,通過(guò)不斷吸收國(guó)外農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)及自身的研究創(chuàng)新,已取得了良好的成績(jī);但與荷蘭、美國(guó)、以色列等一些設(shè)施農(nóng)業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家相比,我國(guó)在設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備區(qū)域分布、自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性、后期系統(tǒng)維護(hù)上存在一定的問(wèn)題。
2.1部分地區(qū)移動(dòng)苗床的自動(dòng)化水平不高
當(dāng)前,雖然我國(guó)在溫室自動(dòng)化移動(dòng)苗床上取得了舉世矚目的成就,但我國(guó)幅員遼闊,目前只有在東部沿海等一些發(fā)達(dá)城市應(yīng)用了自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng),而這些地方恰恰土地供應(yīng)極度緊缺,溫室自動(dòng)化設(shè)備難以大面積推廣。在設(shè)施農(nóng)業(yè)較為集中的內(nèi)陸中原地區(qū)(如河南、新疆等地區(qū)),土地供應(yīng)面積充足,是發(fā)展自動(dòng)化設(shè)施農(nóng)業(yè)的良好區(qū)域。由于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢的原因,當(dāng)?shù)卦S多地區(qū)都還是以固定式苗床或者是純手工移動(dòng)苗床為主,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,且勞動(dòng)力成本高,整體跟不上發(fā)達(dá)地區(qū)的苗床自動(dòng)化水平。因此,與美國(guó)、荷蘭和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家整體的移動(dòng)苗床自動(dòng)化水平相比,我國(guó)的移動(dòng)苗床自動(dòng)化水平還存在一定的差距。
2.2自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)的可靠性不夠
經(jīng)過(guò)幾十年的研究與創(chuàng)新,目前我國(guó)溫室自動(dòng)化設(shè)備在以自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)為核心的基礎(chǔ)上,已經(jīng)形成了一套完整的溫室自動(dòng)化控制系統(tǒng),但在控制系統(tǒng)的成熟程度(即自動(dòng)化技術(shù)本身的可靠性)方面還有大量的工作要做。例如,在伺服控制電機(jī)上位機(jī)軟件層面,由于程序過(guò)于冗雜、CPU運(yùn)行過(guò)慢導(dǎo)致閉環(huán)反饋系統(tǒng)出現(xiàn)延時(shí),進(jìn)而導(dǎo)致苗床搬運(yùn)車(chē)定位可靠性受到一定的影響,出現(xiàn)搬運(yùn)車(chē)定位不準(zhǔn)確及定位錯(cuò)誤等問(wèn)題。相比美國(guó)、荷蘭和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家,在對(duì)移動(dòng)苗床上種苗生長(zhǎng)數(shù)據(jù)的檢測(cè)與調(diào)控技術(shù)上,我國(guó)研制生產(chǎn)的控制系統(tǒng)雖然能完成數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理的基本功能,但在長(zhǎng)時(shí)間、大容量、高負(fù)載的溫、光、水、氣、肥等因子的監(jiān)測(cè)和調(diào)控上,國(guó)內(nèi)控制設(shè)備的可靠性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,相比國(guó)外差距還是比較大。
2.3自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)的后期維護(hù)困難
過(guò)去20余年,由于我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)一直處于低位運(yùn)行的狀態(tài),造成自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)方面的專(zhuān)業(yè)售后維修人才嚴(yán)重流失。隨著近些年設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的快速發(fā)展,我國(guó)部分發(fā)達(dá)地區(qū)率先研制出移動(dòng)苗床自動(dòng)化設(shè)備,雖然這些地區(qū)應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛,但絕大多數(shù)的技術(shù)還是采用國(guó)外引進(jìn)、國(guó)內(nèi)消化的模式,從而造成目前這方面的人才極度匱乏。一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障,便可能需要國(guó)外的技術(shù)支持,企業(yè)成本過(guò)高、維修周期過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題可能會(huì)造成自動(dòng)化設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間的閑置,甚至處于報(bào)廢無(wú)人維修的境地。
3發(fā)展趨勢(shì)
3.1苗床控制系統(tǒng)更加可靠、地區(qū)發(fā)展更加均衡
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活質(zhì)量的不斷提高,苗床控制系統(tǒng)作為設(shè)施農(nóng)業(yè)設(shè)備中的核心控制系統(tǒng),其可靠性的設(shè)計(jì)直接影響到企業(yè)的信譽(yù)及國(guó)家整體設(shè)施農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化水平。因此,設(shè)施農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)整體的可靠性問(wèn)題已經(jīng)引起了國(guó)家農(nóng)業(yè)機(jī)械管理部門(mén)的高度重視,相關(guān)部門(mén)將陸續(xù)采取一系列的措施來(lái)保證整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性。未來(lái)自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)將告別傳統(tǒng)小批量生產(chǎn)的模式,取而代之的是大批量流水線(xiàn)生產(chǎn),因此在控制系統(tǒng)電子元器件質(zhì)量上面需得到保障,從而使整個(gè)苗床控制系統(tǒng)的硬件可靠性得到逐步的提升。同時(shí),隨著國(guó)家對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)資金扶持力度的不斷加大,無(wú)論從設(shè)備利潤(rùn)還是人才引進(jìn)方面,將迎來(lái)一個(gè)良好的窗口期。因此,在資金、人才的雙重保障下,未來(lái)整體設(shè)施農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性將得到一定的保證。在區(qū)域苗床自動(dòng)化控制水平分布方面,隨著國(guó)家整體經(jīng)濟(jì)水平、技術(shù)水平的不斷提升,未來(lái)將逐漸告別東、西部設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)化水平分布不均的現(xiàn)象,取而代之的將是西部土地資源充分地區(qū)廣泛使用自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制設(shè)備,從而促進(jìn)我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。
3.2苗床控制系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合,向智能化方向發(fā)展
3.2.1機(jī)械視覺(jué)識(shí)別技術(shù)
機(jī)械視覺(jué)識(shí)別技術(shù)是目前相當(dāng)流行且發(fā)展十分迅速的一門(mén)技術(shù),是集數(shù)字圖象處理、機(jī)械工程技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)及計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)于一體的工業(yè)機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)。它為機(jī)器設(shè)備增加了一雙眼睛,將計(jì)算機(jī)的快速識(shí)別與人類(lèi)視覺(jué)的高度智能化結(jié)合在一起,通過(guò)對(duì)目標(biāo)物體圖像的采集和處理得出分析結(jié)果,并上傳到控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了機(jī)器自主判斷的能力。許多發(fā)達(dá)國(guó)家(如美國(guó)、日本)已在農(nóng)業(yè)機(jī)械視覺(jué)識(shí)別技術(shù)方面進(jìn)行了深入的研究,如苗床上種苗質(zhì)量鑒定、獲取種苗生長(zhǎng)狀態(tài)信息及種苗種類(lèi)自動(dòng)篩選等。機(jī)械視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用將有效減少人工對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)決策的參與,使得自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)得到進(jìn)一步的提升。目前,我國(guó)該技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備上的應(yīng)用與研究還處于起步階段,未來(lái)隨著國(guó)家科技不斷的進(jìn)步,機(jī)械視覺(jué)識(shí)別技術(shù)在自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)上將得到廣泛的應(yīng)用。
3.2.2條碼識(shí)別技術(shù)
條碼識(shí)別技術(shù)作為一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù),始于20世紀(jì)中葉的美國(guó),是集光、電、機(jī)和計(jì)算機(jī)于一體,自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并發(fā)送給控制系統(tǒng),最終實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息的準(zhǔn)確傳輸與獲取的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),也是迄今為止最為經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的信息管理技術(shù)。該技術(shù)能夠?qū)⒏鱾€(gè)領(lǐng)域的信息數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起,精確定位高速移動(dòng)的物體,為實(shí)現(xiàn)物流與信息流的同步、提高供應(yīng)鏈管理效率提供良好的技術(shù)手段。目前,在諸多物流控制系統(tǒng)中已經(jīng)廣泛采用該技術(shù)。對(duì)于自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng),在分練種苗時(shí)往往存在工作量太大、分練錯(cuò)誤等問(wèn)題,如果將各種條形碼貼在相應(yīng)的種苗盆上,然后通過(guò)條碼閱讀器將條形碼信息輸入到計(jì)算機(jī)中,再通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)種苗進(jìn)行分類(lèi)管理,可有效降低成本及減少搬運(yùn)取苗錯(cuò)誤。因此,條碼識(shí)別技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合未來(lái)將廣泛應(yīng)用在苗床控制系統(tǒng)中。
3.2.3網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)
目前,自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊模塊廣泛采用以現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)為主,而未來(lái)隨著苗床系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性、傳輸速率要求的不斷提升,以工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)為核心的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)將逐漸應(yīng)用在苗床控制系統(tǒng)中,目前眾多的工控廠(chǎng)家已經(jīng)逐漸將自己的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)向基于以太網(wǎng)技術(shù)的通訊技術(shù)靠攏。工業(yè)以太網(wǎng)顧名思義就是應(yīng)用在工業(yè)上的以太網(wǎng),相比于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn),其有以下幾大優(yōu)點(diǎn):①可以滿(mǎn)足控制系統(tǒng)各個(gè)層次的要求,使企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)得以統(tǒng)一;②設(shè)備成本降低,以太網(wǎng)卡的價(jià)格是總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)價(jià)格的1/10;③工業(yè)以太網(wǎng)更容易與Internet集成,傳輸速率更加快。
4結(jié)論
自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)作為育苗輸送的一種農(nóng)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備,在溫室現(xiàn)代化生產(chǎn)中擔(dān)當(dāng)著重要的角色。隨著我國(guó)溫室面積的不斷擴(kuò)張及社會(huì)生產(chǎn)要求的不斷上升,移動(dòng)苗床自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展是必然的趨勢(shì)。這種趨勢(shì)主要體現(xiàn)在智能化自動(dòng)控制模塊的廣泛應(yīng)用及相關(guān)技術(shù)可靠性的不斷完善。同時(shí),隨著“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”概念的提出,從國(guó)家政策傾向出發(fā)已把農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化控制技術(shù)提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面,而自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)不僅減少了勞動(dòng)力成本、提高了產(chǎn)業(yè)效率,而且在擺脫農(nóng)業(yè)機(jī)械一直作為低端制造業(yè)這一困境方面做出了一定的貢獻(xiàn)。因此,在政策、技術(shù)、資金的三重推動(dòng)下,我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備將引來(lái)良好的發(fā)展時(shí)期,自動(dòng)化移動(dòng)苗床控制系統(tǒng)也將得到快速的發(fā)展。
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關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);射頻識(shí)別;傳感器;無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)
中圖分類(lèi)號(hào):TP391.44;TN929.5
1 物聯(lián)網(wǎng)的概念
2005年11月,在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)(WSIS)上,國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005:物聯(lián)網(wǎng)》,正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。2009年,美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬將物聯(lián)網(wǎng)上升至美國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略,由此引發(fā)了世界各國(guó)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的追捧。由于世界各國(guó)都在投入巨資深入研究探索物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),所以,時(shí)下的物聯(lián)網(wǎng)被普遍認(rèn)為與當(dāng)年的“信息高速公路”一樣,成為振興經(jīng)濟(jì)、確立競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。美國(guó)權(quán)威咨詢(xún)機(jī)構(gòu)FORRESTER預(yù)測(cè),到2020年,世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù),跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比,將達(dá)到30比1,因此,“物聯(lián)網(wǎng)”被稱(chēng)為是下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的通信業(yè)務(wù)。所有的跡象都表明,世界已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。
物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò);其用戶(hù)端延伸和擴(kuò)展到了任何物體與物體之間,進(jìn)行信息交換和通信。
2 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 射頻識(shí)別技術(shù)
射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification,縮寫(xiě)RFID),是20世紀(jì)80年展起來(lái)的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù),利用射頻信號(hào)及其空間耦合傳輸特性,實(shí)現(xiàn)對(duì)靜態(tài)或移動(dòng)物體的自動(dòng)識(shí)別。RFID系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽、天線(xiàn)、讀寫(xiě)器和主機(jī)組成。工作原理是由讀寫(xiě)器通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)發(fā)送特定頻率的射頻信號(hào),當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入有效工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而獲得能量被激活,使得電子標(biāo)簽將自身編碼信息通過(guò)內(nèi)置天線(xiàn)發(fā)射出去;讀寫(xiě)器的接收天線(xiàn)接收到從標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的調(diào)制信號(hào),經(jīng)天線(xiàn)的調(diào)制器(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的,對(duì)靜止或移動(dòng)物體的自動(dòng)識(shí)別。
射頻識(shí)別技術(shù)具有防水、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)、讀取距離遠(yuǎn)、標(biāo)簽數(shù)據(jù)加密、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量大、存儲(chǔ)信息隨意修改、識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)中的物體,識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽,在惡劣環(huán)境下工作等優(yōu)點(diǎn)。
2.2 傳感器技術(shù)
傳感器是一種檢測(cè)裝置,能夠感受被測(cè)量信息,并能將檢測(cè)感受到的信息按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求,它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié),是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的信息來(lái)源。
2.3 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)豐富多樣,根據(jù)距離不同,可以組成無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)。其中近距離的無(wú)線(xiàn)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)最為活躍的部分,因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)被稱(chēng)作是互聯(lián)網(wǎng)的最后一公里,也稱(chēng)為末梢網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)應(yīng)用的不同,其通信距離可能是幾厘米到幾百米之間,目前常用的技術(shù)主要有藍(lán)牙、ZigBee、Z-wave、RFID、NFC、UWB、WI-FI等。
藍(lán)牙(Bluetooth)是一種低成本、低功率、近距離無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與話(huà)音無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)拈_(kāi)放性規(guī)范。藍(lán)牙技術(shù)使用的工作頻率為2.4G-2.5G之間,屬于免費(fèi)的ISM頻段。藍(lán)牙技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)的傳輸,其最高的通信速率為1Mb/s,采用時(shí)分方式的全雙工通信,通信距離為10m左右(如果配置功率放大器可以使通信距離達(dá)到100m)。
ZigBee技術(shù)是一種新興的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù),主要面向低速率無(wú)線(xiàn)個(gè)人區(qū)域網(wǎng),典型特征是近距離、低功耗、低成本、低傳輸速率,主要適用于工業(yè)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭監(jiān)控、安全系統(tǒng)和玩具等領(lǐng)域,目的是為了滿(mǎn)足小型廉價(jià)設(shè)備的無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和控制。Zigbee技術(shù)采用三種頻段:2.4GHz、868MHz和915MHz。2.4GHz頻段是全球通用頻段,868MHz和915MHz則是用于美國(guó)和歐洲的ISM頻段,這兩個(gè)頻段的引入避免了2.4GHz附近各種無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備的相互干擾。
“UWB”(ultra wideband)是超寬帶無(wú)線(xiàn)技術(shù)的縮寫(xiě)。UWB技術(shù)是一種使用1GHz以上帶寬的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。雖然是無(wú)線(xiàn)通信,但其通信速度可以達(dá)到幾百M(fèi)bit/秒以上。
Wi-Fi(WirelessFidelity,無(wú)線(xiàn)高保真)屬于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的一種,通常是指符合IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品,Wi-Fi可以將個(gè)人電腦、手持設(shè)備等終端以無(wú)線(xiàn)方式互相連接。
3 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域范圍幾乎覆蓋了各行各業(yè)。目前,我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已開(kāi)展了一系列的試點(diǎn)和示范。為了推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的健康發(fā)展,2012年國(guó)家工業(yè)和信息化部的《物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃》確定了智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療、智能家居9大重點(diǎn)示范應(yīng)用領(lǐng)域。
智能工業(yè)是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將勞動(dòng)力從繁瑣和機(jī)械的操作中解放出來(lái),大幅提高工業(yè)制造效率,改善產(chǎn)品質(zhì)量,降低產(chǎn)品成本和資源消耗。
智能農(nóng)業(yè)是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),在微觀(guān)尺度上直接與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)、生產(chǎn)管理相結(jié)合,創(chuàng)造新型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。
智能物流是指貨物從供應(yīng)者向需求者的智能移動(dòng)過(guò)程,包括智能運(yùn)輸、智能倉(cāng)儲(chǔ)以及智能信息的獲取、加工和處理等多項(xiàng)基本活動(dòng)。
智能交通系統(tǒng)是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行有效地集成,實(shí)現(xiàn)高效、便捷、安全、環(huán)保、舒適、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。
智能電網(wǎng)是電網(wǎng)的智能化,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、安全的目標(biāo),為新能源接入、電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)、提高輸電能力、激勵(lì)用戶(hù)參與電網(wǎng)調(diào)峰、提高資產(chǎn)管理效益等方面產(chǎn)生重要影響。
智能環(huán)保是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),構(gòu)建全方位、多層次、全覆蓋的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),推動(dòng)環(huán)境信息資源高效、精準(zhǔn)的傳遞,促進(jìn)污染減排與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范。
4 結(jié)束語(yǔ)
物聯(lián)網(wǎng)以無(wú)線(xiàn)和移動(dòng)技術(shù)為主要特征,通過(guò)智能感知、識(shí)別技術(shù)、云計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)融合,成為了第三次信息技術(shù)革命。目前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展仍處于起步階段,許多關(guān)鍵技術(shù)有待突破,大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)的普遍應(yīng)用還沒(méi)有到來(lái)。我們必須抓住歷史機(jī)遇,突破關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù),形成自主產(chǎn)權(quán)的成果和可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力,用心做大事,用力做小事,將感知中國(guó)、智慧地球都變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
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