環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與未來趨勢

裴立威　臧靜

摘 要：經(jīng)過二十多年的改革與發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)在二十一世紀(jì)進(jìn)入到新的發(fā)展階段。現(xiàn)階段加快農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新，發(fā)展農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營信息化水平，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品溯源也就成為了新階段農(nóng)業(yè)的新的使命。同時運(yùn)用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，運(yùn)用信息服務(wù)引導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也是適應(yīng)農(nóng)業(yè)發(fā)展新階段的要求。本文通過國內(nèi)外農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測的對比以及阜新市實施建設(shè)的智慧農(nóng)情系統(tǒng)的介紹淺析了環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用以及今后發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)；環(huán)境監(jiān)測

一、國內(nèi)外農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的對比

1.國外農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

1949年6月美國著名的植物生理學(xué)家、園藝學(xué)家溫特（F.W.Went）教授在加利福尼亞建設(shè)完成了世界上第一座植物人工氣候室（phytotron），也就預(yù)示著農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)展開了嶄新的一頁。隨后，近20個國家相繼建立了不同規(guī)模、類型的人工氣候室（箱）。其中發(fā)展最快的是日本，人工氣候箱已普及到日本各個府、縣的農(nóng)技站。現(xiàn)在世界各國的環(huán)境控制技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。

以計算機(jī)為代表的信息技術(shù)在監(jiān)測系統(tǒng)的普及應(yīng)用。例如：日本利用計算機(jī)控制農(nóng)業(yè)環(huán)境因素，主要是將各種作物不同生長發(fā)育階段所需要的環(huán)境條件輸入計算機(jī)程序，當(dāng)某一環(huán)境因素發(fā)生改變時，其余因素自動作出相應(yīng)修正或調(diào)整，使主要環(huán)境因素隨時處于最佳配合狀態(tài)。國外一些溫室還安裝了視頻監(jiān)測系統(tǒng)，管理者或消費者能通過網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測果實的長勢或狀態(tài)，以便決定合適的采摘時間。日本SSE公司開發(fā)的設(shè)施栽培計算機(jī)控制系統(tǒng)可以較全面的對設(shè)施栽培植物所需環(huán)境進(jìn)行多因素檢測控制。另外，奧地利、美國、日本等國家目前建造了一些世界上最為先進(jìn)的植物工廠，采取完全封閉生產(chǎn)、人工補(bǔ)充光照，全部采用電腦控制和采用機(jī)器人或機(jī)械手進(jìn)行播種、移動作業(yè)、采收等。

2.國內(nèi)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來我國設(shè)施農(nóng)業(yè)面積不斷增加，在提高設(shè)施裝備水平的同時也正向逐步實現(xiàn)自動化的方向邁進(jìn)。尤其在溫室控制技術(shù)的發(fā)展表現(xiàn)的尤為突出。我國的近代溫室開始于20世紀(jì)30年代，大規(guī)模的溫室生產(chǎn)在20世紀(jì)70年代末和80年代初開始。通過第一次大規(guī)模的溫室引進(jìn)，揭開了我國現(xiàn)代化溫室生產(chǎn)、研究和普及的序幕。在溫室及配套設(shè)施的生產(chǎn)、科研和普及方面得到了長足的發(fā)展，形成了現(xiàn)在高、中、低不同檔次、系列化的溫室產(chǎn)品。

我國的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控目前尚處于起步階段，整個市場及配套設(shè)施建設(shè)還并不完善。但是由于近幾年物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)對農(nóng)作物生長環(huán)境實時監(jiān)控實現(xiàn)信息采集、資源共享以及產(chǎn)品溯源已經(jīng)變得越來越成熟。根據(jù)黨的十八大精神和《國務(wù)院關(guān)于推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)有序健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》，指出運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)。農(nóng)業(yè)部相繼印發(fā) 《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗工程工作方案》，選擇天津、上海、安徽開展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用理論研究，探索農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主攻方向、重點領(lǐng)域、發(fā)展模式及推進(jìn)路徑，有了這些實驗區(qū)的經(jīng)驗對我國積極開展遠(yuǎn)程農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的研究應(yīng)用，讓高新技術(shù)為更好的為農(nóng)業(yè)服務(wù)，全面實施“科教興國戰(zhàn)略”都將具有重大的現(xiàn)實意義。

二、阜新市智慧農(nóng)情系統(tǒng)的建設(shè)

1.項目建設(shè)原理

項目利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、三維GIS技術(shù)、圖像處理技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)的自動采集、遠(yuǎn)程無線傳輸、環(huán)境監(jiān)測、控制、數(shù)據(jù)分析、信息發(fā)布與展示等功能，并為進(jìn)一步發(fā)展ACMP農(nóng)業(yè)種植管理計劃（Agricultural Cultivation Management Plan）提供基礎(chǔ)的信息資源及技術(shù)保障。

本方案基于移動互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，示范基地提供互聯(lián)網(wǎng)專線傳輸設(shè)備及路由器，使視頻及溫濕度信息實時地傳送到核心監(jiān)控中心；大田、果園基于GPRS網(wǎng)絡(luò)將遠(yuǎn)端信息傳送到核心監(jiān)控中心。

在核心側(cè)配置了IDC機(jī)房服務(wù)器，溫濕度信息都會實時地上傳到服務(wù)器中，管理人員只需使用相應(yīng)賬號即可通過互聯(lián)網(wǎng)電腦訪問服務(wù)器，了解示范基地的總體情況。

本方案的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)基于移動互聯(lián)網(wǎng)專線，是以PTN傳輸技術(shù)為傳送網(wǎng)主體承載方式，實現(xiàn)遠(yuǎn)程管理大田、果園、大棚、牛羊舍等示范基地。同時，室外LED顯示屏基于移動GPRS網(wǎng)絡(luò)，管理人員可以根據(jù)不同時節(jié)更新務(wù)農(nóng)信息。

GPRS網(wǎng)絡(luò)采用分組交換技術(shù)，能夠讓多個用戶共享某些固定的信道資源。如果接口上的TDMA幀中的8個時隙都用來傳送數(shù)據(jù)，保障信息實時地更新到示范帶的顯示屏上。

2.項目建設(shè)現(xiàn)實意義

本項目的應(yīng)用和推廣，將有效的節(jié)約勞動成本，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)緊密配合，在種植和養(yǎng)殖的過程中可以讓農(nóng)作物、畜禽等對象的生產(chǎn)全程管理和實用技術(shù)等智能服務(wù)系統(tǒng)，以極為簡單的、農(nóng)民樂于接受的方式提供信息服務(wù)，引導(dǎo)基層農(nóng)技人員以及廣大科技示范戶、種養(yǎng)大戶將農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)應(yīng)用到溫室大棚、農(nóng)田以及畜牧飼養(yǎng)場等，實現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的自動化和智能化，從而達(dá)到節(jié)約生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量的目的，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。同時也對構(gòu)建智慧農(nóng)業(yè)體系，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)集約、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全的重要支撐，為農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、社會發(fā)展、統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展提供“智慧”支撐，有利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)科研的創(chuàng)新，加速農(nóng)業(yè)科研成果的轉(zhuǎn)化，讓現(xiàn)代信息技術(shù)逐步滲透到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向科學(xué)化、持續(xù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、國際化發(fā)展。此項目的推廣具有廣闊的市場應(yīng)用前景，并能產(chǎn)生較好的社會效益。

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