浙江农业物联网应用及发展对策分析

管孝锋，陆林峰，黄海龙，吴晓柯

(浙江省农业信息中心，浙江 杭州 310020)

物联网的概念在1998年由美国麻省理工学院提出，是基于互联网扩展和延伸的网络，将各种感知、传输、控制的设备连接起来，实现任何时间、任何地点，人类、机器、物体的互联互通，即万物相连的互联网[1-3]。农业是物联网技术应用的重点领域，也是物联网技术应用难度大、集成性强的领域，物联网技术在现代农业建设中已经发挥出越来越显著的作用。开展农业物联网应用及发展对策研究，对于加快浙江农业转变增长方式，促进转型升级，以及建设高效生态、特色精品、绿色安全的现代农业具有十分重要的意义[4-6]。

1 农业物联网的应用领域

通过对浙江省农业物联网的建设状况调查，共收集到170个农业物联网应用案例，主要分布在大田种植(10个)、设施农业(53个)、畜禽养殖(52个)、水产养殖(37个)和行业管理(18个)等领域(图1)。

图1 农业物联网应用案例的行业分布情况

1.1 生产领域

在生产领域的应用以主体投入为主，大部分地区财政给予适当补助。应用模式主要是通过传感器进行数据采集，经网络传输至服务器后，发送指令控制农机具等设备。

1.1.1 在大田种植中应用

主要用于大田墒情、苗情、虫情、灾情等“四情”监测，大多是配合植保部门、科研部门开展病虫害测报为主，如象山、桐乡、龙游等测报站。通过传感器采集土壤温湿度、水分、盐分、空气温湿度、降雨量、风速和风向，通过摄像机采集农作物生长发育情况和作物受灾情况，通过虫情测报、灯诱捕杀虫，并进行病虫害图谱比对和自动识别，通过控制肥水一体化等设备，实现节水灌溉[7-8]。

1.1.2 在设施农业中应用

通过传感器采集大棚中的土壤温湿度、氮磷钾、pH值、空气温湿度、二氧化碳浓度、光照强度等环境因子和植物果实、茎叶等生命体征信息，根据参数变化实时调控风机、湿帘、遮阳网、喷滴灌、肥水一体化等设备，通过摄像头实时监控设备工作情况，达到省时、省工、节水、减肥、减药、增效的目的，如萧山美人紫葡萄、宁波枫康铁皮石斛、德清阳光花卉等[9-11]。

1.1.3 在畜禽养殖中应用

通过传感器采集养殖场内的空气温湿度、二氧化碳、硫化氢和氨气浓度，以及畜禽的体温、体重、进食、饮水等信息，根据畜禽的生长需要，分阶段自动调整环境条件，智能投放各类饲料，及时发现和处理疫病，减少群体性病害发生，实现精细化管理，如桐乡华腾牧业、温州一鸣乳业等[12-13]。

1.1.4 在水产养殖中应用

通过水质传感器对水体的温度、pH值、溶氧量、氨氮、浊度、盐度等进行实时监测预警，依据水产品在各养殖阶段的环境因素、饵料养分、摄取量要求，精准分析，建立数据模型，智能控制增氧泵、喂料机等设施设备运行，实现精细化饲养，如萧山龚老汉甲鱼、长兴蠡塘特种水产等。

1.2 管理领域

在管理领域的应用，以政府投入为主，也有采用PPP模式，以地方个案为主，区域特色较为明显。

1.2.1 在质量追溯中应用

通过RFID、二维码、电子耳标等贯穿农产品生产、加工、检测、物流、仓储、销售等各个环节，使用短信、电话、POS机、网站、手机扫描等方式进行查询，串联起农业生产经营主体、检测机构、消费者和监管部门，实现“从农田到餐桌”的全程可追溯信息化管理。浙江省农业农村厅建立了全省农产品质量安全追溯平台，实现农产品生产主体追溯；绍兴市、德清县等部分地区建立了区域性农产品质量安全追溯平台，实现农产品生产全过程追溯；嘉善县建立了农产品质量安全监管APP，实现农产品质量安全监管数据的手机报送和查询。

1.2.2 在生态监管中应用

在畜禽养殖污染治理上，通过摄像头对养殖主体污水治理进行监控，通过传感器对田间沼液池运行情况进行监测，对沼液进行及时调运，以淳安县、龙游县为代表。在病死动物无害化处理上，建立病死动物无害化处理系统，通过GPS对车辆进行定位和调度指挥，以龙游县为代表。在秸秆资源化利用上，通过摄像头对田间秸秆焚烧行为进行监控，以兰溪市、平湖市为代表。

2 农业物联网的建设成效

总的来看，农业物联网技术在现代农业中的应用范围越来越广，技术手段日趋先进，投资效益日益明显，特别是在育秧育苗、花卉和中药材种植、畜禽和水产养殖等附加值高的产业中使用，经济效益尤为明显[14]。

2.1 经济效益

2.1.1 节约生产成本

在设施种植过程中，通过电动卷膜、喷滴灌等技术的应用，实现了农业生产作业的自动化，提高单位时间的生产效率，大大降低用工成本。在畜禽养殖过程中，通过动物体温、体重等状况分析，实现了动物喂食和防疫的精准化，有助于降低饲料和兽药成本。在水产养殖过程中，通过自动增氧、水质监测等技术的应用，实现了养殖管理的智能化，解决了人工值守等问题。

2.1.2 增加农业效益

在育秧育苗过程中，通过温湿度的精准控制，可以有效提高秧苗存活率。在设施种植过程中，通过肥水一体化精准喷滴灌，可以大大提高农产品品质。在畜禽养殖过程中，通过养殖场空气成分分析，能大幅降低动物发病率和死亡率。在水产养殖过程中，通过物联网技术应用，可适当增加水产养殖密度，提升养殖效益。在鲜活农产品流通过程中，通过对温度的精准控制，可大大提高农产品储存时间，防止农产品变质[15-16]。

2.2 社会效益

2.2.1 保障农产品质量安全

物联网技术在农业生产上的应用，改变了传统农业的经验型生产方式，有效减少浇水、施肥、用药、喂食过度等行为，使精准化农业生产管理方式得以实现，农药残留得到有效控制，农业灌溉用水和能源等资源消耗有效降低，有力地保障农产品质量安全。

2.2.2 保护农业生态环境

物联网技术在病虫害防治上的应用，能及时有效地预防和治理各类农业灾害，保持农业生态平衡。视频监控技术在农业监管上的应用，能有效防止养殖污水乱排放、秸秆私自焚烧、病死动物随意丢弃等行为，有利于保护生态环境。

3 制约农业物联网应用和发展的因素

农业物联网技术经过近些年的发展，在部分主体进行应用，取得一定效益，但也存在一些问题，主要有以下5个方面。

3.1 技术问题

农业物联网技术目前尚处在试点试验阶段，特别是传感器和摄像头在农业高温、高湿、雷电等环境下使用，其可靠性、稳定性、精准度等性能指标尚无法完全满足现代农业发展的需要。同时，各产业需要监测的环境因子、数据传输等都没有明确的标准，动植物在不同的生长时期，环境参数如何控制等也尚未建立模型。

3.2 成本问题

传感器价格较前些年虽有所下降，但在农业上使用，价格依然偏高，投入产出不成正比；摄像头本身价格不高，但通过立杆、取电、联网等必要的施工后，价格成倍上升；由于缺乏统一平台和标准，农业主体在建设传感器、摄像头等基础上，还要承担软件平台建设、服务器购置等费用，大大增加建设成本；开展质量安全追溯的农产品不但记录过程复杂，而且在市场上销售优质不优价。

3.3 应用问题

承接物联网建设的信息公司对农业生产管理技术了解不多，农业主体对农业生产过程管理往往凭借经验，不能对环境参数等上下限阈值进行有效设置，而且各产业专家系统尚未真正建立，导致物联网系统不能对动植物不同生长时期的温度、湿度、光照、空气、肥料等进行有效控制，结果是即使能够实时采集到环境数据，也无法精准应用到农业生产过程中[17]。

3.4 规模问题

农业物联网建设投入大、回报周期长，需要在集约化程度高的农业主体中应用才能真正体现效益。近年来，浙江省通过土地流转、承包经营等方式，大力推进农业产业化、规模化生产和经营，但目前大部分农业主体规模依然偏小，使用物联网成本高、风险大、效益也不明显。

3.5 人才问题

目前，农业从业者年龄普遍偏大，科技文化水平不高，且以农业专业居多，缺少年轻化、复合型的专业技术人才，无法有效操控物联网等相关设备。虽然部分科研院所和信息公司开展了物联网相关的短期培训，但由于受年龄、计算机基础水平等限制，以及理论和实践的差异，普遍接受较慢，即使个别能上手的人员，也只会进行简单操控，一旦遇到问题，无法及时有效解决，有时反而会给农业生产带来损失。

4 发展农业物联网的对策与建议

目前，物联网在现代农业中应用虽然存在着推进速度不快、应用范围不广、技术模式不成熟等问题，但从长远来看，随着使用成本的不断降低和从业者素质的不断提高，农业物联网必定是“互联网+”现代农业的发展方向，必将成为当前“新经济”的重要推动力量，因此，建议在以下5个方面重点推进。

4.1 强化顶层平台设计

省级统一建立农业物联网应用平台，使用省电子政务公有云进行存储，减少农业主体软件建设、服务器购置等成本。同时，围绕十大主导产业发展和特色优势农产品生产，按照不同产业、不同产品，制定农业物联网硬件建设、数据采集、网络传输、机具控制等行业标准和数据模型，建立一批可复制、可推广的农业物联网应用示范点。

4.2 加大政策扶持力度

加大公共财政对农业物联网的投入力度，重点支持农业主体开展农业物联网建设和应用、科研院所开展农业物联网标准研究和制定、信息公司开展农业生产数据模型试验和推广等环节。同时，建议将传感器、摄像头等农业物联网主要设备纳入农机购置补贴目录。

4.3 开展关键技术攻关

组织开展视频监控、环境监测、网络传输、系统集成等技术相关的产、学、研、用单位，坚持自主研发与引进吸收并重，试验一批符合浙江农业生产实际的技术和装备，要把物联网设备转换成低成本、便携式的仪器设备。同时，通过单项技术突破与集成应用并举，加快关键技术研发和推广应用步伐。

4.4 探索合作共赢模式

通过市场化机制，创新农业物联网推广应用模式，特别是针对农业物联网一次性投入过大等问题，可采取以租代建、购买服务、盈利分成等方式，降低农业主体的投入风险。同时，密切各方合作关系，在使用过程中不断完善和改进系统。政府部门在加强农产品安全监管的同时，还要加强农产品市场准入管理，以此推动农产品质量安全追溯体系建设，争取让好产品卖出好价格。

4.5 加强人才队伍培养

积极落实“以用促建”，促使农业物联网理论体系和应用实践相结合，联合高等院校、科研院所等单位，加快农业物联网技术研发人员和推广人员的培养，提高农业物联网技术创新能力，联合农业生产主体，加强农业物联网技术使用人员的培养，提高农业物联网技术应用能力。同时，出台人才激励机制政策，建立一支数量充足、结构合理、素质优良的农业物联网技术队伍，满足现代农业发展要求。