物聯(lián)網(wǎng)種菜離我們有多遠？

龔一帆 常冬梅

很多人對物聯(lián)網(wǎng)這一新生事物可能并不了解，但物聯(lián)網(wǎng)技術已逐漸發(fā)展起來……1999年物聯(lián)網(wǎng)的概念被提出后，人們以更加精細和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，提高了資源利用率和生產(chǎn)力水平。2009年8月，國務院總理溫家寶在無錫視察后表示，中國要抓住機遇，大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術。2010年“兩會”上，物聯(lián)網(wǎng)更是首次被寫入政府工作報告，眾多代表委員聚焦物聯(lián)網(wǎng)，并建議將其作為國家發(fā)展戰(zhàn)略來抓。

目前，我國農(nóng)業(yè)正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型時期，全面實踐這一新技術體系的轉(zhuǎn)變，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了前所未有的機遇。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術已被應用到農(nóng)業(yè)的諸多領域，包括農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測、溫室控制、節(jié)水灌溉、氣象監(jiān)測、產(chǎn)品安全與溯源、設備智能診斷管理等方方面面。那么，究竟什么是物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領域的應用又有哪些優(yōu)勢與不足？農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展方向是怎樣的？“本期視點”邀請相關專家就此主題與讀者共同探討。

嘉賓：

賀超興 中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所副研究員

賴望峰 北京旗碩基業(yè)科技有限公司總經(jīng)理

《中國蔬菜》：什么是物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)由哪幾部分組成？

賴望峰：提到物聯(lián)網(wǎng)，大家覺得比較陌生，但互聯(lián)網(wǎng)大家一定很熟悉了。互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展改變了我們的生活方式，使我們交流更方便，信息更透明，獲取知識更容易，使我們真正做到了“秀才不出門，便知天下事”。大家知道，互聯(lián)網(wǎng)是由電腦、手機等連接起來的一個虛擬網(wǎng)絡，而物聯(lián)網(wǎng)是通過傳感器、標簽、定位器等采集現(xiàn)實中的環(huán)境信息、位置信息、身份信息等，然后使采集的信息通過一定的渠道進入互聯(lián)網(wǎng)，把虛擬世界和現(xiàn)實世界連為一體，這就叫物聯(lián)網(wǎng)。電腦和手機是有限的，而各種物體的數(shù)量非常龐大，所以未來物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模要比互聯(lián)網(wǎng)大得多。

由輸電塔的前12階模態(tài)分析可以看出：整個鋼管塔在中橫擔以下部位變形較小,中橫擔以上部位變形較大,地線橫擔及上橫擔較易發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形,地線橫擔的變形尤為嚴重.因此，在鋼管塔抗震分析時,中橫擔以上的部位應重點研究.

物聯(lián)網(wǎng)一般由三個部分組成，第一部分是信息的采集，包括溫度、濕度、光照等環(huán)境信息，物體是什么、在什么位置等等。例如一個大棚的蔬菜，要知道它是黃瓜還是番茄，大棚的光照是否充足，施用的是化肥還是有機肥，有沒有打農(nóng)藥，這些有些是農(nóng)民朋友關心的，有些是消費者關心的。采集部分的特點是數(shù)量多、種類多，這要求我們把采集端成本做得很低。第二部分是信息的傳輸，傳輸?shù)姆绞接泻芏喾N，包括無線傳輸（如GPRS、3G等）和有線傳輸（如網(wǎng)線、光纜等），可以說這部分是虛擬世界和現(xiàn)實世界連接的橋梁。信息傳到哪里呢，這就是第三部分——信息的管理與決策部分，信息傳入互聯(lián)網(wǎng)，我們對現(xiàn)實中的物體管理就沒有時間和空間的限制。例如我們在北京出差，通過上網(wǎng)就可以了解我山東大棚的情況，由于獲得信息是非常及時和全面的，所以無論何時何地都可以對大棚進行精確的遠程管理，同時請專家或通過專家系統(tǒng)對作物的病蟲害、長勢等進行科學診斷與決策。這就像領導的日常管理和決策，一定要及時、全面地掌握真實的信息，才能做出最優(yōu)決策。

《中國蔬菜》：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來哪些實惠呢？

賴望峰：①農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用能讓農(nóng)民朋友從繁重的體力勞動中解放出來，不用總?cè)ガF(xiàn)場澆水了，不用總?cè)ガF(xiàn)場揭開或覆蓋保溫被了，電腦會根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，通過其自帶的專家系統(tǒng)，決定何時澆水、何時通風、何時揭蓋保溫被……并自動啟動相應設備。②農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用能讓作物長得更好，如果給蔬菜適宜的生長環(huán)境和營養(yǎng)，蔬菜一方面長得快，長得好，同時還不容易得病，這樣就能帶來更好的經(jīng)濟效益。③農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用可以節(jié)約成本，通過實時監(jiān)測土壤中的營養(yǎng)值和水分值，按需施肥和澆水，既節(jié)約了成本也減少了對環(huán)境的污染和破壞。當然這還只是其中一部分，隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模化應用的推進，更多實惠會不斷顯現(xiàn)出來。

《中國蔬菜》：目前物聯(lián)網(wǎng)技術應用到蔬菜生產(chǎn)上了嗎？

賴望峰：目前物聯(lián)網(wǎng)在蔬菜生產(chǎn)中的應用主要局限在兩個方面，一個是蔬菜溫室大棚生產(chǎn)的監(jiān)測與管理，通過手機或電腦掌握蔬菜溫室大棚的環(huán)境情況和作物長勢情況，并對里面的設備進行遠程控制，這個在黑龍江、遼寧、山東等地都有應用，在一些地區(qū)正準備進行規(guī)模化推廣。另一方面則集中在蔬菜生產(chǎn)的溯源中，2010年11月召開的傳感器網(wǎng)絡應用國際研討會上，一位韓國專家就提到，韓國有些超市賣的蔬菜，回家只要輸入其條碼，就能知道蔬菜生產(chǎn)的整個過程，這讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更透明，消費者更放心。現(xiàn)在我國食品安全是個很嚴重的問題，國家也在推動這項工作的進行。

《中國蔬菜》：物聯(lián)網(wǎng)的成本可能會影響其應用的范圍和縱深，那么農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術的應用到底需要哪些成本？

賴望峰：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用成本主要是兩部分，一部分是硬件成本，例如一個大棚濕度傳感器要幾百元，一個土壤水分傳感器要一千多元，一個溫室二氧化碳傳感器要兩千多元，而且有的傳感器使用幾年還需要校準和重新購買，數(shù)據(jù)的采集及傳輸設備價格也不便宜。另一部分是人力成本，大家知道IT從業(yè)人員的人力成本都比較高，如果一個溫室大棚安裝物聯(lián)網(wǎng)設備，安裝調(diào)試幾天，人工費加上差旅費，對于一個工業(yè)項目是可以接受的，但農(nóng)業(yè)產(chǎn)出低、成本太高就有些難以接受。目前農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用還主要集中在一些科研院所、農(nóng)業(yè)企業(yè)及政府推動的項目中，要大規(guī)模推廣還需要從這兩方面降低成本。

《中國蔬菜》：影響物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領域中推廣應用的瓶頸是什么？物聯(lián)網(wǎng)的安全性如何？

賴望峰：剛才提到過，成本問題是影響物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領域推廣的最大瓶頸，由于農(nóng)業(yè)行業(yè)的特殊性，這個問題比在其他行業(yè)嚴重得多，所以這需要我們努力開發(fā)出更低成本的適合農(nóng)業(yè)需求的傳感器和相關設備。另一方面是用戶的知識水平與觀念問題，目前廣大農(nóng)民對互聯(lián)網(wǎng)還是比較陌生的，多數(shù)人還不太會使用，加上幾千年來傳統(tǒng)的耕作方式也不是一時能夠改變的，這就限制了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的推廣規(guī)模。但這些都不是問題，我相信10年以內(nèi)一定會得到解決，就像中國的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)10年內(nèi)從零走向普及一樣。還有就是物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)很大的不同點在于互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是靠很多草根創(chuàng)業(yè)者推動發(fā)展起來的，而物聯(lián)網(wǎng)投資較大，發(fā)展前期需要政府的主導推動，所以政府推動的力度也決定了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度和規(guī)模。

關于安全問題，由于當前物聯(lián)網(wǎng)應用規(guī)模還比較小，信息比較少，目前還不是一個主要問題。隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，問題一定會凸顯出來，就像現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)，專門解決網(wǎng)絡安全問題的公司也會出現(xiàn)。

賀超興：關于物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領域推廣上的問題主要有以下幾個方面。

①資金問題：雖然傳感器的成本近年來有了很大程度的下降，但其應用成本仍偏高，僅溫濕度就需要3 000元左右，全部環(huán)境參數(shù)在1萬元左右，對于農(nóng)民來說仍然是筆很大的投入，所以目前僅限于育苗或花卉等高投入栽培應用，蔬菜栽培仍然負擔不起；另外由于采集的數(shù)據(jù)需用網(wǎng)絡傳輸，每年都需要一定的數(shù)據(jù)傳輸費用，因此長期使用也存在運行費的問題。

②技術問題：目前物聯(lián)網(wǎng)技術采用一個基站帶幾個試驗點的方法，由于試驗點傳輸信號距離有限，所以經(jīng)常存在信號不好、數(shù)據(jù)缺失嚴重等問題，維護成本較高，加上基站傳輸?shù)瓤赡艹霈F(xiàn)的問題，易使數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)，另外數(shù)據(jù)系統(tǒng)若采用太陽能供電，則功率有限無法用于站點，而使用普通交流電則會因有些日光溫室無電而無法使用。另外，目前傳感器也可能由于安裝位置不當而數(shù)據(jù)不準，傳感器本身也可能不標準，或者傳感器穩(wěn)定性不好因時間而改變，致使數(shù)據(jù)漂移；此外物聯(lián)網(wǎng)必須由網(wǎng)絡提供服務，與網(wǎng)絡信號強度密切相關，例如在北京陽坊總參通信部基地的網(wǎng)絡由于周邊通訊信號較強，數(shù)據(jù)信號斷斷續(xù)續(xù)，無法使用，也是技術上無法推廣的重要問題。

③人員問題：由于物聯(lián)網(wǎng)要通過網(wǎng)絡獲取數(shù)據(jù)，因此人員應該熟悉網(wǎng)絡技術，有上網(wǎng)條件，特別是溫室管理人員要會使用和利用數(shù)據(jù)對溫室進行科學管理，因此人員素質(zhì)很重要。除了利用計算機上網(wǎng)外，手機上網(wǎng)也可以，但目前農(nóng)業(yè)條件較差，農(nóng)民使用手機上網(wǎng)的不多，計算機網(wǎng)絡也很少，所以在實際應用中也是一個重要的問題。

④數(shù)據(jù)處理問題：雖然溫室互聯(lián)網(wǎng)能獲得溫室的實時數(shù)據(jù)，但目前對數(shù)據(jù)的處理尚無良策，因此環(huán)境數(shù)據(jù)的挖掘?qū)τ跀?shù)據(jù)應用具有重要意義，因此還需要將溫室互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)與蔬菜管理專家決策系統(tǒng)相聯(lián)系，才能更好地滿足其生長的需要。

《中國蔬菜》：國外農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應用情況是怎樣的？國內(nèi)與國外相比還存在哪些差距？

賴望峰：目前傳感器網(wǎng)絡或者農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用在國內(nèi)外還都處于初期階段，在同一起跑線上。物聯(lián)網(wǎng)被公認為是全球的第三波信息浪潮，第一次、第二次我們都落后了，國家大力支持也是希望這一次我們能領先。農(nóng)業(yè)自動化是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎，例如傳感器、采集控制設備等等，在農(nóng)業(yè)自動化應用方面歐洲的荷蘭、以色列都處于領先地位，通過農(nóng)業(yè)環(huán)境自動控制，勞動力大大減少，資源消耗大大減少，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量大大提高，目前國內(nèi)很多農(nóng)業(yè)設備都是從這幾個國家引進的。

《中國蔬菜》：請談談您在蔬菜生產(chǎn)中使用物聯(lián)網(wǎng)的一些感受。

賀超興：我們現(xiàn)有河北廊坊、北京昌平及中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所的6個站點，通過網(wǎng)絡，我們可以在本所辦公室實時收到各地不同站點的溫室環(huán)境數(shù)據(jù)（包括光照、空氣溫度、濕度、CO2濃度和土壤溫度、水分等參數(shù)值），對溫室環(huán)境進行比較，對生長管理和灌溉進行指導，另外通過新疆站點可以同時獲得五家渠、石河子和北屯等不同地點日光溫室內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)，并可下載溫室環(huán)境數(shù)據(jù)和觀察溫室的環(huán)境數(shù)據(jù)變化曲線，從而對溫室環(huán)境進行科學管理。此外，將農(nóng)業(yè)物聯(lián)系統(tǒng)與蔬菜栽培管理專家系統(tǒng)相結(jié)合，可以實現(xiàn)對蔬菜生產(chǎn)遠程管理及病蟲害的遠程診斷。將農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測與溫室電動管理系統(tǒng)相聯(lián)，還可以實現(xiàn)對溫室光溫管理的遠程實時監(jiān)控，包括通風管理、加溫管理、風機管理、卷簾機管理、遮陽管理等環(huán)境控制管理，實現(xiàn)真正意義上的農(nóng)業(yè)物聯(lián)。通過物聯(lián)網(wǎng)的視頻鏈接將溫室蔬菜果實生長情況實時發(fā)送給用戶，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡遠程訂貨或?qū)崟r采摘，滿足高端用戶或生產(chǎn)者以及兒童的好奇心需求。應用農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)還可以確定溫室定植時期或根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)預測采摘期，指導銷售。因此物聯(lián)網(wǎng)在蔬菜生產(chǎn)中的應用前景是相當廣闊的。

《中國蔬菜》：請談談農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展方向。

賴望峰：未來農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應該會朝以下幾個方向發(fā)展：成本越來越低，在農(nóng)業(yè)上的應用點越來越多；更多創(chuàng)新的應用會被挖掘和體現(xiàn)，就像今天的互聯(lián)網(wǎng)一樣，百花齊放；用戶群體多樣化，包括農(nóng)業(yè)專家、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員、政府決策者、農(nóng)業(yè)企業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品消費者等等，不同的用戶會找到不同的價值。總之，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)未來會完全改變農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)方式和消費方式。