物联网技术在山东省农业生产中的应用

宋成秀 褚德峰 宋成香 王利伟 张志强

摘要：传统农业向现代农业的转变亟需物联网技术的应用，物联网的产生为现代农业发展提供了新思路，主导实现农业生产的智慧化。概述了物联网在农业生产中的作用，并结合实践案例分析山东省农业生产中物联网的具体应用，对加快山东省“智慧农业”的实现具有推动作用，同时，也为山东省现代农业生产提供参考。

关键词：物联网;山东省;农业生产

物联网为现代智慧农业提供技术支持。基于物联网的现代智慧农业主要用于农业生产、经营以及服务等领域。其中智慧农业于生产领域，主导方向是由人工走向智能。农业物联网是通过应用各种传感器设备和感知技术，收集农业信息、传输、处理，最终通过指挥智能操作终端，实现农业集约、高效的目标。

1农业标准化生产引入物联网的必要性

基于物联网的农业标准化生产通过收集温度、湿度、pH值等环境因子数据，对数据进行分析和比对，发出调控指令，达到自动控制灌溉、施肥等調节农业生产环境的目的，促使植物以最佳状态生长。物联网在农业上的应用，一是有利于提高土地产出率和农业抗自然灾害能力，实现农业生产的标准化和数字化;二是追踪与监控农产品信息，确保农产品从农场到餐桌全程透明，让消费者充分了解他们食用的农产品，避免食品安全问题频发;三是农业智能信息服务，结合大数据、移动物联网等新一代信息技术，从技术层面建立新的农业信息服务模式。

物联网技术在农业标准化生产中包含以下4个功能：①数据采集：温室内温度、湿度、光照、土壤含水量和农药残留等数据的采集;②视频实时传输：通过高清数字摄像机，实时收集农作物的实时视频数据，为控制系统和专家系统作出正确判断提供依据;③控制系统：农作物在不同季节和生长阶段对环境要求不同，因此控制系统根据数据标准、特征参数自动启停;④专家系统：基于神经网络的是虚拟专家系统，专家将农作物病害知识及确诊的病历记录、防治措施输入计算机。专家系统对提供的数据、信息进行抽象和处理，并总结出一系列样本集;现实专家系统是将现场实时视频数据、环境参数、种植历史数据通过网络远程传输给专家，会诊、讨论以确定是否采取调节措施以及采取何种措施。

在种植标准化方面，智慧农业利用物联网技术统一管理土壤条件、种子选择、播种、田间管理、收获、运输，并根据规定参数进行控制。通过环境生理监控、作物模型分析和精准调节相结合，构建农业生产自动化系统和平台，实现对农作物的自动化管理，提高农业信息化水平，提高作物品质，达到摆脱人力依赖、节省物资、环境友好等优势。为解决农作物的安全风险提供了坚实保障。

农产品质量安全问题产生的主要原因是我国农业质量标准体系执行不力，表现在农业投入品、生产、加工等环节”。目前，由国家、行业标准、技术规程等组成的标准体系贯穿于农业生产的全过程，为我国的农业生产和农产品质量提升提供了制度保障。但农业生产大部分以家庭为单位种植经营，部分农产品生产者不按标准生产，农业标准化推广受阻，而物联网在农业中的应用可以严格规范标准化生产。

2物联网在山东省农业应用现状

山东省是一个传统的农业大省，农业机械化水平不高，资源不能科学利用，农民的信息意识薄弱。例如鲁西南地区主要夏季播种作物大豆，每年种植规模超过6.67万hm²。据报导，2013年8～9月该地区降水偏少，气温高，土壤含水量不足，导致大豆减产15.5%。而2014年9月中旬降水96.9mm，土壤含水量过高，导致大豆减产，农民很难精确掌握土壤含水量，农民对农作物生长环境主要依靠感官经验，成功的种植经验不易被总结和复制。如果能做到科学种植，控旺防倒、合理水肥、精准监测、灵活调控，实现农业生产的自动化、智能化，农作物产量将大大增加。因此，传统农业向现代农业的转变必须依靠信息农业的发展。

物联网已在大田农业生产中成功实践。2015年，济南市济阳县玉皇庙镇2.67hm²农田依靠物联网技术，对小麦、玉米“四情”进行信息监测”，减少农药、化肥的使用，节省劳动力，促进农业生产，降低农业面源污染;通过监测数据，及时掌握小麦生长动态、气候变化情况和病虫害发展趋势，改变了以往监测主要靠人工、效率低的问题，农业生产从依赖“经验”转向“数据”，农业生产智慧调度中心初步实现了远程、可视。在山东省临朐县柳山镇东南部的鲜桃基地，通过物联网新技术实现了“傻瓜式”管理，将灌溉与施肥相结合，实现信息采集远程处理，既节水节肥，又提高产量、改善品质。

设施智慧农业物联网运用比大田运用更广泛。山东省农业科学院运用物联网数据系统，建设了蔬菜大棚生产环境智能监测控制系统、蔬菜生产信息便携式采集系统、蔬菜生产远程视频系统、有机蔬菜产品质量追溯系统。山东锋士信息技术有限公司运用物联网技术，在莱芜雪野镇温室越冬番茄标准化生产管理中，实时监测农作物生产环境中的参数，如温度、湿度、二氧化碳浓度等，远程监控、精准施策，不仅节约资源、劳动力，生产的番茄品质远高于市面番茄，并且质量可追溯，得到消费者的无缝信任。济南正庄现代农业园创立“互联网+现代农业信息化系统”平台，实现了产前、产中、产后全过程精准农业物联网系统管理;山东安信将物联网技术引入温室大棚，投资研发的蔬菜集约化育苗物联网智能应用技术，实现种苗生长过程及长势的实时在线动态监测，实现对种苗的“管、控、营”一体化。山东向阳坡生态农业科技示范园采用一系列物联网解决方案，实现蔬菜产业由粗放式管理向精细化管理转变。

3物联网应用于农业生产中存在的问题

3.1成本高

首先，山东省农业物联网应用处于试验示范阶段，规模小而分散，物联网关键技术产品难于实现批量生产;其次，物联网应用于农业生产涉及的部件造价高，比如传感器，农业传感器比工业同类传感器应用环境更为恶劣，而且对传感器稳定性有着更高的要求。

3.2缺乏长效运行保障机制

農业环境恶劣、设备暴露在自然下，导致物联网产品设备稳定性差、故障率高，若物联网系统一旦发生故障、修复不及时可能造成较大的损失。农业基地多远离市区，交通不便，维护时效性难于保障，成本过高;我国农业物联网技术相关标准缺失，基于物联网的农业标准化处于系统的开发和试应用阶段。因此，需要探索一种长效运行机制，实现本地化的维护和故障响应机制，以确保系统的长期稳定性和可靠性。

3.3用户接受度问题

农业物联网基础设施建设一次性投入大、回报周期长，山东省小规模农业生产仍占主导地位，农业生产者缺乏长远的眼光，没有政府和社会资金的支持和引导，难以提高潜在用户引入农业物联网的积极性。

3.4人才匮乏

农业物联网发展年限短，开设物联网专业的高等院校不多，人才培养总体数量少。教育部201 0年审批通过了27所高校开设“物联网”相关专业，2012年教育部审批同意设置物联网专业的高效为80所，虽然物联网专业逐年增加，但占全国高等院校比率不大，专门的农业物联网专业占比更少，而且部分开设物联网专业的高校师资力量薄弱。另一方面，农业物联网技术是一门多学科交叉融合的技术，该领域的技术人员需要熟悉农业生产、计算机、网络、嵌入式系统和传感器技术等多方面，基层农技推广人员和软件相关人员均不能满足这些要求，农业物联网对复合型人才的需求加大了农业物联网市场推进的难度。

4展望

山东省是农业大省，物联网技术应用在大田和设施环境案例不在少数，但大多限制于科研机构、政府扶持企业中，带动农户主动了解、引进物联网设备是目前的重点工作。因此，政府和有责任心的企业应该更大力度的示范，让农民切实看到物联网应用于农业生产的先进性、可行性。同时通过社会各界努力加大人才培养力度，人才培养不应局限于高校，社会企业等涉及农业物联网的机构应有意识地培养所需的复合型人次;相关技术人员也应明确自己在历史潮流中的作用，主动积极地涉猎综合知识，为农业生产向现代农业转变提供技术支持。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，由物联网构建的现代农业应用管理系统，可以实现农业产业化、信息化的有机融合，弥补农业现代化短板。未来的农业生产中，农业物联网系统的应用将更加广泛，潜在用户看到技术带来的效益后，将爆发式接受农业生产的智能化系统，以提高农产品产量，增加收益，为我省农业的现代化进程添砖加瓦。

（收稿：2019—05—27）