环境监控系统在现代农业中的应用与未来趋势

裴立威　臧静

摘 要：经过二十多年的改革与发展，我国农业在二十一世纪进入到新的发展阶段。现阶段加快农业科技创新，发展农业信息技术，提高农业生产经营信息化水平，实现农业产品溯源也就成为了新阶段农业的新的使命。同时运用信息技术改造传统产业，运用信息服务引导农业生产和农村经济发展，也是适应农业发展新阶段的要求。本文通过国内外农业环境监测的对比以及阜新市实施建设的智慧农情系统的介绍浅析了环境监控系统在现代农业中的应用以及今后发展趋势。

关键词：现代农业；环境监测

一、国内外农业环境监控系统的对比

1.国外农业环境监控系统的应用

1949年6月美国著名的植物生理学家、园艺学家温特（F.W.Went）教授在加利福尼亚建设完成了世界上第一座植物人工气候室（phytotron），也就预示着农业环境监控系统展开了崭新的一页。随后，近20个国家相继建立了不同规模、类型的人工气候室（箱）。其中发展最快的是日本，人工气候箱已普及到日本各个府、县的农技站。现在世界各国的环境控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。

以计算机为代表的信息技术在监测系统的普及应用。例如：日本利用计算机控制农业环境因素，主要是将各种作物不同生长发育阶段所需要的环境条件输入计算机程序，当某一环境因素发生改变时，其余因素自动作出相应修正或调整，使主要环境因素随时处于最佳配合状态。国外一些温室还安装了视频监测系统，管理者或消费者能通过网络实时监测果实的长势或状态，以便决定合适的采摘时间。日本SSE公司开发的设施栽培计算机控制系统可以较全面的对设施栽培植物所需环境进行多因素检测控制。另外，奥地利、美国、日本等国家目前建造了一些世界上最为先进的植物工厂，采取完全封闭生产、人工补充光照，全部采用电脑控制和采用机器人或机械手进行播种、移动作业、采收等。

2.国内农业环境监控系统的发展现状

近年来我国设施农业面积不断增加，在提高设施装备水平的同时也正向逐步实现自动化的方向迈进。尤其在温室控制技术的发展表现的尤为突出。我国的近代温室开始于20世纪30年代，大规模的温室生产在20世纪70年代末和80年代初开始。通过第一次大规模的温室引进，揭开了我国现代化温室生产、研究和普及的序幕。在温室及配套设施的生产、科研和普及方面得到了长足的发展，形成了现在高、中、低不同档次、系列化的温室产品。

我国的农业环境监控目前尚处于起步阶段，整个市场及配套设施建设还并不完善。但是由于近几年物联网的迅速发展，利用无线传感网络对农作物生长环境实时监控实现信息采集、资源共享以及产品溯源已经变得越来越成熟。根据党的十八大精神和《国务院关于推进物联网有序健康发展的指导意见》，指出运用物联网推动农业现代化建设。农业部相继印发 《农业物联网区域试验工程工作方案》，选择天津、上海、安徽开展农业物联网应用理论研究，探索农业物联网应用主攻方向、重点领域、发展模式及推进路径，有了这些实验区的经验对我国积极开展远程农业环境监测技术的研究应用，让高新技术为更好的为农业服务，全面实施“科教兴国战略”都将具有重大的现实意义。

二、阜新市智慧农情系统的建设

1.项目建设原理

项目利用物联网技术、三维GIS技术、图像处理技术、分布式信息处理技术，实现农业环境数据的自动采集、远程无线传输、环境监测、控制、数据分析、信息发布与展示等功能，并为进一步发展ACMP农业种植管理计划（Agricultural Cultivation Management Plan）提供基础的信息资源及技术保障。

本方案基于移动互联网网络，示范基地提供互联网专线传输设备及路由器，使视频及温湿度信息实时地传送到核心监控中心；大田、果园基于GPRS网络将远端信息传送到核心监控中心。

在核心侧配置了IDC机房服务器，温湿度信息都会实时地上传到服务器中，管理人员只需使用相应账号即可通过互联网电脑访问服务器，了解示范基地的总体情况。

本方案的视频监控网络基于移动互联网专线，是以PTN传输技术为传送网主体承载方式，实现远程管理大田、果园、大棚、牛羊舍等示范基地。同时，室外LED显示屏基于移动GPRS网络，管理人员可以根据不同时节更新务农信息。

GPRS网络采用分组交换技术，能够让多个用户共享某些固定的信道资源。如果接口上的TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据，保障信息实时地更新到示范带的显示屏上。

2.项目建设现实意义

本项目的应用和推广，将有效的节约劳动成本，使农业生产的各个环节紧密配合，在种植和养殖的过程中可以让农作物、畜禽等对象的生产全程管理和实用技术等智能服务系统，以极为简单的、农民乐于接受的方式提供信息服务，引导基层农技人员以及广大科技示范户、种养大户将农业专家系统应用到温室大棚、农田以及畜牧饲养场等，实现设施农业的自动化和智能化，从而达到节约生产成本和提高产品产量、质量的目的，产生更大的经济效益。同时也对构建智慧农业体系，实现农业集约、高产、优质、高效、生态、安全的重要支撑，为农业农村经济转型、社会发展、统筹城乡发展提供“智慧”支撑，有利于促进农业科研的创新，加速农业科研成果的转化，让现代信息技术逐步渗透到农业生产的各个领域，促进农业生产向科学化、持续化、标准化、国际化发展。此项目的推广具有广阔的市场应用前景，并能产生较好的社会效益。

参考文献：

[1]戴竹青，王密华.环境监测实验教学改革探索.实验科学与技术，2010，8（1）：135-136.

[2]刘丽丹.环境监测课程改革初探.轻工设计，2011（5）：305.

[3]孙宝利，仝乘风，杨正礼 .农业环境临测协作共用网的构建设想.中国农业科技导报，2007，9（6）：47.