設施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展瓶頸與研究方向

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1、設施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展瓶頸與研究方向　　農(nóng)業(yè)物聯(lián)X是物聯(lián)X技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理和服務中的具體應用。它利用各類感知設備，采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品流通以及動植物本體的相關信息，通過無線傳感器X格、移動通信無線X和互聯(lián)X傳輸，最后通過智能化操作終端，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的過程監(jiān)控、科學決策和實時服務[1].　　近年來，隨著物聯(lián)X技術的不斷發(fā)展，其應用已經(jīng)涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖與畜牧業(yè)、種植業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工、運輸與流通等農(nóng)業(yè)領域。由于設施農(nóng)業(yè)是在人為可控環(huán)境保護設施下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，更有利于物聯(lián)X技術助力設施農(nóng)業(yè)實現(xiàn)精準高效，因此設施農(nóng)業(yè)物聯(lián)X

2、技術的推廣應用成效最為顯著，前景十分廣闊?！　?物聯(lián)X技術應用于設施農(nóng)業(yè)的歷史及現(xiàn)狀　　　　發(fā)達國家設施農(nóng)業(yè)物聯(lián)X發(fā)展較快，20世紀后期就已經(jīng)有基于X絡化、分布式的溫室環(huán)境控制系統(tǒng)研發(fā)的報道，這與他們先進的生產(chǎn)管理水平密切相關。英國研發(fā)出用于儲藏室或花園溫室的入侵警報系統(tǒng)和霜凍系統(tǒng)、通風加熱控制系統(tǒng)、遠程無線灑水系統(tǒng)等系列無線設備；日本研究開發(fā)的OpenPlan,OP雙向遠程監(jiān)控系統(tǒng)，利用基于以太X的嵌入式X絡技術實現(xiàn)了溫室環(huán)境和視頻的實時動態(tài)監(jiān)控[2].荷蘭向開卉培育者提供植物生長控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)復雜環(huán)境下溫室植物的個性化

3、追蹤管理。在美國，20%的精細農(nóng)業(yè)都應用感知技術，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息獲取、生產(chǎn)管理、輔助決策、智能實施中發(fā)揮了關鍵作用。美國加州研發(fā)出的草莓培育物聯(lián)X系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測植物的生長狀況，根據(jù)土壤和環(huán)境空氣的動態(tài)變化，自動啟動施肥澆水或溫度調(diào)節(jié)等智能設施。近年來，隨著一些發(fā)達國家大面積推廣精細化、自動化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術，對農(nóng)作物的生長環(huán)境進行監(jiān)測，并針對作物生長需要進行生長環(huán)境、農(nóng)業(yè)機械的自動控制，使得物聯(lián)X技術可以無縫接入，應用環(huán)境較為完善[3].著名的系統(tǒng)有英國開發(fā)的農(nóng)業(yè)管理與決策選擇系統(tǒng)、美國的作物決策管理系統(tǒng)等[1].有此作保證才

4、能真正實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的智能決策與控制。這其中，歐美發(fā)達國家尤其值得我們學習的是農(nóng)業(yè)知識處理與應用系統(tǒng)開發(fā)方面，他們通過集成大量知識和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)流通第一線數(shù)據(jù)，來為品種選擇、土壤營養(yǎng)診斷、水肥管理、病蟲害診斷、農(nóng)產(chǎn)品加工、流通等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程提供信息化服務。　　我國物聯(lián)X的研究幾乎與國外發(fā)達國家同步進行，在農(nóng)業(yè)上的研究應用領域也較為廣泛。2011年，農(nóng)業(yè)部發(fā)布了《全國農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展十二五規(guī)劃》，包括北京市設施農(nóng)業(yè)在內(nèi)的三大國家級物聯(lián)X應用示范工程開始啟動，2013年，上海、天津、安徽3個省市被農(nóng)業(yè)部列為農(nóng)業(yè)物聯(lián)X區(qū)域試點[4

5、],我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)X發(fā)展駛入快車道。迄今全國已有8個?。▍^(qū)、市）（另外還有黑龍江、內(nèi)蒙古、新疆）承擔的國家物聯(lián)X應用示范工程和農(nóng)業(yè)物聯(lián)X區(qū)域試驗工程先后啟動實施，并取得了階段性成果，也帶動了各地農(nóng)業(yè)物聯(lián)X的發(fā)展?！　〕煽冚^為突出的如：北京市重點開展了農(nóng)業(yè)物聯(lián)X在農(nóng)業(yè)用水管理、環(huán)境調(diào)控、設施農(nóng)業(yè)等方面的應用示范，開發(fā)了與農(nóng)業(yè)技術結合的墑情監(jiān)測系統(tǒng)，為政府決策、農(nóng)戶技術指導、公眾消費和設施蔬菜生產(chǎn)管理提供了便利，實現(xiàn)了設施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測和農(nóng)業(yè)用水精細管理[5].　　江蘇省則開發(fā)了基于物聯(lián)X的智能農(nóng)業(yè)管理平臺，側重對設施農(nóng)業(yè)、豬舍生產(chǎn)環(huán)

6、境進行監(jiān)控，一定程度上實現(xiàn)了對農(nóng)業(yè)設施的自動化管理，并逐漸開始進行規(guī)模推廣[6].天津市建成了國際先進的農(nóng)業(yè)物聯(lián)X平臺，實施了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營物聯(lián)X智能化控制與管理工程。應用種植業(yè)設施環(huán)境信息監(jiān)督、智能化控制與管理等物聯(lián)X技術，建設了總面積逾667hm2的核心試驗基地，開展了約1000棟節(jié)能溫室的示范應用。此外，國內(nèi)許多企業(yè)也加入到農(nóng)業(yè)物聯(lián)X研發(fā)行列，如北京昆侖海岸傳感技術有限公司、大唐移動通信設備有限公司、上海順舟X絡科技有限公司等在開發(fā)產(chǎn)品的同時，還提出了設施農(nóng)業(yè)物聯(lián)X體系解決方案來構建設施農(nóng)業(yè)智能控制系統(tǒng)，以適應各種類型和不

7、同規(guī)模的生產(chǎn)需要[7].　　2物聯(lián)X技術在設施農(nóng)業(yè)應用的發(fā)展瓶頸　　　　雖然農(nóng)業(yè)物聯(lián)X技術在我國設施農(nóng)業(yè)中的應用成效較為顯著，但農(nóng)業(yè)物聯(lián)X是項復雜的工程，在我國總體上尚處于試驗階段，目前主要在示范型農(nóng)業(yè)、科研溫室等系統(tǒng)中有所應用，距離大規(guī)模商業(yè)化應用還需要一定時間。促進農(nóng)業(yè)物聯(lián)X蓬勃持續(xù)發(fā)展，必須面對制約其發(fā)展的瓶頸問題。目前，我國設施農(nóng)業(yè)物聯(lián)X發(fā)展中的主要問題可以概括為以下3個方面?！　∫皇莾?yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)專用傳感器的缺乏。農(nóng)業(yè)部信息中心主任李昌健說：目前我國農(nóng)用傳感器種類不到世界的10%,國產(chǎn)化率低、缺乏市場規(guī)模效應。在覆蓋面、適

8、用性等方面還有很大提升空間[4].而且，國內(nèi)產(chǎn)農(nóng)用傳感器良莠混雜，質(zhì)量參差不齊，性能不夠穩(wěn)定，使得監(jiān)測數(shù)據(jù)不夠準確，又沒有權威的評價標準，因此農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者很難依賴物聯(lián)X設備?！　《琴Y金投入大、回報周期長。農(nóng)業(yè)物聯(lián)X基礎設施建設不僅一次性資金投入大，需要長期更新維護，而且回報周