安防产品助力智能农业

■ 本刊记者 贺小花

智能农业是我国农业新技术革命的巨大工程。用现代信息技术改造传统农业、装备农业是实现农业现代化的重要途径，也是发展智能农业的重要支柱，安防产品在智能农业生产中应用广泛，商机巨大。

前言

我国是农业大国，农业生产是关系国计民生的大事。进入21世纪以来，中央一号文件连续十年聚焦三农，政府对农业生产的重视程度可见一斑。虽然这些年我国粮食丰收捷报频出，但形势并不乐观，据相关数据显示，我国的粮食进口数量也是以几何级数递增，2012年我国粮食的进口数量，创了历史新高。如果把大豆算在粮食里面，进口的粮食突破了7千万吨。作为一个世界上人口最多、消耗量最大的国家，保持比较高的自给率，不仅是经济社会发展的基础，也是对全球粮食安全应该做的贡献。因此，提高农业生产力，促进粮食丰收，实现粮食自给成了迫切需要解决的难题。然而传统的农业生产方式，需耗费大量人力，物力，且土地利用率不高，为合理利用资源，我们需要大力发展智能农业。

智能农业是指在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式，就是农业先进设施与露地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。它集科研、生产、加工、销售于一体，实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产；它集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科，以现代化农业设施为依托，科技含量高，产品附加值高，土地产出率高和劳动生产率高，是我国农业新技术革命的跨世纪工程。

智能农业功能主要包括农业种植环境信息采集、温室远程智能控制、生猪RFID耳标管理系统、蔬菜条形码管理、生产过程综合安全监控、农业信息平台管理、增设与集中控制柜相连的控制器等。温室远程智能控制系统通过温室内各类传感器采集信息数据与控制器预先设置的阈值进行比较，来控制温室内各项环境指数的情况，并将温室内的环境状态通过高效的无线、有线网络反馈给控制管理平台进行保存、分析、预警等。生猪RFID耳标管理系统：通过固定式专用RFID阅读器自动识别个体，进行自动分拣归栏，自动饲喂、自动追踪记录活动规律、饲养数据等，监控生猪密度、环境参数，通过网络实时更新到生猪档案数据库。蔬菜条形码管理系统实现根据包装条码，进行物流的追溯（通过包装条码查询产品物流状态）和产品质量的追溯（查询此批次产品的相关质量数据），为客户提供产品增值服务，同时也为企业生产管理者提供一手的现场数据。综合安防系统通过视频传感器配合必要的人防、技防手段，实现对园区全天候监控，全面有效地保障园区各项工作运行的安全。限于篇幅，本文主要谈的是安防产品在农业生产领域的一些成熟应用。

安防产品在农业生产中的应用

用现代信息技术改造传统农业、装备农业是实现农业现代化的重要途径。安防产品在农业生产中的应用，除了单纯用于技防的视频监控系统外，还有一些结合物联网技术的监控系统，以及RFID（射频识别）、GPS、无线传感器网络等其他产品。

视频监控系统

目前，安防监控系统在农业园、果园、茶园等农业生产场地得到了广泛应用，并根据各种场地的需要，从场地的具体实际出发，做到配置合理，留有扩展余地，技术先进，确保系统性能高质量，高可靠性。农业生产场地的监控方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则，综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地，保证系统设计内容是系统的、完整的、全面的。监控系统设计方案要具有科学性、合理性、可操作性，具体要做到：

经济性与实用性

充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。

可靠性与安全性

系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。

先进性与适用性

系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件编程和操作使用又应简便易行，容易掌握，适合中国国情和农场、果园、茶园的环境特点。

可扩充性

系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。并根据今后该农业生产场地的实际要求扩展系统功能，同时，方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。

追求最优化的系统设备配置

在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。

保留足够的扩展容量

设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。

提高监管力度与综合管理水平

系统设备控制需要高效率、准确及可靠。系统通过中心控制设备对系统运行情况进行综合监控，时时动态撑握监视及报警情况。周界防范设备与现场报警及视频监控系统的有效组合保证了在最佳情况下运行，既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。

在现代化的技术支撑下，有效实施安防监控系统设计方案，安装监控系统可以满足农民通过图像视频监控系统实现对农业园环境的全天候综合监控，对农业园的环境监控也有助于农民远程根据实际的环境指定农场的管理措施，提高农民的实际工作效率。

就有机茶园来说，茶园种植无线传感监测系统，运用的是最新微功率无线通信技术，数字化温度和湿度传感技术，可实时自动监测茶园的关键点，大幅度降低了人工巡查的工作量和成本，并对不安全状况提前预警，通过后台计算机轻松实现自动远程监测，通过这些精密的数据监控，茶叶的品质也将会得到更好的保障。在原料种植过程通过严格的监控，茶叶原料品质得到了有效保障，然后是茶叶的生产加工过程，茶厂如果缺失必要的监控手段以及检验手段，容易造成含有添加剂超标的茶叶流入市场。宽温型温湿度变送器、KL-S数据采集器不仅能够敏锐地感知茶叶生产加工车间的温度、湿度变化，还实现了数据的智能管理、智能传输。RFID温度标签不但能够对所运输的茶叶进行识别，也能够对茶叶所处环境温度进行测量和记录。所有数据都记录在专用的RFID标签上，检测人员只需要通过专用的读卡器读取标签的ID号和其存储的数据，就能知道所运输的茶叶是否超过限定温度，从而能够避免因高温造成茶叶的腐败变质。

农业在线监测与控制系统

基于“物联网”技术的农业在线监测与控制系统，集成了设施环境实时采集、视频监控、环境参数智能优化、病虫害辅助诊断等功能于一体，可以为农业生产管理和决策提供帮助。通俗地讲，这个系统在农作物大棚内安装有空气温湿度、土壤水分等传感器，并通过互联网与管理者的终端电脑、手机等实现实时连接。大棚里的温度、湿度、土壤水分含量等数据，甚至现场实时画面，都能通过网络传到用户的终端上。监测到异常环境，比如下雨，或者大棚内的温度超过植物正常生长的上限或下限，系统都会主动向用户发出短信警告。平时，用户也可以方便地了解农作物生长环境数据，及时作出调整。

地理信息系统智能监控

现代农业地理信息系统是以GIS技术为核心，综合应用地理信息、网络通讯、智能控制等现代信息技术，整合涉农信息资源，全面建立的集生产要素管理、网络科学决策、农业项目监管、实时监控调度、远程预警指挥于一体的信息技术系统平台。现代农业地理信息系统建立了行政区划、河流水域、道路交通、卫星影像、土地利用现状、土壤资源和耕地资源七大地理信息基础数据库，构建了粮食生产功能区、现代农业园区和标准农田三项业务管理系统。现代农业地理信息系统建成后，将为“两区一田”等现代农业发展提供信息化管理与辅助决策提供支持。

远程可视专家指挥系统

在农业科技示范园，建立远程可视专家指挥系统。农业专家通过智能农业物联网，利用先进的仪器远程实时监测全省40个水稻大县100多个种苗示范基地水稻的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等数据，24小时全天候为农民提供技术咨询等服务。智能农业的出现，不仅降低农民的工作量，还能更精确的监控农作物的生产环境，保证产量。

RFID耳标管理系统

早在2012年初，农业部就力推RFID在动物产品追溯体系应用，要求全面推进猪、牛、羊二维码耳标佩戴工作，确保实现耳标佩戴率达到90%以上，进入流通环节猪、牛、羊耳标佩戴率达到100%，全面保障食品安全。

GPS

在智能农业中，GPS系统由基准站和流动站组成，设备主要有：GPS天线、GPS OEM板、GPS电源、GPS信号通信MODEM和无线通信电台。GPS有以下三种功能：1、用于田间地块土壤信息采样点位置坐标的获取；2、用于农业机械在田间作业时的导航定位；3、用于田间工作管理。

无线传感器监测系统

无线传感器网络是一种无中心节点的全分布系统。通过随机投放的方式，众多传感器节点被密集部署于监控区域。这些传感器节点集成有传感器、数据处理单元、通信模块和能源单元，它们通过无线信道相连，自组织地构成网络系统。其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被监测对象的信息并发送给观察者。无线传感器网络集传感器技术、微机电系统（MEMS）技术、无线通信技术、嵌入式计算技术和分布式信息处理技术于一体，因其广阔的应用前景而成为当今世界上备受关注的、多学科高度交叉的热点研究领域。

在传统农业中，人们获取农田信息的方式都很有限，主要是通过人工测量，获取过程需要消耗大量的人力，而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。目前无线技术在农业中的应用比较广泛，但大都是具有基站星型拓扑结构的应用，并不是真正意义上的无线传感器网络。农业一般应用是将大量的传感器节点构成监控网络，通过各种传感器采集信息，以帮助农民及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置，这样农业将有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。

无线传感器网络应用于温室环境信息采集和控制

在温室环境里单个温室即可成为无线传感器网络一个测量控制区，采用不同的传感器节点和具有简单执行机构的节点（风机、低压电机、阀门等工作电流偏低的执行机构）构成无线网络来测量土壤湿度、土壤成分、pH值、降水量、温度、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度等来获得作物生长的最佳条件，同时将生物信息获取方法应用于无线传感器节点，为温室精准调控提供科学依据。最终使温室中传感器、执行机构标准化、数据化，利用网关实现控制装置的网络化，从而达到现场组网方便、增加作物产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。

无线传感器网络应用于节水灌溉

无线传感器网络自动灌溉系统利用传感器感应土壤的水分，并在设定条件下与接收器通信，控制灌溉系统的阀门打开、关闭，从而达到自动节水灌溉的目的。由于传感器网络多跳路由、信息互递、自组网络及网络通信时间同步等特点，使灌区面积、节点数量不受到限制，可以灵活增减轮灌组，加上节点具有的土壤、植物、气象等测量采集装置、通信网关的Internet功能与RS和GPS技术结合的灌区动态管理信息采集分析技术、作物需水信息采集与精量控制灌溉技术、专家系统技术等构建高效、低能耗、低投入、多功能的农业节水灌溉平台。可在温室、庭院花园绿地、高速公路中央隔离带、农田井用灌溉区等区域，实现农业与生态节水技术的定量化、规范化、模式化、集成化，促进节水农业的快速和健康发展。

无线传感器网络应用于环境信息和动植物信息监测

通过布置多层次的无线传感器网络检测系统，对牲畜家禽、水产养殖、稀有动物的生活习性、环境、生理状况及种群复杂度进行观测研究，同时也可以应用在精准农业中，来监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等。

安防产品在农业生产中具有远大应用前景

安防产品在农业生产中，除了上文所阐述的一些成熟应用外，还有一些领地值得探索：

例如，在农田、果园等大规模生产方面，如何把农业小环境的温度、湿度、光照、降雨量等，土壤的有机质含量、温湿度、重金属含量、PH值等，以及植物生长特征等信息进行实时获取传输并利用，对于科学施肥、灌溉作业来说具有非常重要的意义。

在生鲜农产品流通方面，需要对储运环境的温度和农产品的水分进行控制，环境温度过高可能会发生大批农产品的腐烂，水分不足品质会受到影响，在这个环节要借助物联网的帮助。

还有一类具有典型意义的应用是工厂化健康养殖作业，如何借助物联网技术实现畜禽、水产养殖环境的动态监测与控制。

等待挖掘的巨大商机

党的十八大提出“工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展”的战略部署。“四化同步”的难点是农业现代化，加快推进农业信息化进程是实现农业现代化的关键。推进我国农业信息化工作以保障农产品有效供给、农产品质量安全、农业生态安全和农民增收为目标，重点突破农业物联网、数字农业、精准作业技术等一批前沿技术，加强面向农业生产经营、质量安全控制、市场流通等关键环节的全产业链信息技术集成。

发展智能农业，离不开物联网技术。物联网技术是现代信息技术的新生力量，是推动信息化与农业现代化融合的重要切入点，也是推动我国农业向“高产、优质、高效、生态、安全”发展的重要驱动力。农业物联网技术集成先进传感器、无线通讯和网络、辅助决策支持与自动控制等高新技术，可以实现对农业资源环境、动植物生长等的实时监测，获取动植物生长发育状态、病虫害、水肥状况以及相应生态环境的实时信息，并通过对农业生产过程的动态模拟和对生长环境因子的科学调控，达到合理使用农业资源、降低成本、改善环境、提高农产品产量和质量的目的。

从实践来看，物联网技术在农业生产中的应用日渐成熟，已经具备大规模推广的条件。如今政府相关主管部门对智能农业项目给予了大量的政策和资金扶持，大型农业产业园在全国各地遍地开花。智能农业建设商机巨大，值得大力挖掘。中国电信、大唐等运营商这几年陆续推出了智能农业解决方案，安防企业在这方面也不能落后，可以结合自己实力，有针对性推出一些解决方案。

结束语

农业信息化是国民经济和社会信息化的重要组成部分，是农业发展的必然阶段，是新时期农业和农村发展的一项重要任务，是实现国民生计的大事。以农业信息化带动农业现代化，对于促进国民经济和社会持续、协调发展具有重大意义。进一步加强农业信息化建设，通过信息技术改造传统农业、装备现代农业，通过信息服务实现小农户生产与大市场的对接，已经成为农业发展的一项重要任务。政府投入大量资金发展智能农业不是噱头而是机遇，农业信息化必将深刻影响现代农业的未来。安防企业要抓住智能农业建设的重大历史机遇，做到早学习、早认识、早研究、早部署、早见效，积极探索安防与现代农业应用结合点，确立研究及新应用方向。