发布时间 : 星期一 文章课题：智慧农业：中国农业的大时代更新完毕开始阅读f0388d429ec3d5bbfd0a74c4
智慧农业：未来中国农业的风向标
摘要：党的十八大报告提出“坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道
路”。提高农民信息化水平以推动农业现代化，成为新农村建设的新课题。通过信息化推动农业化发展，从而实现农业现代化。中国是一个农业大国，发展农业经济，对于发展中国经济是至关重要的。智慧农业或信息化农业是现代科学技术革命对农业产生巨大影响下逐步形成的一个新的农业风向标，充分应用现代信息技术手段，用信息传送调控农业生产与经营活动的全过程。在加快传统农业转型升级的过程中，智能农业将成为发展农业的重要手段，为加快发展农村经济，进一步提高农民收入提供新的经济驱动力；为加快农业产业化进程，增强农业综合竞争力提供新的技术支撑。以说，智能农业将会成为农业史上一场伟大的革命。
关键词：智慧农业、物联网、互联网、移动互联网、云计算、物联网
一、 前言
智慧农业宏观来讲是根据农业、畜牧业及养殖业生产实际需求及现代网络发展现状，采用顶层设计，统一规划，建设统一资源数据系统，统一平台，分部门实施，分系统建设，提供统一集成服务，统一运营维护，综合应用互联网、移动互联网、云计算、物联网、智能控制、智能决策、精准农业、卫星遥感等现代信息技术，导入先进的管理机制和经营模式，建立农业综合管理及服务信息系统，从而实现农业生产信息化、农业经营信息化、农业管理信息化和农业服务信息化，全产业链规划，全价值链考虑，融和城乡，达到提升增强政府部门的监管与决策效率及面向三农的服务能力、提升强化农业企业生产经营管理能力、提升农民获取知识信息达到科学种养加的能力，达到高效低碳，安全绿色，环保宜居，可持续。具体微观来讲， 基于物联网，研究和开发一套适用于农业环境的分层异构传感器网络监测系统，主要应用在农田、大棚、温室、果园、仓库等农业环境中进行农业环境监测、植物生态监测等，包括农作物的仓储保存环境的监测，如相关的土壤水分含量、温度，空气的温湿度、光照度，灌溉用水的pH值、含盐度、氨氮含量等。通过这些监测，可以有效提高农作物，包括花卉、水果等的产量和质量，提高效率，增加农民收入，保障粮食安全。
二、 智慧农业的系统总体结构
智慧农业一体化平台以智慧农业感知设备为依托，以智慧农业相关应用系统为基础，通过数据采集、数据抽取，将相关数据通过清洗、校对、核准后通过分数，实现对于农业信息的采集与发布、农业资源动态监测展示、电子物流与商贸管理等，最终实现信息查询、决策分析和信息订阅，为最终的用户提供全方面的信息管理与服务，，其主要功能架构如下图所示：
三、 智慧农业系统的运用
案例一：在宜兴市水产养殖示范基地的蟹塘里，一台像蘑菇的设备固定在水中，
对蟹塘内的含氧量进行监测，岸边的控制器实时接受传输的数据，科学控制水中溶解氧含量。江苏中农物联网科技有限公司研制的“智慧水产养殖系统”，以物联网传感技术监测蟹塘含氧量，无线3G设备、主控平台与增氧设备智能联动，实现了蟹塘的智能化精确增氧。该系统在无锡2万亩蟹塘成功应用，亩均增收1000元以上。这一应用案例为物联网技术应用于农业生产、提高生产效率、增收致富农民，提供了成功借鉴。
“智能化增氧”解决了河蟹养殖难题
河蟹属名贵淡水产品，肉质细嫩、味道鲜美、营养丰富，具有很高的经济价值。由于其适应性较强，近年来养殖规模迅速增加，为养殖户带来良好的收益。 然而，河蟹养殖效果受多方面因素影响，其中关键要素是池塘中的含氧量。据悉，一旦含氧量低于每升3毫克，河蟹行动就会变得缓慢，身体容易虚弱。 “缺氧问题在河蟹蜕壳时期尤为明显。”宜兴市农林局信息科黄炜芸介绍说，“河蟹从蟹苗到完全长大需要5次蜕壳，每次蜕壳后，河蟹体重将会大幅增加。蜕壳时期缺氧，将会导致河蟹停止蜕壳，难以长大。同时，河蟹蜕壳后，由于身体柔软，在水面或岸边极易遭到鸟类等天敌的袭击。因此，蜕壳时期缺氧直接影响河蟹的产量和品质。”据了解，缺氧状况会全天发生。因此为保证产量及品质，养殖户只能增加巡塘次数，大幅增加养殖户的工作时间、劳动压力和养殖成本。为了解决上述问题，养殖户也做了一些尝试。 一种方法是在蟹塘内辅助养殖一些螺蛳或虾。它们对含氧量更加敏感，一旦水中溶解氧降低，螺蛳就会爬上岸边，虾也会浮出水面。然而这种感性的方法缺点明显：即使以最快时间发现异常情况，打开增氧机，此时水中缺氧已经发生，无法提前预判。 另一种方法是提前实施蟹塘增氧。但无法对增氧量进行合理控制。提高了电费，增加了养殖成本。如果氧气过足而饲料没有及时跟上，容易导致河蟹之间互攻。 “传统方法具有很多的局限性”，黄炜芸说，“因此我们将目光投向了物联网领域。”黄炜芸所说的是江苏中农物联网科技有限公司集成农业技术、传感技术、测控技术、通讯技术、计算机技术，在国内创新研制的“水产养殖智能监控系统”。 据江苏省宜兴市农林局信息科科长蒋永年介绍，“中农水产养殖智能监控系统”由采集、传输、控制与中央管理四个部分组成。池中的溶解氧传感器作为采集和传输单元，可对蟹塘内的含氧量进行监测，一台采集器监控25-40亩蟹塘，采集到的信息通过内置的3G无线传输设备发往位于岸边的控制器。随后，控制器一方面对传输来的信息进行分析，当数值低于3毫克每升，就会自动开启增氧机，一旦高于5毫克每升，
自动结束增氧。另一方面，采集器还会把汇聚到的信息传输至总控制中心，用户可以通过互联网登录中农智慧水产养殖系统平台对设备进行监控。 “中农智慧水产养殖系统”实现亩均增收1000元 。在宜兴市水产养殖示范基地的蟹塘里，一台像蘑菇一样的设备固定在水中，杆顶拴着一个浮笼。“这就是采集器，”中农物联网科技有限公司王梦妮说，“顶端内置无线传输设备和供电电池，溶解氧传感器安装在浮笼里。整个采集器依靠太阳能电池供电，安装简便。” 据王梦妮介绍，原本传感器是固定在杆上的。但是，通过实践摸索发现，由于溶解氧传感器自身要消耗氧气，若固定不动，那么测出的数值与真实数值间将有所偏差。通过升级，现在的传感器就安装在浮笼里，可以自己“走动”，让监测数值更加准确。 “设备的清洗非常方便，一般半年捞出来一次，用刷子刷一刷就可以了。”宜兴市河蟹养殖户吕师傅说。 在岸边，有一台像百叶箱的设备，这是系统的控制器。它采取模块化装配，方便遇到问题时可以快速维修。同样，该控制器也在实践中不断升级。 王梦妮介绍说，一方面，中农物联网与中国移动进行合作，通过在控制器中加装SIM卡模块，借助中国移动的3G网络进行设备间的互联。 另一方面，在控制器设备箱内安装了整套气象预警监控设备，可收集光照强度、气温、风速、风力等信息，并汇聚到控制系统进行分析，对天气变化做出预判，配合溶解氧传感器的工作，建立超前预警机制，以应对河蟹生长关键时期（7-9月）的复杂天气。 智慧水产养殖系统在实践中更加完善。然而，这套集成了物联网技术的高科技设备在使用起来却非常简单。在控制器的界面上，显示着开关模式、蟹塘标号、温度、含氧量等信息。养殖户可以根据显示的信息手动开启增氧器。同时，得益于无线传输以及后台控制系统，养殖户可以足不出户“居家”巡塘。 据介绍，整套系统支持手动与自动混合控制模式。养殖户既能设定程序让系统自动控制增氧，还可以通过发送手机短信、下载手机应用程序或登录系统网站远程开启或关闭增氧器，进行控制。据悉，溶解氧智能监控设备已顺利通过江苏省农机鉴定站的推广鉴定，被列入2013-2015年农机补贴目录，单套售价为9800元。如果按照一套设备监控25亩标准大小的蟹塘计算，扣除农机补贴的2600元，一亩地成本仅为280元。 宜兴市水产养殖户吕师傅算了一笔账：自从使用该系统后，每亩河蟹产量从最初的150斤增加到200斤。同时，河蟹规格也从原来的2.5两一只增加到3两一只。行情好时一亩蟹塘能增收1500-2000元，行情一般时也能增收1000元。此外，每亩可节省电费80元左右。不计节省的人力成本，除去设备费用，一亩地至少增收1000元。 调研显示，宜兴市于2010年开始试用“智慧水产养殖系统”，最初覆盖1000亩蟹塘。2011年，已覆盖高塍镇5000亩中心试验区和杨巷、新建、官林、徐舍等镇5000亩扩大示范区，总面积达1万亩。2012年，推广面积又翻了一番，达到20000亩。 河蟹养殖水域使用该系统后，河蟹的成活率和产量大幅提高。据初步测算，按已实施的2万亩螃蟹养殖水域推算，蟹农经济效益将增长2000万元左右。 随着蟹塘覆盖面积的增大，中农物联网科技有限公司持续改进创新系统功能。“下一步，我们计划加入‘投喂决策’、‘远程诊断’、‘宜兴河蟹溯源’等功能。”江苏省宜兴市农林局信息科科长蒋永年介绍。 投喂决策是结合后台数据平台，根据河蟹的生长情况精确地计算出投喂饲料的时间、次数以及数量，进一步丰富科学养殖系统功能。远程诊断是指通过安装视频监控以及识别设备，摄录遭受病害的螃蟹图像，上传图像数据后，由相关专家进行远程诊断，从而保证河蟹质量，降低养殖户风险。 宜兴河蟹溯源系统，在河蟹包装盒上印上二维码与防伪码标签，推进宜兴大闸蟹品牌化。 由于智能养殖系统采取模块化设计工艺，可由单一的水产养殖向其它农业生产领域外延。目前，整套系统现已由水产养殖逐步覆盖了畜禽饲养、设施园艺、茶叶生产、大田作物等多个农业产业领域。 案例二： 在河南省鹤壁市“千亩智慧蔬菜设施农业”种植中，“智慧温室”系统运用物联网和云计算技术，可实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分、土壤温度、CO2浓度、光照强度及视频图像等信息，通过GPRS网络传输到云计算中心，经过作物生长模型分析，可远程或自动控制湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光、CO2气肥
机等设备，保证温室大棚内环境最适宜作物生长，同时可以根据作物长势或病虫草害情况，由农业专家给予远程农技指导。农户可以通过手机、Pad、计算机等信息终端实时查询温室大棚内环境信息和作物长势，同时可以通过信息终端远程控制温室大棚环境调节设备，从而实现温室大棚集约化、网络化、智能化管理，有效降低劳动强度和生产成本，减少病害发生，提升农产品品质和经济效益。
案例分析：1、采用全智能化设计,一旦设定监控条件,可完全自动化运行,不需要人工干预，同时现场信息的获取和联网还能够实现自然灾害监测预警，帮助用户实现对农业设施的精准控制和标准化管理。2、为农作物生产和温室以及养殖精准调控提供科学依据，优化农作物生长和养殖环境，不仅可获得作物生长的最佳条件，提高产量和品质，同时可提高水资源、化肥等农业投入品的利用率和产出率。3、全面实现农业讯息的即时传输与实时共享。可以将生产现场采集到的传感数据及图像信息,帮助生产管理人员随时随地可以通过手机查看监控数据。 4、保障农产品和食品安全。在农产品和食品流通领域，集成应用电子标签、条码、传感器网络、移动通信网络和计算机网络等农产品和食品追溯系统，可实现农产品和食品质量跟踪、溯源和可视数字化管理，从生产到销售全过程实行智能监控。
四、智慧农业的作用
（1）“智慧农业”能够有效改善农业生态环境。将温室大棚、畜牧养殖场、水产养殖基地等生产单位和周边的生态环境视为整体，并通过对其物质交换和能量循环关系进行系统、精确运算，保障农业生产的生态环境在可承受范围内，如定量施肥不会造成土壤板结，经处理排放的畜禽粪便不会造成水和大气污染，反而能培肥地力等。 （2）“智慧农业”能够显著提高农业生产经营效率。基于精准的农业传感器进行实时监测，利用云计算、数据挖掘等技术进行多层次分析，并将分析指令与各种控制设备进行联动完成农业生产、管理。这种智能机械代替人的农业劳动，不仅解决了农业劳动力日益紧缺的问题，而且实现了农业生产高度规模化、集约化、工厂化，提高了农业生产对自然环境风险的对抗能力，使弱势的传统农业成为具有高效率的现代产业。
(3)“智慧农业”能够彻底转变农业生产者、消费者观念和组织体系结构。完善的农业科技和电子商务网络服务体系，使农业相关人员足不出户就能够远程学习农业知识，获取各种科技和农产品供求信息；专家系统和信息化终端成为农业生产者的大脑，指导农业生产经营，改变了单纯依靠经验进行农业生产经营的模式，彻底转变了农业生产者和消费者对传统农业落后、科技含量低的观念。另外，智慧农业阶段，农业生产经营规模越来越大，生产效益越来越高，迫使小农生产被市场淘汰，必将催生以大规模农业协会为主体的农业组织体系。
(4) “智慧农业”功能构建包括特色有机农业示范区、农科总部园区和高端休闲体验区，是促进农业的现代化管理、推进耕地资源的合理高效利用。
四、 智慧农业的意义
我国是农业大国，并非农业强国。我国农业生产仍然以传统生产模式为主，传统耕
种只能凭经验施肥灌溉，不仅浪费大量的人力物力，也对环境保护与水土保持构成严重威胁，对农业可持续性发展带来严峻挑战。利用实时、动态的农业物联网信息采集系统，实现快速、多维、多尺度的果园信息实时监测，并在信息与种植专家知识系统基础上实现农田的智能灌溉、智能施肥与智能喷药等自动控制。突破农业生产信息获取困难与智能化程度低等技术发展瓶颈。目前，我国大多数农业生产运作主要依靠人工经验尽心管理，缺乏系统的科学指导。智慧农业技术的发展，对于农业现代化进程具有深远的影响。智慧农业为解决我国城乡居民
消费结构和农民增收，为推进农业结构调整发挥了重要作用。最后一句话，总之，农业未来的空间还是非常大的。