物联网技术在闵行区农业生产中的应用

唐宏杰

（上海市闵行区农业技术服务中心，上海 201199）

物联网是通过信息传感设备，按照约定的协议，把相关物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网技术是传统农业实现现代化的一项关键性技术，在农业生产中应用物联网技术，不仅可以将收集到的基础数据上传至各种传感器，还可以对相应的开关、阀门、农机具等进行管理。物联网技术可在精准施肥、病虫害防治、环境智能调控、智慧水产、智慧畜禽业等领域，发挥出重要作用[1]。因此，农民和农业管理者利用物联网技术对农业生产过程进行远程管理和监控，可在一定程度上减轻体力劳动，让整个农业生产过程变得更容易、更舒适。在此背景下，为进一步提高物联网技术在上海市闵行区农业生产中的应用水平，笔者拟在介绍物联网核心技术的基础上，对物联网技术在闵行区农业生产中的应用现状进行总结和介绍，并针对出现的主要问题提出相关解决办法，以期促进物联网技术在农业领域的推广与应用。

1 物联网核心技术

1.1 传感器技术

传感器不仅可以感知周围环境或特殊物质（例如气体、光线、人体、温度、湿度等），还可以将这些信息转化成数字信号传输给计算机，最终形成气体浓度参数、光线强度参数、范围内是否有人探测、温度数据、湿度数据等。传感器技术是物联网系统的基础，各种接入互联网的传感器是物联网技术的重要信息来源。

1.2 网络和通信技术

网络和通信技术为物联网技术的信息传递搭建了基础通道，并实现了信息的安全、可靠传输。网络和通信技术的常见通信方式包括有线网络、WiFi、蓝牙、低功耗广域网(LPWAN)、蜂窝网络等。

1.3 计算机技术

计算机技术是20 世纪的重要科学发明，而物联网技术源于计算机技术，然而利用物联网传感器传输的各种数据，需要依托计算机技术进行数据处理和数据优化利用。物联网技术涉及的计算机技术有大数据技术、云计算技术、人工智能技术等。另外，传感器监测到的数据在上传后，需通过各种云平台实现数据的可视化，而云平台的搭建也运用了计算机技术。

2 物联网技术在闵行区农业生产中的应用

近年来，依托上海市科技兴农项目，闵行区在33家农业经营主体（占闵行区农业经营主体数量的30%，涉及粮食、蔬菜、经作和水产等多个行业）开展了物联网技术的建设与改造。同时，依托闵行区自然科学研究课题，闵行区在1 家水产养殖场开展了太阳能供电的无线物联网水质监测设备的应用研究。另外，依托市、区两级财政补贴，闵行区推广应用了农机GPS 定位系统、“神农口袋”信息系统、全国水生动物疾病远程辅助诊断服务网系统等，实现了补贴农机定位全覆盖、农产品生产过程追溯全区规模化农业经营主体全覆盖。

2.1 农业环境因子监控

近年来，闵行区通过在农业生产区域合理布设传感器设备，实现了在农业种植和养殖领域的各类农业环境因子的实时监测。同时，传感器实时收集的各类环境参数可传输至智能分析系统，使农业生产者能及时掌握农业生产的环境，并结合相关农产品生产的技术要求与环境需求，及时采用农业环境优化调整举措，从而保障农产品在生产过程中长期处于良好的生长环境，进而提高农产品的产量和品质。目前，闵行区主要是在种植业和养殖业生产中应用多种传感器，主要进行气象信息采集、土壤信息采集、水质信息采集等，同时所有传感器采集的数据均实时上传至“上海数字农业云平台”，且在市、区两级云平台上均可实时查看。闵行区农业物联网环境因子监测具体项目见表1。

表1 闵行区农业物联网环境因子监测项目统计

2.2 农业设备远程控制

近年来，闵行区将物联网技术应用到现代农业生产设施设备领域，极大地提高了现代农业设施的数字化、智能化水平，实现了农业设备的远程控制。具体体现：（1）闵行区围绕创建国家现代农业示范区、绿色发展功能定位，积极推进了农业设施建设，在上海绿众果蔬种植专业合作社、闵行区航天育种研究基地、上海正义园艺有限公司等多家合作社，建设了现代化蔬菜种植玻璃温室大棚，并通过物联网技术对水肥灌溉系统、卷帘、风机、遮阳等进行了远程控制，有效降低了生产成本，提高了生产效率。（2）在水产养殖方面，闵行区有两家水产合作社通过对增氧机供电插座进行数字化改造，实现了增氧机远程控制、定时自动启停等。（3）在农机管理方面，闵行区全区补贴农机均安装了有GPS 定位的装置，农机位置信息可实时上传至农机GPS 管理系统，该系统可实时查看全区补贴农机的位置、作业情况和作业路线等信息。

2.3 病虫害远程诊断

近年来，随着计算机技术的不断发展，传统的人工识别病虫害逐渐被图像处理技术所取代。接入物联网系统的病虫害监控设备可以把获得的图像信号转化成数字信号，然后借助计算机技术将相关信息传输至专家平台[2]，专家可依此出具相关诊断数据与处理意见，从而为病虫害的预测、识别等提供指导，有效避免病虫害的进一步蔓延。目前，为给全区渔民提供专家问诊服务，闵行区农业技术服务中心配备了1 台全国水生动物疾病远程辅助诊断服务网系统终端，该系统是由200 多名水产专家组成的专家平台，基层养殖渔民可以通过系统终端向专家平台提交病例报告，专家结合相关图片信息对相关病害进行远程诊断，并将诊断结果和处置措施直接发送给养殖渔民，从而指导渔民正确处理渔业病害。

2.4 农产品质量安全追溯

随着社会经济水平的不断发展，食品安全问题越来越受到人民群众的关注，而物联网技术的发展，为农产品质量安全追溯提供了有力支撑。应用物联网技术可以将农产品的各类信息上传至追溯平台上，从而建立起一条包括农产品生产、生长环境监测、农产品流通等全过程在内的追溯链[3]，相关执法部门可利用相关信息平台进行追溯，精确找到出现问题的环节，并进行整改。截至2022 年底，闵行区101 家规模化农业经营主体推广使用了“神农口袋”信息系统，各类农事操作、农药肥料等投入品的使用和传感器获得的环境信息均被录入该系统，相关农产品在销售时，均有可追溯的二维码合格证，扫描二维码即可在该系统上查看相关信息。

3 物联网技术在闵行区农业生产中应用出现的问题及解决办法

3.1 物联网技术不够成熟

就目前物联网技术在闵行区农业生产中的应用情况来看，很多技术仍不够成熟，不能完全满足农业生产的要求。具体体现在：（1）传感器的种类不够丰富，部分指标无法通过传感器进行检测。例如，在水产养殖中，水体中亚硝酸盐含量对鱼的健康较为重要，但是这一指标目前在市场上尚没有较为成熟的传感器，能检测这一指标的传感器仍处于研究阶段。（2）物联网系统的智能化、自动化水平不高，且很多环节仍需要人工操作。例如，在病害诊断方面，现有的计算机视觉、人工智能等技术不能精准地识别、判断图像信息中的病虫害类型，仍需要专家进行人工判断；在农产品质量安全追溯方面，一些农事操作、投入品使用的相关数据，仍需要人工录入，而不是系统自动录入，这样不仅增加了农民的工作量，而且提高了出错风险，从而影响追溯信息的准确性。为解决此问题，农业科研部门要加强技术攻关，农技推广人员、企业要关注相关领域的研究进展，适时选择成熟的物联网技术进行推广应用。

3.2 物联网设备成本高

目前，物联网设备的价格偏高，由于成本原因，农业经营主体自主应用物联网技术的主动性不足。例如，闵行区一家水产养殖场试点使用的太阳能水质监测传感器，单个价格约为5 000 元，且单个传感器仅能支持1 个池塘、4 个指标的监测，该传感器若在养殖场全部应用，则成本较高。同时，目前闵行区面上推广应用的农机GPS 管理系统、现代化蔬菜大棚系统、病虫害远程诊断系统以及各种农业环境监测系统等，均是由农业部门主导安装建设，经费大部分来自农业补贴或课题资金，若无相关农业补贴或课题资金，则相关系统的应用水平将大幅降低。为解决此问题，相关政府部门应积极发挥自身在农业发展中的引导和促进作用，加大对物联网系统建设的支持力度，加强试验示范，以点带面促进物联网技术的推广发展；此外，相关职能部门要加大对物联网设备研发的重视，鼓励相关企业结合农业区域发展需求进行探索与尝试，研发出更多具有自主知识产权、性能好、成本低的物联网技术与设备，从源头上压缩物联网系统的建设成本。

3.3 物联网系统的维护要求高

首先，物联网系统中的传感器需要定期清洗、校准，这对操作人员提出了较高的要求，需要操作人员具备一定的专业知识。同时，物联网相关设备的网络、数控芯片的集成度高，而闵行区大部分农业经营主体和农技推广人员均没有对物联网设备进行维修和维护的能力。为解决此问题，相关政府部门应加强对物联网技术进行培训，提升相关人员的综合素养和物联网技术水平；同时，推动高校开展物联网技术人才教育体系建设，通过校企合作、校企共建等方式，构建物联网人才队伍[4]。

4 结束语

随着农业现代化的不断发展，物联网技术在农业环境监测、病害防治、农业设备控制、农产品质量安全追溯等方面的应用越来越广泛。近年来，依托物联网技术和人工智能技术，部分地区正尝试进行无人农场的建设，未来随着新材料的出现和新技术的发展，物联网技术在农业中应用的门槛将进一步降低，农业生产的智能化水平也将进一步提高，这将对我国农业生产带来巨大的变化。