物联网技术在闵行区农业生产中的应用现状分析*

沈佩莉 王艳菊 孙 灿 罗 贞

（上海市闵行区农产品质量安全中心，上海 闵行 201109）

随着信息技术的发展，传统的生产方式已成为现代农业发展的瓶颈，依托于“互联网+”的现代农业是我国农业产业发展的必然趋势［1-2］。面对人多地少、农业劳动力严重短缺的现状，上海农业产业应依托现有资源，加强物联网技术、大数据、人工智能等农业信息技术与农业产业的深度融合，以促进绿色农业的高效发展，提升农业产业的整体水平，为全面贯彻落实乡村振兴战略奠定基础。

上海市闵行区现有规模化农业企业99家，农业生产总面积1 726 hm2。2021年，闵行区农产品质量安全中心认真贯彻市、区关于智慧城市、数字乡村建设的精神，通过“科技+制度”手段，积极推进物联网技术在农业生产中的应用，推动农业数字化转型。现将物联网技术在闵行区农业生产上的应用概况、物联网推广过程中存在的问题及促进农业物联网技术应用的对策介绍如下。

1 物联网技术在闵行区农业生产上的应用现状

1.1 应用概况

物联网技术主要集成了气象、土壤、光照等自动采集技术，及水肥管理、病虫害防治等技术，不仅可提高精准、高效、生态农业的管理水平，还可结合区块链技术将物联网设备自动采集的数据及合作社生产经营的数据实时上链，提升农业数据增信价值，为农业新型经营主体分级管理提供数据支撑。2021年以来，相关部门在闵行区浦江镇、浦锦街道、吴泾镇、华漕镇和马桥镇等5 个农业重点镇（街道）的农产品生产基地推广应用物联网技术。闵行区相关部门以上海方圆生态农业有限公司、上海绿众果蔬种植专业合作社、上海正义园艺有限公司、上海航育种子有限公司、漫田（上海）农业科技有限公司等企业作为示范主体，以蔬菜、水稻、水产及一些经济作物为应用对象，建立物联网技术应用示范基地33个，应用面积200.7 hm2，占全区农业种植和养殖总面积的11.6%。闵行区主要农业企业物联网技术的应用对象和面积见表1。

1.2 物联网关键技术

农业物联网技术包括水肥一体化系统、设备自动化控制系统、水质监测集成系统、土壤肥力及重金属含量监测集成系统、视频监控和视觉分析系统等。

1.2.1 水肥一体化系统

管理人员根据土壤养分、作物种类及其需肥特点在施肥机具上设定程序，水肥一体机将可溶性固体肥或水溶肥配兑成营养液，由智能灌概机组自动对灌溉区域进行浇水施肥，使供肥供水实现定时、定量。

1.2.2 设备自动化控制系统

由智能控制模块将遮阳网、卷帘等设备连接到智能云终端，供管理人员远程控制设备。自动化控制系统可在节省人力的基础上精准调控设施环境，促进了农业增产增收。

1.2.3 水质监测集成系统

水质监测是水产养殖物联网集成系统的特色功能，系统可将水质采集箱和环境气象站获取的水体参数（如含氧量、温度、pH 值等）和现场气象参数（以报表、变化曲线和实时图像形式显示）传输至平台，为水产养殖提供数据服务。当水体溶氧量降低时，管理人员可远程开启或系统自动开启增氧泵提高水体含氧量。

1.2.4 土壤肥力及重金属含量监测集成系统

土壤肥力及重金属含量监测系统由传感器、智能适配器、智能农业云终端、传输网络和物联网平台组成，可实时监测生产区域的土壤状况（包括土壤温湿度、电导率，及钾离子、硝酸根离子和铵离子的含量），可为科学种植提供数据服务。土壤肥力及重金属含量监测系统可与水肥一体化系统结合使用。

1.3 物联网技术应用案例

应用物联网技术后，农业生产逐步形成了各种适合不同农作物生长的“远程+实地”生产和管理模式，为农业经营主体提高种养效率及产品品质、节约劳动力成本提供了保障。

1.3.1 物联网技术在果树生产中的应用

上海绿众果蔬专业合作社建造了2.13 hm2的智能化连栋大棚，主要种植红美人柑橘。红美人柑橘适宜的生长温度为10～26 ℃，一般在4月初开花，5月结果，次年1月采收结束。智能化设施系统可自动采集大棚内的空气温湿度、光照强度、土壤电导率等数据。管理人员通过小程序将大棚温度设置为10～24 ℃，全自动变频控制柜即根据设置温度远程下令开启或关闭大棚通风窗口、外遮阳膜，给红美人柑橘提供合适的生长温度条件。秋冬季为红美人柑橘的盛果期，光照时间短、光照强度弱的环境会影响红美人柑橘的结果率，管理人员可通过变频控制柜开启通风窗口、关闭外遮阳膜，以增强棚内的光照强度、延长光照时间，让树体最大程度地接受光照，傍晚时自动关闭通风窗口，保证棚内温度为10～26 ℃。红美人柑橘的开花初期和结果盛期，管理人员可通过水肥一体化系统浇水施肥，既可节约水资源，又可保证根系周围土壤的温湿度和养分满足树体需要。应用物联网技术可精准控制大棚环境，保持土壤湿度和肥力，提高红美人柑橘的产量和品质。

1.3.2 物联网技术在水产养殖中的应用

上海宏春苗木专业合作社建造了3 hm2的智能化水塘，主要养殖大闸蟹，大闸蟹每667 m2产量75 kg、产值2万元。大闸蟹生长的适宜水体条件为温度15～25 ℃、pH 值6～9、溶氧量4～8 mg/L。水质监测系统可采集水温、水体溶氧量、水体pH 值等数据。当溶氧量低于4 mg/L 时，管理人员可在小程序上启动增氧泵来增加水体含氧量，以降低大闸蟹的死亡率，提高产量。自动投饵系统利用无人艇养殖船对预设水域进行远程操控，均匀撒施饵料，提升了水产养殖效率。

1.3.3 物联网技术在蔬菜生产中的应用

上海方圆生态农业有限公司建造了0.8 hm2的智能化玻璃温室大棚，其中667 m2应用自动控制系统和水肥一体化系统种植樱桃番茄。大棚内温度过高或过低均会影响作物生长发育，当棚内传感器采集到的温度高于24 ℃时，管理人员可在小程序上下令开启玻璃温室的通风窗、外遮阳膜，加速降低棚温；当棚内温度低于18 ℃时，系统会自动关闭通风窗，确保棚内温度为18～24 ℃。樱桃番茄需进行浇水施肥时可开启水肥一体化系统。应用物联网技术后，管理人员可通过监控系统及时了解樱桃番茄的生长情况，并适时制定相应的操作措施，如灌溉、施肥、除草、病虫害防治、采收等。

2 物联网技术推广应用过程中存在的问题

2.1 物联网设备成本较高

监控设备、传感器、神农探针、水肥一体化系统、全自动控制柜等价格普遍较高，如pH 值土壤传感器、六合一神农探针的售价为3 000元左右，1套水肥一体化设备的售价为8万元左右。较高的设备成本加大了物联网技术的推广难度，目前农业企业很少自行购买物联网设备，闵行区应用物联网技术的33 家合作社的物联网设备均由政府资助。

2.2 物联网采集的数据不稳定，设备维护不及时

在日常跟踪维护过程中发现，物联网设备在上海绿众果蔬专业合作社、上海宏春苗木专业合作社、上海明新水产养殖专业合作社采集的土壤和水质等数据不稳定，管理人员无法准确判断作物的生长环境；因监控设备损坏、网络信号差、误操作等因素，上海青安农产品有限公司、上海陶缘果蔬专业合作社、上海乐夫蔬果专业合作社、漫田（上海）农业科技有限公司的监控摄像头时常掉线。示范基地应重视物联网设备的日常巡检和保养，确保及时发现故障、及时维修。

2.3 操作物联网设备的技术人员短缺，设备利用率低

目前，在闵行区应用物联网技术的33 家合作社中，从事农业生产的技术人员多为上海本地农民和外来务工人员，人员流动性大，且员工文化程度偏低，接受新事物、新技术的能力不强，不擅长操作土壤监测、水质监测等系统的智能设备，物联网设备利用率低。

3 促进农业物联网技术推广应用的对策

推动农业物联网技术与农业、农村建设深度融合，发展智慧农业，提高农业竞争力和农业生产的综合效益，符合农业供给侧结构性改革和实施乡村振兴战略的要求。

3.1 组织技能培训，强化人才支撑

建立一支高素质的专业技术队伍是实现农业现代化的基础。企业内部应注重选拔优秀技术人才，加强专业技术人员的岗位培训；相关部门应组织技能培训，让一线生产人员掌握自动化、智能化设备的操作技能，着力培育一批爱农业、懂技术、善经营的新型职业农民，满足现代农业高端化、个性化的发展需求。

3.2 加大财政扶持力度，促进物联网技术的应用

受物联网设备成本和种植规模的影响，政府应加大对水肥一体化、设备自动化控制、土壤肥力和重金属含量监测、水质监测、视频监控和视觉分析等设备购买的财政补贴力度，加强对物联网设备维修和保养的财政支持。